AGUA ATRAPADA, LIGADA Y LIBRE agua libre agua ligada.

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301107 TECNOLOGIA DE FRUTAS Y HORTALIZAS.
ACT 1. REVISIÓN DE PRESABERES
AGUA ATRAPADA, LIGADA Y LIBRE
El agua es abundante en todos los seres vivos y, en consecuencia, en casi todos los alimentos, a no ser
que se haya hecho algo para eliminarla. La mayoría de los alimentos contienen 70% de su peso, o más de
agua, a no ser que hayan sido deshidratados, y las frutas y hortalizas contienen hasta 95% o más de
agua. El agua que se puede extraer fácilmente de los alimentos exprimiendo, cortando o presionando se
conoce como agua libre, mientras que el agua que no se puede extraer fácilmente se llama agua ligada.
El agua ligada se define habitualmente según la forma en la que se mide; dando los diferentes métodos
de medida diferentes valores para el agua ligada en un alimento concreto. Muchos constituyentes de los
alimentos pueden unir o ligar moléculas de agua, así no se pueden eliminar fácilmente y no se
comportan como agua líquida. Algunas características del agua ligada incluyen las siguientes:
 No está libre para actuar como solvente para las sales y azúcares.
 Se puede congelar sólo a muy baja temperatura (por debajo del punto de congelación del agua).
 Esencialmente no presenta presión de vapor.
 Su densidad es mayor que la del agua libre.
El agua ligada tiene más uniones estructurales que el agua libre o líquida; por lo tanto, no puede actuar
como solvente. Las moléculas no escapan como vapor, así la presión de vapor es despreciable; y las
moléculas están más estrechamente empaquetadas que en el estado líquido, por eso la densidad es
mayor. Un ejemplo de agua ligada es el agua presente en los cactus o en las agujas de los pinos. El agua
no se puede extraer exprimiendo o por presión. El calor desértico extremo o el hielo del invierno no
afecta negativamente al agua ligada y la vegetación permanece viva. Incluso después de la
deshidratación, el alimento contiene agua ligada.
Las moléculas de agua se unen a los grupos polares o zonas iónicas de moléculas como almidones,
pectinas y proteínas. El agua más próxima a estas moléculas está más firmemente retenida, y las
sucesivas capas de agua están menos firmemente retenidas y menos ordenadas, hasta que finalmente
prevalece la estructura de agua libre.
El agua también puede ser atrapada en alimentos como los geles de pectina, frutas, hortalizas, etcétera.
El agua atrapada es inmovilizada en capilares o células, pero si se libera por cortes o lesiones, fluye
libremente. El agua atrapada tiene las propiedades del agua libre y no las propiedades del agua ligada.
La frescura de los productos se evalúa en parte por presencia de agua. Los alimentos tienen apariencia
más marchita a medida que el agua libre se pierde progresivamente durante la deshidratación.
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ACTIVIDAD DE AGUA (
La actividad de agua, o
, es la relación entre la presión de vapor del agua en la solución ( ) y la
presión de vapor del agua pura (
:
Los tejidos vivos requieren niveles suficientes de agua para mantener la turgencia, y la
debe ser alta.
Sin embargo, los microorganismos como las bacterias, mohos y levaduras se multiplican a una
elevada
. Puesto que se debe controlar su crecimiento, las técnicas de conservación frente a las
alteraciones que causan estos microorganismos tienen en cuenta la actividad de agua del alimento. Se
produce menos crecimiento bacteriano si se disminuye el nivel de agua a menos de 0,85 (FDA Model
Food Code). Por supuesto, hay otros factores además del agua que debe estar presente para que se
produzca el crecimiento bacteriano (alimento, pH óptimo, etc.).
Se preparan mermeladas, gelatinas y confituras usando una elevada concentración de azúcar, y se
utilizan salmueras, que tienen una elevada concentración de sal, para conservar jamones. El azúcar y la
sal son conservantes eficaces debido al hecho de que disminuyen la
. La sal disminuye la
incluso
más eficazmente que el azúcar debido a su estructura química que ioniza y atrae agua.
Los alimentos también se deshidratan o se congelan para reducir el agua disponible. La deshidratación o
congelación son técnicas comunes de conservación de los alimentos.
COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL MATERIAL VEGETAL
CARBOHIDRATOS
Los carbohidratos son el mayor porcentaje del peso seco del material vegetal. Esta es la molécula básica
formada durante la fotosíntesis. El agua
) y el dióxido de carbono (
se combinan para dar
como resultado carbohidratos (CHO) y oxígeno (
). Los carbohidratos están presentes en formas
simples y complejas. Los carbohidratos simples son los monosacáridos y disacáridos, incluyendo los
azúcares glucosa, fructosa y sacarosa. La concentración de azúcares puede aumentar en el proceso de
maduración de las frutas. Los carbohidratos complejos o polisacáridos son sintetizados a partir de
monosacáridos e incluyen especialmente celulosa y almidón.
A continuación se discuten los diversos carbohidratos complejos, así como el efecto del calor sobre los
carbohidratos:
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Almidón es el componente de almacenamiento de los carbohidratos localizados en raíces,
tubérculos, tallos y semillas de las plantas. Cuando se someten al calor y al agua, el almidón puede
absorber agua y gelatinizar. Las hortalizas varían en su contenido de almidón. Algunas hortalizas, como
las patatas, son ricas en almidón, algunas tienen un contenido de almidón moderado y otras como el
perejil tienen poco almidón. El almidón es digerible, ya que los enlaces entre las unidades de glucosa son
1,4.
Celulosa es una fibra insoluble en agua que proporciona la estructura a las paredes celulares. Los
enlaces moleculares entre las unidades de glucosa que constituyen las celulosas son
por lo
tanto, permanece indigerible por el hombre aunque se ablanda con el cocinado.
Hemicelulosa es una fibra que proporciona estructura en las paredes celulares, y la mayor parte
es insoluble. Se ablanda por calentamiento en un ambiente alcalino (como cuando se añade bicarbonato
sódico al agua de cocción con el propósito de retener el color verde).
Sustancias pécticas son el <<cemento>> intercelular firme entre las paredes celulares, los
polisacáridos formadores de geles del tejido vegetal. Estas sustancias por ser hidrolizadas por el calor de
cocción. Las formas de la pectina insolubles, grandes se convierten en pectina soluble con la maduración
del material vegetal.
Además de los carbohidratos, la lignina es un material que no es un carbohidrato que está en el
complejo vascular y el tejido de soporte. Se encuentra en las hortalizas más viejas y permanece
invariable con el calor. Las hortalizas más viejas pueden exhibir una textura <<leñosa>> inaceptable
debido a la presencia de lignina.
PROTEÍNA.
Globalmente, menos del 1% de la composición de las frutas es proteína. Las proteínas son más
predominantes en las legumbres, guisantes y judías, pero es una proteína incompleta, ya que es
deficitaria en metionina. La proteína está presente como enzimas y éstas pueden ser extraídas y usadas
en otros alimentos. Por ejemplo, las enzimas proteolíticas que contribuyen a los efectos ablandadores
beneficiosos sobre las carnes son papaína (derivada de la papaya), ficina (obtenida de los higos) y
bromelaína (extraída de la piña).
GRASA
La grasa puede constituir 5% del peso seco de raíces, tallos y hojas de las hortalizas. Supone menos del
1% del peso seco de las frutas, excepto en aguacates y olivas que contienen 16% y 14% de grasa,
respectivamente. La grasa es instrumental en el crecimiento inicial de una planta.
VITAMINAS
Las vitaminas presentes en las hortalizas y las frutas son principalmente caroteno (un precursor de la
vitamina A), vitamina y C. las frutas proporcionan más del 90% de la vitamina C y el mayor porcentaje
de la vitamina A en una dieta. El beta-caroteno está presente en las frutas y hortalizas de color naranja
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oscuro y en las hortalizas verdes. Se producen pérdidas hidrosolubles con el remojado y el
calentamiento, principalmente el último.
Las enzimas son responsables del deterioro de la calidad nutritiva así como de los cambios del flavor,
textura y color. Específicamente, las enzimas ácido ascórbico oxidasa y tiaminasa pueden causar cambios
nutricionales en las vitaminas C y
durante el almacenamiento. La retención de estas vitaminas está
controlada por el escaldado efectivo antes de la congelación.
