PRÓLOGO...................................................................................................................... 15
1. CONCEPTO Y OBJETIVOS DE LA TECNOLOGÍA
DE LOS ALIMENTOS............................................................................................ 19
1.1. Desarrollo histórico........................................................................................ 19
1.1.1. Aparición de los homínidos y evolución hacia el género Homo ....... 19
1.1.2. Evolución del Homo sapiens y adquisición de habilidades
tecnológicas ....................................................................................... 21
1.1.3. Avances tecnológicos en la Prehistoria y Edad Antigua ................... 21
1.1.4. Progresos en las Edades Media y Moderna....................................... 25
1.1.5. Desde la Revolución Industrial hasta nuestros días.......................... 26
1.2. Ciencia y tecnología de los alimentos............................................................ 30
1.2.1. Alimentos y nutrientes........................................................................ 31
1.2.2. Concepto de ciencia y tecnología de los alimentos........................... 38
1.2.3. Objetivos de la tecnología de los alimentos ...................................... 38
Bibliografía .............................................................................................................. 40
2. AGUA...................................................................................................................... 41
2.1. Introducción ................................................................................................... 41
2.2. La molécula de agua....................................................................................... 42
2.3. Estructura del agua......................................................................................... 43
2.4. Estructura del hielo ........................................................................................ 44
2.5. Constantes físicas del agua y del hielo........................................................... 46
2.6. Transiciones de fase ....................................................................................... 48
2.7. Propiedades disolventes del agua................................................................... 49
2.8. Interacciones del agua con sustancias apolares.............................................. 51
2.9. Efecto de los solutos en la estructura del agua............................................... 52
2.10. Efecto de los solutos en la estructura del hielo .............................................. 53
2.11. Actividad de agua (aw) ................................................................................... 54
2.12. Isotermas de sorción de agua ......................................................................... 57
2.13. Aplicación de las isotermas de sorción en tecnología de los alimentos......... 60
2.14. Temperatura de transición vítrea y estabilidad de los alimentos.................... 63
Bibliografía .............................................................................................................. 68
6 Tecnologías alimentarias. Volumen 1
3. LÍPIDOS .................................................................................................................. 69
3.1. Introducción ................................................................................................... 69
3.2. Ácidos grasos de los alimentos...................................................................... 71
3.2.1. Ácidos grasos saturados de cadena lineal......................................... 72
3.2.2. Ácidos grasos insaturados de cadena lineal...................................... 73
3.3. Características de los glicéridos (acilgliceroles)............................................ 75
3.4. Características de los fosfolípidos.................................................................. 78
3.5. Fracción insaponificable................................................................................. 78
3.6. Propiedades fisicoquímicas de los triglicéridos ............................................. 81
3.6.1. Polimorfismo...................................................................................... 81
3.6.2. Propiedades térmicas......................................................................... 87
3.6.3. Propiedades ópticas........................................................................... 90
3.6.4. Densidad ............................................................................................ 90
3.6.5. Viscosidad .......................................................................................... 91
3.6.6. Solubilidad ......................................................................................... 92
3.6.7. Plasticidad ......................................................................................... 92
3.7. Tratamientos de modificación de las grasas................................................... 92
3.7.1. Hidrogenación.................................................................................... 92
3.7.2. Interesterificación (transesterificación)............................................. 96
3.7.3. Fraccionamiento................................................................................ 98
3.8. Enranciamiento autooxidativo ....................................................................... 98
3.8.1. Reacciones de oxidación de los lípidos ............................................. 99
3.8.2. Factores que intervienen en la oxidación de los lípidos
de los alimentos.................................................................................. 102
3.9. Reversión del sabor........................................................................................ 104
3.10. Prooxidantes................................................................................................... 104
3.11. Antioxidantes ................................................................................................. 105
3.11.1. Antioxidantes tipo I............................................................................ 106
3.11.2. Antioxidantes tipo II........................................................................... 111
3.11.3. Antioxidantes tipo III ......................................................................... 111
3.11.4. Antioxidantes naturales ..................................................................... 112
3.12. Antioxidantes alternativos.............................................................................. 116
