U.A.E.H.I.C.Sa.AREA ACADEMICA DE NUTRICIN
BROMATOLOGA CLAUDIA VALDEZ SERRANO UNIDAD 2 EL AGUA ALFONSO RUIZ
ESQUIVEL
NDICE
NDICE INTRODUCCIN EL AGUA Y SUS PROPIEDADES FISICOQUMICAS
DISTRIBUCCION DEL AGUA EN EL ORGANISMO Y ALIMENTOS ISOTERMAS DE
SORCIN ADSORCIN Y DESORCIN, Y CONCEPTO DE HISTRESIS PROPIEDADES
COLIGATIVAS DE LAS DISOLUCIONES OSMOLARIDAD Y OSMOLALIDAD
BIBLIOGRAFIA
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INTRODUCCIN.El agua es un componente esencial de todo ser vivo,
siendo el disolvente general biolgico. Se trata de una biomolecular
de naturaleza inorgnica que representa el medio en el que ocurren
la mayora de las reacciones celulares del metabolismo, siendo la
sustancia ms necesaria para la vida. Los organismos vivos son por
ello dependientes del agua para su existencia. Existe adems una
relacin clara y directa entre el contenido de agua y la actividad
fisiolgica del organismo. Posee una importancia cuantitativa ya que
viene a representar el 75 % del cuerpo de los seres vivos. Esta
proporcin vara de unas especies a otras y de unos tejidos a
otros.
El agua es una sustancia formada por dos tomos de hidrgeno
enlazados covalentemente a un tomo de oxgeno (H2O). Es esencial
para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida. En su
uso ms comn, con agua nos referimos a la sustancia en su estado
lquido, pero la misma puede hallarse en forma slida (hielo), y en
forma gaseosa que llamamos vapor.
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EL AGUA Y SUS FISICO-QUMICAS.
PROPIEDADES
EL AGUA PRESENTA LAS SIGUIENTES PROPIEDADES FSICO-QUMICAS: A)
ACCIN DISOLVENTE. El agua es el lquido que ms sustancias disuelve
(disolvente universal), esta propiedad se debe a su capacidad para
formar puentes de hidrgeno con otras sustancias, ya que estas se
disuelven cuando interaccionan con las molculas polares del
agua.
La capacidad disolvente es la responsable de dos funciones
importantes para los seres vivos: es el medio en que transcurren
las mayoras de las reacciones del metabolismo, y el aporte de
nutrientes y la eliminacin de desechos se realizan a travs de
sistemas de transporte acuosos.
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B) ELEVADA FUERZA DE COHESION ENTRE SUS MOLECULAS Fuerza de
cohesin entre sus molculas. Los puentes de hidrgeno mantienen a las
molculas fuertemente unidas, formando una estructura compacta que
la convierte en un lquido casi incompresible.
C) ELEVADA FUERZA DE ADHESIN De nuevo los puentes de hidrgeno
del agua son los responsables, al establecerse entre estos y otras
molculas polares, y es responsable, junto con la cohesin de la
capilaridad, al cual se debe, en parte, la ascensin de la sabia
bruta desde las races hasta las hojas.
D) ELEVADO CALOR ESPECFICO. El agua absorbe grandes cantidades
de calor que utiliza en romper los puentes de hidrgeno. Su
temperatura desciende ms lentamente que la de otros lquidos a
medida que va liberando energa al enfriarse. Esta
propiedadPgina
permite al citoplasma acuoso servir de proteccin para las
molculas orgnicas en los cambios bruscos de temperatura.