MINERALES
Las frutas y hortalizas, especialmente las últimas, aportan minerales a la dieta, notablemente calcio,
magnesio y hierro. Se pueden añadir iones calcio alas hortalizas enlatadas para dar firmeza y disminuir el
ablandamiento de las sustancias pécticas. El ácido oxálico en las espinacas y los fitatos en los guisantes
ligan calcio; por tanto el calcio no proporciona firmeza en estas hortalizas. (Puesto que el ácido oxálico
liga calcio, también disminuye su biodisponibilidad).
ÁCIDOS
Los ácidos orgánicos son componentes metabólicos primordiales especialmente en las frutas. Las
hortalizas en términos generales contienen una escasa proporción de ácidos libres encontrándose en su
mayoría en forma de sales, haciéndolas menos ácidas que las frutas y por consiguiente más susceptibles
a alteraciones rnicrobiológicas y por eso requieren tratamientos térmicos elevados. Los ácidos naturales
presentes en las frutas son el cítrico, el tartárico y el málico: contribuyen al sabor característico y
retardan la descomposición bacteriana. En las hortalizas el ácido que se encuentra en mayor cantidad es
el oxálico, la relación entre la proporción de azúcares y la acidez es un índice de la madurez de los frutos.
ENZIMAS
Gran parte de las reacciones metabólicas de las frutas y hortalizas son catalizadas por compuestos de
naturaleza proteica llamados enzimas, tienen gran importancia en los procesos de maduración,
igualmente pueden producir cambios marcados en los productos por lo cual se deben inactivar durante
el procesamiento. La mayoría de las enzimas se encuentran en los vegetales, aunque hay algunas
específicas de la especie, como la ficina de los higos y brevas, la bromelina de la piña y la papaina de la
papaya. Entre las principales (relacionadas con la calidad de la fruta) tenemos:
Pectolasas: Como la pectinesterasa (P. E) y la poligalacturonasa (P. G) que producen hidrólisis de los
grupos éster de las pectinas o rompimiento de la cadena de ácido galactur6nico de las pectinas
respectivamente; lo que produce cambios sustanciales en la textura de las frutas.
Amilasas: Se encuentran presentes en los tejidos ricos en almidón como los tubérculos, hidrolizándolo a
azúcares y modificando la textura y el sabor de estos materiales.
Oxireductasas: Son responsables de las reacciones de pardeamiento enzimático y de sabores
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desagradables en las frutas y hortalizas por lo que es necesario inactivar1as durante el procesamiento.
Las más importantes son la peroxidasa (resistente al calor), la catalasa, citocromoxidasa las fenolasas y la
ascórbico - oxidasa responsables de las reacciones de pardeamiento por su contenido en cobre.
Clorofilasas: Se encuentran en las hortalizas de hoja. Catalizan el cambio de la clorofila a clorofilina
produciendo modificaciones, en la intensidad del color verde.
Lipolíticas: Están asociadas con los compuestos lipoides de los vegetales, pueden causar olores y sabores
indeseables en los productos procesados, principalmente en los deshidratados
PIGMENTOS Y EFECTOS DE LAS SUSTANCIAS AÑADIDAS
Los pigmentos vegetales potencian el valor estético de frutas y hortalizas para los humanos, así como la
atracción de insectos y aves, lo que favorece la polinización. Los pigmentos cambian con la maduración y
el procesado de las hortalizas o frutas crudas. Los cuatro pigmentos predominantes son clorofila, el
pigmento verde; los carotenoides, un pigmento naranja, rojo o amarillo; y los dos flavonoides
antocianina, el pigmento púrpura, azul o rojo, y antoxantina, el pigmento blanco. Se usa generalmente
la cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC) para el análisis de los pigmentos vegetales.
RECOLECCIÓN Y CAMBIOS POSTCOSECHA
Se deberían seguir estrictamente los programas y procedimientos de recolección, así como de
procesado para asegurar frutas y hortalizas con la mejor calidad. Las hortalizas y frutas se pueden
recolectar con diferentes estados de madurez antes del almacenamiento. Son más grandes y menos
tiernas con la edad; por tanto, es ideal recolectar frutas y hortalizas menos maduras. El enfriamiento del
producto en el campo antes del transporte es ideal para minimizar los cambios de calidad negativos.