3.13. Tendencias futuras en el uso de antioxidantes ............................................... 116
3.14. Lipolisis.......................................................................................................... 118
Bibliografía .............................................................................................................. 119
4. CARBOHIDRATOS................................................................................................ 121
4.1. Introducción ................................................................................................... 121
4.2. Clasificación de los carbohidratos.................................................................. 121
4.2.1. Monosacáridos................................................................................... 122
4.2.2. Oligosacáridos................................................................................... 127
4.2.3. Polisacáridos ..................................................................................... 130
Índice 7
4.3. Propiedades fisicoquímicas y sensoriales de los monosacáridos................... 131
4.3.1. Higroscopicidad y solubilidad ........................................................... 131
4.3.2. Mutarrotación .................................................................................... 131
4.3.3. Estado vítreo ...................................................................................... 133
4.3.4. Cristalización..................................................................................... 133
4.3.5. Inversión de los azúcares................................................................... 134
4.3.6. Poder edulcorante.............................................................................. 134
4.4. Reacciones de los monosacáridos.................................................................. 136
4.4.1. Comportamiento en medios ácido y básico ....................................... 136
4.4.2. Oxidación de los monosacáridos....................................................... 136
4.4.3. Reducción de los grupos carbonilo.................................................... 137
4.4.4. Ésteres del grupo hidroxilo................................................................ 137
4.5. Propiedades funcionales de los polisacáridos................................................ 137
4.5.1. Solubilidad ......................................................................................... 138
4.5.2. Hidrólisis de los polisacáridos .......................................................... 139
4.5.3. Viscosidad .......................................................................................... 139
4.5.4. Capacidad de formar geles................................................................ 140
4.5.5. Hidrólisis de los polisacáridos .......................................................... 142
4.6. Transformaciones de los carbohidratos por acción del calor......................... 142
4.6.1. Caramelización.................................................................................. 143
4.6.2. Pardeamiento no enzimático.............................................................. 144
4.7. Principales polisacáridos................................................................................ 154
4.7.1. Almidón.............................................................................................. 154
4.7.2. Glucógeno.......................................................................................... 160
4.7.3. Celulosa ............................................................................................. 161
4.7.4. Hemicelulosas.................................................................................... 162
4.7.5. Pectinas.............................................................................................. 163
4.7.6. Gomas................................................................................................ 164
4.7.7. Polisacáridos procedentes de algas marinas..................................... 166
4.7.8. Polisacáridos de origen microbiano.................................................. 169
4.7.9. Fructanos........................................................................................... 170
4.8. Fibra ............................................................................................................... 172
Bibliografía .............................................................................................................. 174
5. PROTEÍNAS ........................................................................................................... 175
5.1. Introducción ................................................................................................... 175
5.2. Estructura de las proteínas ............................................................................. 176
5.3. Interacciones implicadas en la estructura proteica......................................... 179
5.3.1. Contracciones estéricas..................................................................... 180
5.3.2. Interacciones de Van der Waals......................................................... 180
5.3.3. Interacciones electrostáticas.............................................................. 180
5.3.4. Puentes de hidrógeno......................................................................... 180
8 Tecnologías alimentarias. Volumen 1
5.3.5. Interacciones hidrofóbicas................................................................. 181
5.3.6. Enlaces disulfuro................................................................................ 181
5.4. Desnaturalización de las proteínas y factores que influyen
en el fenómeno ............................................................................................... 181
5.4.1. Temperatura ....................................................................................... 183
5.4.2. Tratamientos mecánicos..................................................................... 183
5.4.3. Presión hidrostática ........................................................................... 184
5.4.4. Irradiación ......................................................................................... 184
5.4.5. pH....................................................................................................... 184
5.4.6. Presencia de disolventes.................................................................... 185
5.4.7. Compuestos orgánicos....................................................................... 185
5.4.8. Presencia de sales.............................................................................. 185