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E) ELEVADO CALOR DE VAPORIZACIN
Elevado calor de vaporizacin. A 20C se precisan 540 caloras para
evaporar un gramo de agua, lo que da idea de la energa necesaria
para romper los puentes de hidrgeno establecidos entre las molculas
del agua lquida y, posteriormente, para dotar a estas molculas de
la energa cintica suficiente para abandonar la fase lquida y pasar
al estado de vapor. F) ELEVADA CONSTANTE DIELECTRICA. Por tener
molculas dipolares, el agua es un gran medio disolvente de
compuestos inicos, como las sales minerales, y de compuestos
covalentes polares como los glcidos. (1)
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DISTRIBUCCION DEL AGUA EN EL ORGANISMO Y LOS
ALIMENTOS.DISTRIBUCIN DEL AGUA EN El ORGANISMO. General
Aproximadamente de 40 a 60% del peso total corporal se compone de
agua (60% respecto a varones Y 54% respecto a mujeres). Msculo y
Grasa El msculo se compone de 65 a 75% de agua relativo a su peso y
la grasa solamente alrededor de 20 a 25% de su peso.
Compartimientos de Agua/Lquidos en el Cuerpo Intracelular: El agua
intracelular es aquella que se encuentra dentro de la clula, y
abarca un 62% del total de agua en el cuerpo. Extracelular: Es el
agua que se encuentra fuera de la membrana celular, y comprende
aproximadamente un 38% de todo el agua corporal. El lquido
intracelular incluye el plasma sanguneo y la linfa, lquidos del
ojo, lquidos secretados por las glndulas e intestinos, lquidos que
baan los nervios de la espina dorsal, y los lquidos excretados por
la piel y riones.Pgina
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FUNCIONES DEL AGUA Circulacin de Compuestos por el Organismo El
agua proporciona un medio para transportar substancias vitales (ej.
nutrientes, hormonas, entre otras) a travs de todo el cuerpo (va la
sangre, linfa y otros lquidos del cuerpo) y para eliminar los
desechos del mismo. Interviene en el Proceso de Digestin Como medio
de transportacin participa en la digestin, absorcin, circulacin y
excrecin. Termorregulacin Es esencial en la regulacin de la
temperatura corporal; por ejemplo, cuando hace calor, el agua que
se pierde por el sudor a travs de la piel ayuda a enfriar el cuerpo
al sta evaporarse directamente sobre la superficie del cuerpo.
Metabolismo El agua sirve como medio para que la mayora de las
reacciones qumicas del cuerpo se lleven a cabo. Funcin Morfolgica
Ayuda a darle estructura y forma al cuerpo. El agua es un elemento
estructural de las clulas, las cuales al perder agua tambin pierden
su figura.
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Lubricacin Proporciona lubricacin en lugares estratgicos en el
cuerpo, tales como en las articulaciones o coyunturas (mediante el
lquido sinovial), en las vsceras de la cavidad abdominal (para que
stas puedan moverse efectivamente), y en los pasajes respiratorios
(lo cual provee la mucosa de stos). (2) DISTRIBUCIN DEL AGUA EN LOS
ALIMENTOS. El termino contenido de agua de un alimento, en general,
a toda el agua de manera global. Sin embargo, en los tejidos animal
y vegetal, el agua sta uniformemente distribuida por muchas
razones, por ejemplo, debido a los complejos hidratos que producen
con protenas, a los hidratos de carbono y otros, a las diversas
estructuras internas propias de cada tejido, a los microcapilares
que se forman, a su incompatibilidad con los lpidos que no permiten
su presencia. Esta situacin de heterogeneidad de la distribucin del
agua tambin se
presenta en los productos procesados. En los alimentos existen
diferentes estados energticos en los que se encuentra el agua. No
toda el agua de un producto tiene las mismas propiedades
fisicoqumicas. En general un alimento se congela a -20 C, pero aun
en estas condiciones una fraccin del agua permanece liquida y
requiere de temperaturas mas bajas, por ejemplo 40 C, para
solidificarse.
