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Tecnologías alimentarias. Volumen 1 (2.ª edición)

por Juan A. Ordóñez-Gonzalo García de Fernando (editor)-M.ª Dolores Selgas-M.ª Luisa García-M.ª Isabel Cambero-Leónides Fernández-Manuela Fernández-Eva Hierro

Referencia APA Juan A. Ordóñez-Gonzalo García de Fernando (editor)-M.ª Dolores Selgas-M.ª Luisa García-M.ª Isabel Cambero-Leónides Fernández-Manuela Fernández-Eva Hierro. (2019). Tecnologías alimentarias. Volumen 1 (2.ª edición). Síntesis.
Título Tecnologías alimentarias. Volumen 1 (2.ª edición)
Autor Juan A. Ordóñez-Gonzalo García de Fernando (editor)-M.ª Dolores Selgas-M.ª Luisa García-M.ª Isabel Cambero-Leónides Fernández-Manuela Fernández-Eva Hierro
Categoría Gastronomía
Subcategoría Alimentos
Tags #gammacultural #Alimentos
Editorial Síntesis
ISBN 9788491713623
Año 2019
Páginas 560
Idioma Español

Descripción

Descripción

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.

La obra Tecnologías alimentarias se dirige a los alumnos y graduados de Ciencia y Tecnología de los Alimentos, Nutrición Humana y Dietética, Ingeniería Agronómica, Veterinaria y Farmacia, entre otras titulaciones, a los profesionales de las industrias alimentarias y a quien esté interesado en saber qué come y por qué procesos pasan los alimentos que consume.


Los autores son catedráticos y profesores titulares de Tecnología de los Alimentos de la Facultad de Veterinaria de la Universidad Complutense de Madrid. Juan A. Ordóñez es académico de número de la Real Academia de Ciencias Veterinarias de España.


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

6Tecnologías 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

7Índice

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

8Tecnologías 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

9Índice

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

10Tecnologías 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

11Índice

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

12Tecnologías 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

13Índice

15.4.2. Evaluación de riesgos ........................................................................ 550

15.4.3. Consecución del objetivo de seguridad alimentaria (FSO) ............... 552

Bibliografía .............................................................................................................. 559

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