5.5. Propiedades funcionales de las proteínas....................................................... 186
5.6. Propiedades de hidratación ............................................................................ 187
5.7. Solubilidad ..................................................................................................... 189
5.8. Viscosidad ...................................................................................................... 191
5.9. Gelificación .................................................................................................... 193
5.10. Formación de pastas proteicas ....................................................................... 196
5.11. Texturización.................................................................................................. 196
5.12. Propiedades surfactantes................................................................................ 198
5.12.1. Propiedades emulsionantes................................................................ 199
5.12.2. Propiedades espumantes.................................................................... 202
5.13. Fijación de aromas ......................................................................................... 205
5.14. Hidrolizados de proteínas............................................................................... 207
5.15. Modificaciones de las propiedades funcionales de las proteínas
sometidas a procesos tecnológicos................................................................. 208
Bibliografía .............................................................................................................. 209
6. ENZIMAS................................................................................................................ 211
6.1. Introducción ................................................................................................... 211
6.2. Nomenclatura ................................................................................................. 212
6.3. Actividad enzimática y factores que influyen en ella..................................... 213
6.3.1. Concentración de la enzima............................................................... 215
6.3.2. Concentración del sustrato................................................................ 215
6.3.3. Influencia de la fuerza iónica............................................................. 216
6.3.4. Influencia del pH................................................................................ 216
6.3.5. Influencia de la temperatura.............................................................. 217
6.3.6. Influencia de la actividad de agua (aw).............................................. 221
6.3.7. Influencia de la presión...................................................................... 223
6.3.8. Influencia de las radiaciones............................................................. 223
6.4. Enzimas endógenas de los alimentos............................................................. 224
6.5. Aplicación de las enzimas en tecnología de los alimentos ............................ 228
6.5.1. Uso industrial de enzimas exógenas en la elaboración de alimentos 230
Índice 9
6.5.2. Enzimas inmovilizadas....................................................................... 237
6.5.3. Células inmovilizadas........................................................................ 245
6.5.4. ¿Enzimas libres o inmovilizadas?...................................................... 246
Bibliografía .............................................................................................................. 246
7. VITAMINAS, MINERALES Y OTROS COMPONENTES MINORITARIOS ..... 247
7.1. Introducción ................................................................................................... 247
7.2. Vitaminas........................................................................................................ 247
7.2.1. Antecedentes históricos...................................................................... 247
7.2.2. Generalidades.................................................................................... 248
7.2.3. Efectos del procesado en el contenido de vitaminas.......................... 251
7.3. Minerales........................................................................................................ 271
7.4. Pérdida de vitaminas y minerales durante el almacenamiento....................... 273
7.5. Adición de vitaminas y minerales a los alimentos......................................... 274
7.6. Compuestos afines a las vitaminas................................................................. 278
Bibliografía .............................................................................................................. 280
8. CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE ADITIVOS
ALIMENTARIOS.................................................................................................... 281
8.1. Introducción ................................................................................................... 281
8.2. Definición de aditivo alimentario................................................................... 282
8.3. Clasificación de los aditivos alimentarios...................................................... 283
8.4. Requisitos de autorización. Aspectos legislativos.......................................... 285
8.5. Otras consideraciones..................................................................................... 287
Bibliografía .............................................................................................................. 288
9. PROPIEDADES SENSORIALES DE LOS ALIMENTOS.................................... 289
9.1. Introducción ................................................................................................... 289
9.2. Una perspectiva fisiológica y psicológica de los sentidos ............................. 289
9.2.1. El olfato.............................................................................................. 292
9.2.2. El gusto .............................................................................................. 295
9.3. Color de los alimentos y su percepción.......................................................... 300
9.3.1. Tetrapirroles....................................................................................... 303
9.3.2. Carotenoides...................................................................................... 306
9.3.3. Flavonoides........................................................................................ 307