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Esto hace referencia a la forma y al estado energtico que se
guarda en el alimento clasificndola en: Agua ligada:
Aquella porcin que no congela a -20C (agua no congelable) .Unida
a un alimento por puentes de hidrogeno, envuelta en una matriz muy
viscosa que no permite su movilidad y difusin. El agua ligada no es
una entidad homognea, fcilmente identificable, por lo que una
terminologa descriptiva es difcil y no hay consenso sobre cul es la
mejor. Este trmino controvertido, frecuentemente mal usado y en
general deficientemente entendido, ha hecho que un creciente nmero
de cientficos sugieran cancelar su uso. El nmero de definiciones
propuestas para el agua ligada es indicativo de la confusin creada
por este trmino: 1. El agua ligada es el contenido de agua en
equilibrio de una muestra a una temperatura dada y baja humedad
relativa. 2. El agua ligada es la que no contribuye
significativamente a la constante dielctrica altas frecuencias y
consecuentemente su movilidad rotacional est dificultada por 1
sustancia a que est asociada. 3. El agua ligada es la que no
congela a una temperatura baja arbitraria (normalmente 40C o
inferior). 4. El agua ligada es la que es incapaz de actuar como
solvente de solutos aadidos.Pgina
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5. El
agua
ligada en
es
la
que
se
mueve que
(comporta)
como
una de
macromolcula
experimentos
implican
velocidades
sedimentacin, viscosidad o difusin. Agua libre:
Se define como la cantidad de agua libre en el alimento, es
decir, el agua disponible para el crecimiento de microorganismos y
para que se puedan llevar a cabo diferentes reacciones qumicas,
forma parte de las soluciones que disuelven sustancias de bajo peso
molecular. Tambin
llamada agua congelable y agua capilar, es la que se volatiza
fcilmente, se pierde con el calentamiento, es la que se congela
primero responsable de la actividad del agua. Relacin de Agua Libre
y Agua Ligada La relacin de concentraciones entre la primera y la
segunda se incrementa en medida de que el producto tenga ms agua.
En los alimentos deshidratados, dicha relacin se disminuye
considerablemente ya que estos alimentos han pasado por un
proceso el cual la cantidad de agua disponible ha disminuido solo
encontrando agua ligada rompiendo esta relacin. Zonas hipotticas
que ubican el agua en un producto. Zona III
Se considera libre; se encuentra en los microcapilares; forma
parte de las soluciones que disuelven las sustancias debajo peso
molecular; es la mas
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acuosa a 0.8.
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abundante y fcil de congelar y evaporar, su eliminacin reduce la
actividad
El
Zona II se localiza en diferentes capas mas estructuradas y
en
agua
microcapilares; es ms difcil de quitar que el anterior, pero al
lograrlo se obtiene valores aproximadamente de 0.3. Zona I
Representa la capa monomolecular BET, y es la ms difcil de
eliminar en los procesos trmicos comerciales de secado, la
deshidratacin, se requerira mucha energa para ello y se podra daar
el alimento, su presencia ejerce un efecto protector, sobre todo
contra las reacciones de oxidacin de lpidos por que acta como
barrera del oxigeno.
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Actividad acuosa Se presenta en una fraccin del agua que tiene
movilidad, hace referencia a el agua disponible para el crecimiento
de los microorganismos o para intervenir en las transformaciones
hidrolticas, qumicas, enzimticas y desarrollo de microorganismos.
Bajo este esquema slo una parte del agua es capaz de propiciar
estos cambios, depender del contenido de microorganismos. Con base
en este valor se puede predecir la estabilidad de un alimento.
HR=humedad relativa La actividad acuosa es una propiedad
intrnseca y se relaciona con el contenido de humedad. (3)
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ISOTERMAS DE SORCIN ADSORCIN Y DESORCIN, Y CONCEPTO DE
HISTRESIS.La actividad del agua es una propiedad intrnseca y se
relaciona de manera ni lineal con el contenido de humedad mediante
las curvas o isotermas de adsorcin y desorcin. Para entender esto
considrese un alimento con agua, almacenado a una temperatura
determinada en una cmara
hermticamente cerrada; al cabo de algn tiempo, su presin de
vapor provocara la transferencia de molculas de agua y la cmara
adquirir una humedad relativa constante que estar en equilibrio
(sin movimiento en ningn sentido) con el contenido de agua del
alimento. Dicha humedad esta en funcin del grado de interaccin de
los solutos con el agua, lo que es un reflejo de la facilidad de
sta para escapar del alimento. Por consiguiente, se tendr un par de
valores, de humedad relativa vs contenido de agua, a una
temperatura determinada; si esto se repite con diferentes
porcentajes de agua y los resultados de grafican, se obtiene la
isoterma de desorcin. (Deshidratacin del solido) Por lo contrario,
si ahora se parte de un producto seco y se somete a atmsferas de
humedad relativa elevadas, se observar una transferencia de masa
del gas al slido hasta llegar a un equilibrio; al repetir este
experimento con diferentes humedades, se tendrn nuevamente pares de
valores que al graficarse crean la isoterma de adsorcin.
