Química i Tecnologia dels Aliments: Guia Completa

Sistemes dispersos: dissolucions i col·loides

Diferències entre una dissolució i un col·loide:

• Dissolució: Sistema homogeni d'una sola fase amb partícules de mida molecular (< 1 nm). No dispersen la llum i són estables.
• Col·loide: Sistema heterogeni amb fase dispersa i fase contínua (1 nm - 1 µm). Dispersen la llum (efecte Tyndall) i són termodinàmicament inestables.

Factors implicats en l'estabilitat d'un col·loide

Els principals factors que determinen l'estabilitat són el grau de dispersió (mida de partícula), la viscositat de la fase contínua, el potencial zeta (càrrega elèctrica superficial), la presència d'agents tensioactius i el grau d'hidratació de les partícules.

L'activitat d'aigua (aw) i la conservació

Definició i mesura de l'activitat d'aigua

L'activitat d'aigua mesura la disponibilitat de l'aigua "lliure" per a reaccions químiques i creixement microbià. Es defineix com la relació entre la pressió de vapor de l'aliment (P) i la de l'aigua pura (P₀) a la mateixa temperatura (a_w = P/P₀). És una magnitud adimensional que oscil·la entre 0 i 1.

Factors i isotermes de sorció

L'a_w depèn de la composició (soluts com sal o sucre), la temperatura i l'estat físic de l'aigua. Els isotermes de sorció són gràfics que representen el contingut d'humitat vs. l'a_w a temperatura constant. Presenten una corba en forma de "S" i l'efecte d'histèresi, on la corba d'adsorció i desorció no coincideixen.

A menor a_w, s'obté una major estabilitat. Es pot modificar mitjançant deshidratació, addició de soluts o congelació.

Carbohidrats i reaccions d'enfosquiment

Carbohidrats reductors i no reductors

• Reductors: Tenen l'OH anomèric lliure per oxidar-se (ex: glucosa, lactosa).
• No reductors: L'OH anomèric està bloquejat en l'enllaç glicosídic (ex: sacarosa).

Enfosquiment enzimàtic i no enzimàtic

En l'enfosquiment no enzimàtic (com la reacció de Maillard) participen els sucres reductors. En l'enfosquiment enzimàtic, l'oxidació química de fenols és catalitzada per polifenoloxidases (PPO) quan els teixits es tallen o es colpegen.

• Substrat: Compostos fenòlics (tirosina, àcid clorogènic).
• Producte: Quinones que polimeritzen en melanines (pigments marrons).
• Impacte: Pèrdua de qualitat visual, alteració del sabor, pèrdua de vitamina C i de valor comercial.

Lípids: lipòlisi, oxidació i rancidesa

Lipòlisi: Reacció d'hidròlisi dels triacilglicèrids que allibera àcids grassos lliures i glicerol, augmentant l'acidesa i afavorint la rancidesa.

Oxidació i rancidesa: Procés autocatalític per radicals lliures (iniciació, propagació, terminació). Els greixos vegetals i de peix s'enrancien més fàcilment per la seva riquesa en àcids grassos poliinsaturats. Es pot evitar amb antioxidants, eliminació d'O₂, foscor i baixes temperatures.

Polimorfisme cristal·lí: Existència de diferents formes de cristalls (α, β', β) en els triglicèrids, afectant la textura, el punt de fusió i la brillantor.

Proteïnes: estructura i efectes del processament

Estabilització de l'estructura proteica

• Secundària: Ponts d'hidrogen.
• Terciària i Quaternària: Ponts disulfur, interaccions hidrofòbiques, forces de Van der Waals i enllaços iònics.
• Pèrdua: Desnaturalització per calor, pH extrem o agitació.

Efectes de la congelació i hidròlisi

Durant la congelació, les proteïnes pateixen desnaturalització per l'augment de soluts i la pressió del gel. En la carn, això provoca la pèrdua d'exsudat (drip), mentre que en espinacs es trenca la paret cel·lular. La hidròlisi (trencament d'enllaços peptídics) augmenta la solubilitat però pot generar gustos amargs.

Pigments naturals i canvis de color

Pigment de la carn: La mioglobina. El ferro en estat Fe²⁺ dóna color vermell, mentre que el Fe³⁺ dóna el color marró de la metamioglobina. S'estabilitza amb nitrits (nitrosomioglobina).

Carotenoides: Pigments lipídics (isoprenoides) de colors grocs i vermells. En els crustacis, estan units a proteïnes (carotenoproteïnes); amb la cocció, la proteïna es desnaturalitza i s'allibera l'astaxantina vermella.

Feofitització: Substitució del magnesi per hidrogen en la clorofil·la (pas de verd a marró) en medi àcid i calor.

Nutrients, flavor i envasament

Components i funcions nutritives

Els aliments contenen macronutrients (HC, lípids, proteïnes) i micronutrients (vitamines, minerals) amb funcions energètiques, plàstiques i reguladores.

El flavor i les propietats funcionals

El flavor combina gust (molècules no volàtils i hidrosolubles) i aroma (molècules volàtils). Les propietats funcionals (solubilitat, gelificació) són característiques no nutricionals millorades sovint amb additius.

Finalitat de l'envasament

L'envasament ofereix protecció física, conservació i informació. Les interaccions inclouen la migració, el scalping (absorció d'aromes per l'envàs) i la permeació.

Exercici de química orgànica: D(+)-galactosa

• Enantiòmer: L-galactosa.
• Sucre alcohol: Dulcitol (o galactitol), obtingut per reducció amb LiAlH₄. És una forma meso sense activitat òptica, de gust dolç i baix valor nutritiu.

Diferències de composició: peix vs. carn

El peix presenta un major contingut d'aigua, menys col·lagen, més greixos poliinsaturats (Omega-3) i compostos específics com l'OTMA. En la fermentació làctica, els homofermentatius produeixen només àcid làctic, mentre que els heterofermentatius generen també CO₂, etanol i àcid acètic.