9.3.4. Derivados del indol............................................................................ 309
9.3.5. Utilización de colorantes en los alimentos........................................ 310
9.3.6. Análisis instrumental del color.......................................................... 312
9.4. Textura............................................................................................................ 322
9.4.1. Análisis instrumental de la textura .................................................... 326
9.4.2. Otros métodos de evaluación de la textura........................................ 338
10 Tecnologías alimentarias. Volumen 1
9.5. Olor y aroma de los alimentos ....................................................................... 340
9.6. Sabor de los alimentos ................................................................................... 345
9.6.1. Sabor dulce ........................................................................................ 345
9.6.2. Sabor amargo..................................................................................... 347
9.6.3. Sabor salado ...................................................................................... 348
9.6.4. Sabor ácido ........................................................................................ 348
9.6.5. Sabor umami ...................................................................................... 349
9.6.6. Otras sensaciones sápidas................................................................. 350
9.6.7. Potenciadores del flavor .................................................................... 352
Bibliografía .............................................................................................................. 354
10. ANÁLISIS SENSORIAL DE LOS ALIMENTOS.................................................. 355
10.1. Introducción ................................................................................................... 355
10.2. Definición....................................................................................................... 355
10.3. Análisis instrumental versus análisis sensorial .............................................. 356
10.4. Propiedades sensoriales por analizar.............................................................. 357
10.5. Elementos del análisis sensorial..................................................................... 358
10.5.1. Jueces................................................................................................. 358
10.5.2. Muestras............................................................................................. 364
10.5.3. Hojas de respuestas............................................................................ 367
10.5.4. Sala de catas...................................................................................... 367
10.5.5. Posibles errores que evitar ................................................................ 369
10.6. Pruebas sensoriales......................................................................................... 370
10.6.1. Pruebas afectivas............................................................................... 371
10.6.2. Pruebas discriminativas..................................................................... 374
10.6.3. Pruebas descriptivas.......................................................................... 377
Bibliografía .............................................................................................................. 381
11. ALIMENTOS FUNCIONALES.............................................................................. 383
11.1. Introducción ................................................................................................... 383
11.2. Definición de alimentos funcionales.............................................................. 384
11.3. Áreas de desarrollo de los alimentos funcionales.......................................... 385
11.4. Declaraciones nutricionales y de propiedades saludables.............................. 388
11.5. Marcadores..................................................................................................... 389
11.6. Desarrollo de alimentos funcionales.............................................................. 390
11.7. Principales ingredientes funcionales.............................................................. 391
11.7.1. Fibra .................................................................................................. 391
11.7.2. Fitosteroles......................................................................................... 396
11.7.3. Probióticos, prebióticos y simbióticos............................................... 401
11.7.4. Ácidos grasos poliinsaturados (PUFA).............................................. 416
11.7.5. Vitaminas y minerales........................................................................ 427
11.7.6. Polifenoles.......................................................................................... 436
Índice 11
11.7.7. Carotenoides...................................................................................... 438
11.7.8. Péptidos bioactivos............................................................................ 439
11.8. Alimentos reducidos en grasa ........................................................................ 442
11.8.1. Estrategias tecnológicas para la elaboración de productos
reducidos en grasa ............................................................................. 443
11.9. Alimentos reducidos en sodio ........................................................................ 448
11.10. Liberación de compuestos bioactivos ............................................................ 450
11.10.1. Encapsulación de ingredientes funcionales..................................... 450
11.11. Biodisponibilidad de ingredientes funcionales .............................................. 454
11.11.1. Biodisponibilidad, bioaccesibilidad y bioactividad......................... 454
11.11.2. Metodología utilizada ...................................................................... 456
11.12. Alimentos transgénicos de carácter funcional................................................ 460
Bibliografía ................................................................................................................ 462
12. CONCEPTOS MICROBIOLÓGICOS LIGADOS A LA TECNOLOGÍA
DE ALIMENTOS .................................................................................................... 463
12.1. Interacciones entre microorganismos y alimentos......................................... 463