(Hidratacin del solido)
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En la figura se muestra los dos isotermas antes descritos,
llamadas de sorcin; se aprecia que para un contenido de humedad
constante la actividad del agua es menor durante la desorcin que en
la adsorcin, o que para una actividad del agua determinada, la
humedad es mayor en el secado que en la hidratacin. Se observa
tambin que estos procesos opuestos no son irreversibles por un
camino comn, fenmeno que recibe por nombre de histresis. (4)
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PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS DISOLUCIONES.PROPIEDADES
COLIGATIVAS DEL AGUA. Efecto de los solutos en el agua.
La presencia de solutos de los tipos inico, no inico, polar y no
polar causan cambios muy importantes en la estructura del agua que
se refleja en sus propiedades fsicas; a esto se le llama
propiedades coligativas. Las propiedades coligativas no guardan
ninguna relacin con el tamao ni con cualquier otra propiedad de los
solutos. Son funcin slo del nmero de partculas y son resultado del
mismo fenmeno: el efecto de las partculas de soluto sobre la presin
de vapor del disolvente. Las propiedades coligativas son: Depresin
de la temperatura de congelamiento y el aumento de la ebullicin. La
reduccin de la de la presin de vapor. Modificacin de la presin
osmtica.
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DEPRESIN DE LA TEMPERATURA DE CONGELAMIENTO. La disminucin en el
punto de congelacin es una propiedad coligativas del agua, que esta
presente en aquellas soluciones en las que por cada mol de soluto
(no voltil ni electrolito) disuelto en un litro de agua, se
disminuye el punto de congelacin una cantidad de grados centgrados,
esta cantidad es constante. Por cada mol de soluto adicional que se
vaya adicionando el descenso en el punto de congelacin ser
proporcional a la constante anteriormente nombrada. Para el agua,
este valor es 1,86 C/mol/kg. Esto significa que las disoluciones
mlales (m=1) de cualquier soluto en agua congelan a -1,86C. En
trminos generales, un mol de una sustancia disuelta en 1000 g de
agua produce una reduccin de 1.86 C en la temperatura de
congelamiento y un incremento de o.4 C de ebullicin. La medicin de
la depresin de la temperatura de congelamiento se usa como control
de calidad por ejemplo en la industria de la leche, ya que sta
lleva disueltas diversas sustancias de bajo peso molecular, como la
lactosa y algunas sales. Estn en una concentracin constante que
hace que el producto congele en un intervalo muy cerrado alrededor
de -0.54 C la determinacin se hace con un crioscopia y sirve para
cuantificar posibles adulteraciones
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AUMENTO DE LA EBULLICIN. La temperatura de ebullicin de un
lquido es aqulla a la cual su presin de vapor iguala a la externa.
Cualquier disminucin en la presin de vapor (como al aadir un soluto
no voltil) producir un aumento en la temperatura de ebullicin. La
constante de ebulloscopia es caracterstica de cada disolvente (no
depende de la naturaleza del soluto) y para el agua su valor es
0,52 C/mol/Kg. Esto significa que una disolucin molal de cualquier
soluto no voltil en agua manifiesta una elevacin de la ebulloscopia
de 0,52 C.