Después de la recolección, las frutas y hortalizas continúan manteniendo la respiración, el
proceso metabólico de captar oxígeno (
y liberar dióxido de carbono
. La velocidad máxima de
respiración se produce justo antes de la completa maduración. Las frutas climatéricas, como la manzana,
albaricoque, aguacate, banana, melocotón, pera, ciruela y tomate continúan madurando después de ser
recolectados. Las frutas tropicales como la papaya y el mango son también climatéricas. Su máxima
velocidad de respiración (que se produce justo antes de la maduración completa) se alcanza después de
la recolección. Las frutas no climatéricas, como la cereza, frutos cítricos, uvas, melón, piña, y fresa
manifiestan la velocidad de respiración máxima antes de la recolección.
Todas las frutas son material vivo y liberan humedad y calor. Las condiciones de almacenamiento
que retienen esta humedad o calor pueden producir cambios negativos en las frutas o las hortalizas, tal
como mohos o podredumbre.
Si postcosecha se exponen a la luz del sol natural, artificial o luz fluorescente puede aparecer en
algunas hortalizas como cebollas y patatas un pigmento clorofila verde y una solanina amarga. Estos
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compuestos se observan como un color verde justo debajo de la piel, y se pueden cortar fácilmente una
pequeña cantidad. La solanina es tóxica a elevados niveles.
MADURACIÓN
La maduración se produce debido a la actividad hormonal interna y enzimática, antes del cambio
en la apariencia física. El gas etileno inodoro e insípido es responsable de cambios apreciables en la
maduración. El gas etileno es un hidrocarburo presente de forma natural producido por algunas
hortalizas y frutas, especialmente tomates, manzanas, bananas, frutos cítricos y melón. Se debe proteger
a otras frutas cercanas durante el almacenamiento para controlar cualquier maduración no deseada de
aquellas frutas que están expuestas al etileno. La lechuga y las hortalizas de hoja así como cualquier fruta
magullada son especialmente susceptibles a la respiración indeseable debido a la presencia de gas
etileno. El gas etileno también se produce artificialmente quemando hidrocarburos. Se pueden
introducir dosis medidas de etileno en una cámara cerrada con el propósito de madurar frutas a las que
les falte maduración antes de venderlas a los minoristas.
Para controlar los efectos no deseados del etileno natural, se puede añadir ácido giberelínico al
ambiente de almacenamiento externo de frutas y hortalizas para retrasar la maduración y mantener la
firmeza de las frutas. La manipulación del
y
a través del almacenamiento en atmósfera
controlada, envasado con atmósfera controlada y envasado con atmósfera modificada ofrece otra forma
de controlar la maduración.
La senescencia o sobremaduración se acompaña de cambios no deseables, y las frutas y
hortalizas se vuelven blandas o pastosas a medida que la protopectina se transforma en pectina y da
lugar a productos sobremadurados, menos firmes. Las frutas y hortalizas no se deberían refrigerar hasta
que hayan madurado, ya que las temperaturas frías pueden impedir el proceso de maduración. Se
pueden aplicar ceras comestibles para alargar la vida útil.
PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO OXIDATIVO
Se puede producir decoloración de frutas y hortalizas, cuando se magullan o se cortan durante la
preparación. Por ejemplo, cuando algunas variedades de manzanas, albaricoques, bananas, cerezas,
melocotones, peras o patatas se cortan y se exponen a la atmósfera, se puede producir pardeamiento no
deseable. El pardeamiento enzimático oxidativo es la oxidación de compuestos fenólicos orgánicos (que
tienen un anillo molecular insaturado con múltiples grupos –OH) en frutas y hortalizas cortadas cuando
las enzimas se exponen al oxígeno.
El pardeamiento enzimático oxidativo se produce cuando están presentes varios factores. Se necesitan
un sustrato tal como los compuestos fenólicos en las frutas, oxígeno y una enzima (fenol oxidasa,
fenolasa, o polifenolasa). El control del pardeamiento enzimático oxidativo no siempre es fácil. Puede
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existir más de un sustrato en una fruta u hortaliza, el oxígeno puede provenir de los espacios
intercelulares, no solamente del aire de la superficie, y la enzima debe ser desnaturalizada.
