TECNOLOGÍAS ALIMENTARIAS. VOLUMEN 1

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

El objetivo de la tecnología alimentaria es ofrecer a la sociedad alimentos seguros, nutritivos y apetecibles, con una vida útil acorde al uso que se espera de los mismos.
Este primer volumen se centra en el estudio de los fundamentos químicos y microbiológicos necesarios para comprender el comportamiento de los componentes de los alimentos durante su procesado, así como las interacciones entre microorganismos y alimentos, y la necesidad de controlarlos para salvaguardar la salud del consumidor.
Para lograr estos objetivos se discuten los componentes de los alimentos, sus propiedades y características más relevantes, se estudian los aditivos, sus funciones y sus aspectos legales, se explican las propiedades sensoriales y cómo analizarlas, se dedica un capítulo a los alimentos funcionales y las estrategias seguidas para conseguirlos. La última parte de la obra se dedica a la microbiología de los alimentos, verdadera piedra angular de la conservación de la mayor parte de los productos alimenticios....