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REDUCCION DE LA PRESIN DEL VAPOR. La presin de vapor de un
disolvente desciende cuando se le aade un soluto no voltil. Este
efecto es el resultado de dos factores: 1. La disminucin del nmero
de molculas del disolvente en la superficie libre. 2. La aparicin
de fuerzas atractivas entre las molculas del soluto y las molculas
del disolvente, dificultando su paso a vapor. Cuanto ms soluto
aadimos, menor es la presin de vapor observada.
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OSMOSIS. Se define smosis como una difusin pasiva, caracterizada
por el paso del agua, disolvente, a travs de la membrana
semipermeable, desde la solucin ms diluida a la ms concentrada. La
osmosis pertenece al transporte celular pasivo ya que no requiere
de energa (ATP) para realizar su funcin.
PRESIN OSMTICA. Y entendemos por presin osmtica, a aquella que
seria necesaria para detener el flujo de agua a travs de la
membrana semipermeable. Al considerar como semipermeable a la
membrana plasmtica, las clulas de los organismos pluricelulares
deben permanecer en equilibrio osmtico. Un soluto ejerce presin
osmtica al enfrentarse con el disolvente slo cuando no es capaz de
atravesar la membrana que los separa. (5)
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OSMOLARIDAD Y OSMOLALIDAD.OSMOLARIDAD. La osmolaridad es la
concentracin molecular de todas las partculas osmticamente activas
contenidas en una solucin. La osmolaridad se expresa en osmoles (o
en miliosmoles) por litro de solvente. OSMOLALIDAD. Es la
concentracin molecular de todas las partculas osmticamente activas
contenidas en una solucin, expresada en osmoles (o en miliosmoles)
por kilogramo de solvente. IMPORTANCIA DE LA OSMOLARIDAD Y
OSMOLALIDAD EN NUTRICION PARAENTERAL Y ENTERAL. La osmolaridad se
define como la concentracin de iones y molculas solubles en agua
que son osmticamente activas, es decir, pueden pasar a travs de una
membrana semipermeable. Los nutrientes y metabolitos celulares, tal
como el Na+, el K+, el Cl- y la glucosa, deben mantenerse en una
concentracin definida afuera y dentro de la clula; uno de los
mtodos mediante los cuales se obtiene lo anterior es el paso de
agua, por smosis, a travs de la membrana celular. Aunque la clula
posee otros mtodos para asegurar el mantenimiento de la
concentracin de nutrientes (difusin pasiva, canales inicos, bombas,
protenas transportadoras), la osmolaridad tiene una importancia
fundamental: por ello se explica que el plasma sanguneo tenga una
osmolaridad fija, y los sueros orales e intravenosos poseen una
osmolaridad similar para restablecer la prdida de nutrientes debido
a una deshidratacin o asegurar el abastecimiento de stas durante
una estancia
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hospitalaria o quirrgica.
BIBLIOGRAFIA. (1) Propiedades fsico-qumicas del agua, agosto
2012, disponible en la web :
http://faciasweb.uncoma.edu.ar/academica/materias/morfo/ARCHIVOP
DF6/PARTE1/BIOELEMENTOS2_Propiedades_fisico.pdf (2) LOPATEGUI,
Edgar, AGUA, Universidad Interamericana, disponible en la web:
http://www.saludmed.com/Salud/Nutricion/Agua.html (3) BADUI DERGAL,
Salvador (1993) QUMICA DE LOS ALIMENTOS, 3 ed. Mxico D. F. LONGMAN
DE MXICO, S.A. DE C. V. Pearson Educacin p.p 13 -15. (4) BADUI
DERGAL, Salvador (1993) QUMICA DE LOS ALIMENTOS, 3 ed. Mxico D. F.
LONGMAN DE MXICO, S.A. DE C. V. Pearson Educacin p.p 17 -19. (5)
PROPIEDADES COLIGATIVAS DEL AGUA, agost 2012, disponible en la web:
http://www.ehu.es/biomoleculas/agua/coligativas.htm (6) ALBERTS,
Johnson, Lewis, Raff, Roberts, Walter. Introduccin a la biologa
Celular. Segunda edicin. Mxico: Editorial Mdica
Panamericana, 2008.
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