12.2. Modificaciones derivadas de la interacción microorganismo-alimento......... 465
12.2.1. Modificaciones no deseables.............................................................. 466
12.2.2. Modificaciones deseables................................................................... 466
12.3. Parámetros que definen el crecimiento microbiano ....................................... 467
12.3.1. Determinación de la constante de la velocidad de crecimiento
y tiempo de generación ...................................................................... 467
12.3.2. Modelos predictivos para estimar el comportamiento
microbiano ......................................................................................... 471
12.4. Variabilidad microbiana ................................................................................. 472
12.4.1. Variabilidad de la inactivación.......................................................... 473
12.4.2. Variabilidad de la fase de latencia..................................................... 475
Bibliografía .............................................................................................................. 478
13. FACTORES O AGENTES QUE INFLUYEN EN EL CRECIMIENTO
MICROBIANO........................................................................................................ 479
13.1. Contenido de nutrientes.................................................................................. 479
13.2. Temperatura de almacenamiento.................................................................... 484
13.3. pH................................................................................................................... 488
13.3.1. Efecto del pH en el crecimiento microbiano...................................... 488
13.3.2. El pH de los alimentos y su relación con los microorganismos ........ 491
13.3.3. El pH de los alimentos y los microorganismos alterantes
y patógenos ........................................................................................ 493
13.4. Actividad del agua (aw).................................................................................. 494
13.4.1. Respuesta de los microorganismos frente al descenso de la aw......... 495
13.4.2. Mecanismos osmorreguladores.......................................................... 499
12 Tecnologías alimentarias. Volumen 1
13.5. Relaciones con el oxígeno. Potencial de óxido-reducción del medio............ 500
13.5.1. Necesidades de tolerancia al oxígeno................................................ 501
13.5.2. Efecto del potencial oxido-reducción (redox, Eh)
en el crecimiento microbiano............................................................. 502
13.6. Componentes antimicrobianos....................................................................... 503
13.7. Presencia y concentración de gases en el medio............................................ 504
Bibliografía .............................................................................................................. 505
14. PRINCIPALES FAMILIAS DE INTERÉS
EN TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS.................................................................... 507
14.1. Fuentes de los microorganismos de los alimentos......................................... 507
14.1.1. Medioambiente (suelo, agua, aire) .................................................... 507
14.1.2. Vegetales ............................................................................................ 508
14.1.3. Animales............................................................................................. 508
14.1.4. Tracto gastrointestinal ....................................................................... 509
14.1.5. Entorno industrial.............................................................................. 510
14.1.6. Manipuladores de alimentos.............................................................. 510
14.2. Efectos en los alimentos................................................................................. 510
14.2.1. Efectos no deseables.......................................................................... 510
14.2.2. Efectos deseables............................................................................... 512
14.3. Bacterias y arqueobacterias............................................................................ 513
14.3.1. Bacterias............................................................................................ 513
14.3.2. Arqueobacterias................................................................................. 525
14.4. Mohos y levaduras ......................................................................................... 526
14.4.1. Mohos................................................................................................. 526
14.4.2. Levaduras........................................................................................... 528
Bibliografía .............................................................................................................. 530
15. MICROORGANISMOS PATÓGENOS EN ALIMENTOS.................................... 531
15.1. Peligros asociados.......................................................................................... 531
15.1.1. Brotes de enfermedades alimentarias................................................ 531
15.2. Patogénesis de las enfermedades alimentarias más comunes........................ 533
15.2.1. Patogénesis de las bacterias Gram positivas .................................... 534
15.2.2. Patogénesis de las bacterias Gram negativas................................... 535
15.2.3. Micotoxicosis ..................................................................................... 537
15.2.4. Dinoflagelados................................................................................... 542
15.2.5. Virus................................................................................................... 542
15.3. Importancia de los biofilms en la seguridad alimentaria................................ 546
15.4. Gestión de la seguridad alimentaria ............................................................... 548
15.4.1. Introducción y definiciones................................................................ 548
Índice 13
15.4.2. Evaluación de riesgos........................................................................ 550
15.4.3. Consecución del objetivo de seguridad alimentaria (FSO)............... 552
Bibliografía .............................................................................................................. 559