Una forma de control del pardeamiento es evitar el contacto entre el sustrato y el oxígeno. El alimento
se debe cubrir con un jarabe para bloquear el oxígeno o se puede cubrir con una película de envoltura
que limite la permeabilidad al oxígeno. Otra forma de control es la aplicación a la superficie de corte de
la fruta de un preparado comercial de ácido cítrico en polvo o ácido ascórbico. Se puede aplicar a la
superficie de la fruta zumo de limón con agua en una proporción de 3:1. De esta manera, se oxida la
vitamina C del zumo en vez del pigmento y el pH ácido inhibe la acción enzimática.
El zumo de piña, por sus grupos sulfhidrilo (-SH) es otro medio efectivo de protección frente al
pardeamiento. Los compuestos sulfurosos evitan el oscurecimiento de varios alimentos, tal como fruta
cortada, hojas de lechuga cortadas y vino blanco. El uso de agentes de sulfitado para evitar el
pardeamiento está limitado en productos crudos.
Los hortelanos habitualmente escaldan las frutas y hortalizas antes de la congelación. El escaldado
destruye la enzima polifenoloxidasa y permite al producto aguantar muchos meses de almacenamiento
en congelación sin degradación. El escaldado supone el mantenimiento de las frutas u hortalizas en agua
hirviendo durante un tiempo preciso (dependiendo del volumen y textura del producto) antes de la
congelación.
EFECTO DEL COCINADO
Las hortalizas y frutas se preparan por métodos tales como horneado, cocción, fritura, cocción al
vapor, salteado y cocción a presión. Cuando se usan tiempos de cocinado cortos y métodos de cocinado
como la cocción con vapor, hay menos pérdida de flavor y valor nutritivo. El cocinado determina cambios
de color y textura, así como cambios de flavor y valor nutritivo.
Color. El color natural de frutas y hortalizas varía y el color de las frutas y hortalizas cocinadas está
influenciado por numerosos factores como se discute previamente. Estos factores incluyen los
pigmentos naturales de las plantas, la duración del tiempo de cocinado, el uso de una tapa y el método
de cocinado empleado. El cocinado en recipientes de aluminio y hierro fundido puede decolorar los
productos cocinados. Se recomienda el uso de acero inoxidable para el cocinado de hortalizas y frutas. El
bicarbonato sódico da lugar a una verde más brillante pero no se recomienda, porque se produce
pérdida de vitamina.
Textura. Además de modificar el color, el cocinado modifica la textura de una hortaliza. La textura de las
hortalizas cocinadas depende de la duración del cocinado, la composición del agua y la temperatura y el
pH. Por ejemplo, cocción larga en agua hirviendo alcalina ablanda drásticamente la textura a medida que
se rompen las hemicelulosas, la celulosa se ablanda, y las pectinas se disuelven. La adición de ácido, tal
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como tomate a las hortalizas, da lugar a una hortaliza cocinada firme porque los tejidos no se ablandan y
la pectina precipita. Los iones calcio, presentes de forma natural en el agua dura o los que se añaden a
los vegetales enlatados en el procesado comercial, mantienen la textura del tejido vegetal cocido. Los
iones calcio forman sales insolubles con los polisacáridos, especialmente las sustancias pécticas del
tejido, y la textura se mantiene.
Flavor. El flavor de las hortalizas cocinadas depende de la clasificación de las hortalizas como Allium o
Brassica y la pérdida de ácidos orgánicos hidrosolubles y azúcares de las vacuolas. Adicionalmente, se
incorporan ingredientes tales como azúcar, grasa, hierbas y especias para variar el flavor de las
hortalizas.
Valor nutritivo. El valor nutritivo de las frutas y hortalizas cocinadas está influenciado por los nutrientes
específicos presentes de forma natural en un producto concreto, el tipo de medio de cocción y la
duración de la cocción. Por difusión, los nutrientes hidrosolubles se pierden de las células
parenquimatosas y se pueden oxidar. Los minerales son sustancias inorgánicas que no pueden ser
destruidos (aunque pueden perderse en los recortes de las frutas y hortalizas).
BIBLIOGRAFIA.
JACLAVIK, Vickie A. (2010). Agua en los alimentos, Pectina y otros carbohidratos, Hortalizas y frutas.
Fundamentos de ciencia de los Alimentos. Ed. Acribia. México.
RAMIREZ, Ruth Isabel (2010). Unidad 1. Tecnología de Frutas y Hortalizas. UNAD. Colombia.