BIOQUÍMICA Y QUÍMICA DE LOS ALIMENTOS

BIOQUÍMICA Y QUÍMICA DE LOS ALIMENTOS

Actividad del agua y temperatura de transición vítrea

Diversos componentes de los alimentos pueden existir en un estado amorfo, especialmente a temperaturas bajas. Estos materiales amorfos pueden existir a su vez en forma sólida, en un estado vidrioso o también en un estado gomoso. El estado vidrioso está determinado por aspectos cinéticos, o también razones de deshidratación o enfriamiento. Este estado es estable hasta que la temperatura excede la temperatura de transición vítrea(Tg) la cual es distinta para cada polímero y manifiesta ese cambio en las propiedades físicas y mecánicas de la sustancia. La viscosidad de algunos materiales amorfos es menos sensible a cambios en la temperatura por encima de la Tg. Debido a esto, se consideran 2 clasificaciones para los líquidos que forman sólidos amorfos: fuertes o débiles. La viscosidad de líquidos fuertes muestra una dependencia tipo Arrhenius, mostrando que su viscosidad disminuye cuando la temperatura es moderadamente mayor al valor de Tg. Los líquidos débiles que muestran dependencia WLF presentan una caída grande en la viscosidad; la mayoría de los componentes de alimentos presentan este último comportamiento.

Debido al fuerte efecto plastificante que produce el agua en los componentes hidrofílicos de los alimentos, la transición vítrea de los mismos depende del contenido de agua. Parte es función de una fracción del contenido de agua o de su concentración (disminuye muy rápido con la disminución de la concentración de sólidos). Además, la temperatura de transición vítrea suele ser inversamente proporcional al peso molecular. Los polímeros tienden a presentar Tg altas, aunque algunos experimentan degradación térmica sin haber presentado transición vítrea.  Tg usualmente es una función lineal de la actividad del agua en un rango superior a 0.1 de actividad de agua o en actividades en la cual Tg cae por debajo del punto de congelación.

Los cambios físicos en los alimentos como la cristalización de solutos, cambios en textura, colapso, engomado, endurecimiento, perdida de sabor, es afectado por el agua. Principalmente a través de su efecto en la disminución de Tg y el resultado del incremento de la movilidad. Los mayores efectos del agua esta relacionado con efectos de plastificación y el incremento de la movilidad de componentes amorfos. La movilidad incrementa de la misma manera que aumenta el contenido de agua, que da como resultado que la temperatura de transición vítrea sea igual o inferior a la temperatura de almacenamiento.

El efecto mas inmediato de la transición vítrea es el engomado y el endurecimiento. El punto de engomado ocurre muy cercano a la temperatura de transición vítrea. Incrementar la tendencia de una partícula a engomarse causa el endurecimiento; el endurecimiento causa que alimentos en forma de polvo formen agregados o terrones, formando una masa pegajosa. Este proceso es afectado por cambios en la actividad de agua, aplica para sólidos hidrofílicos y usualmente se debe a la transición vítrea. El endurecimiento esta relacionado con 3 factores: la humedad relativa y el contenido de agua. Otro proceso importante para tomar en cuenta en la estabilidad de los alimentos es la cristalización, especialmente la de azúcares amorfos. Cuando los azúcares se cristalizan como cristales anhídridos, liberan agua que estaba asociada a ellos en el estado amorfo. Como resultado, aumenta el contenido de agua del azúcar amorfo que continua sin cristalizar, y la Tg disminuye.

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