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José Luis A. Eiroa Martínez
Cristina Mahugo Santana
LA QUÍMICA Y SUS RELACIONES CON LA TECNOLOGÍAS Y SUS IMPLICACIONES EN
LA SOCIEDAD Y EL MEDIO AMBIENTE.
ENFOQUES CTSA EN EL DERROLLO DEL CURRICULO DE QUÍMICA DE 2º DE
BACHILLERATO
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1. Introducción.
La Química de 2º de Bachillerato es una materia que se estudia de forma
independiente, lo cual tiene como objetivo profundizar conceptos que previamente
fueron introducidos de manera más básica en cursos anteriores y además se introducen
nuevos conceptos que permiten ampliar el conjunto de conocimientos adquiridos con lo
cual se permite una mejor visualización de las relaciones que existen entre la Química y
la Tecnología, así como sus implicaciones en la Sociedad y el Medioambiente.
La enseñanza de la Química debe contribuir de forma significativa a que el
alumno no solo adquiera los conceptos que le permitan superar la materia, sino que
además le permitan contemplar las aplicaciones de dichos conceptos en otros campos
como la biología, industria o medioambiente y las implicaciones sociales que el
desarrollo de la misma lleva consigo. El estudio de estas relaciones le permitirá una
mejor comprensión del mundo que le rodea.
Esta dimensión de la Química tiene como objetivo fundamental conseguir en el
alumno una formación más cultural que científica, de forma que partiendo de una visión
del mundo en que vivimos le permita ver la Química como una auténtica revolución
científica, que además puede contribuir a despertar el interés por el estudio de esta
disciplina científica y que contemple la Química como una especie de Ciencia Central,
indispensable para una mejor comprensión de muchas otras disciplinas.
En resumen, se pretende conseguir que se contemple la Química como una
disciplina científica que ha contribuido al desarrollo y el bienestar de la humanidad. Ahí
están aspectos como la Química farmacológica que ha contribuido en gran medida a
mejorar nuestra calidad de vida; la Química también nos proporciona fertilizantes y
productos que nos permiten obtener mejores cosechas y además juega un papel
importante en la conservación de los alimentos. Incluso aspectos tan cotidianos de
nuestra vida como son el disco compacto, el DVD, los neumáticos de nuestros coches,
los combustibles ó el airbag no serían posibles sin la intervención de la Química.
Podemos decir que muchos de los avances de que disfrutamos son consecuencia del
desarrollo de esta ciencia, pues prácticamente cualquier objeto que haya podido fabricar
el ser humano requiere en mayor o menor medida el empleo de las sustancias químicas.
La inclusión de las unidades CTSA en el proceso de enseñanza-aprendizaje
permite mejorar la imagen de la ciencia y de los científicos, permite establecer una
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relación entre la ciencia como tal actividad y su aplicación en la vida cotidiana y sus
posibles efectos sobre el medioambiente, actúa como un factor motivador, estableciendo
la relación entre la ciencia como una actividad básica de investigación y sus
aplicaciones, las cuales permiten un mejor desarrollo de la sociedad, generando de esta
manera críticas constructivas hacia la Ciencia y su aprendizaje. Podemos concluir que la
inclusión de los contenidos CTSA permiten una visión crítica del alumnado en relación
con la contribución de la Química al desarrollo social, científico y tecnológico, así como
los posibles efectos negativos que algunos de sus aspectos puede ocasionar.
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3. DOCUMENTOS DE APOYO.
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
I. ¿En qué consiste?
Como consecuencia de la actividad humana se producen alteraciones que pueden
ejercer sus efectos sobre el medioambiente. Esto es consecuencia de que el hombre
utiliza los recursos disponibles para satisfacer sus necesidades y en ese proceso produce
una alteración en la cantidad y/o calidad de los recursos, siendo el agua unos de los más
importantes por las implicaciones vitales que conlleva.
El tratamiento de aguas residuales o depuración consiste en una serie de procesos
físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar todos aquellos
contaminantes físicos, químicos y biológicos que como consecuencia del uso del agua
en las diferentes actividades humanas (agricultura, industria, doméstica) al introducirse
en su seno provocan una alteración de la calidad de la misma.
El objetivo de la depuración consiste en la producción de un agua limpia o
reutilizable en el ambiente. Se dice que un agua está contaminada cuando “su
composición o estado es directa o indirectamente modificado por la actividad
antropogénica, de forma que la hace inviable para aquellos fines a los que podría
servir en su estado natural”.
II. Características de las aguas residuales.
Una vez que el agua ha sido utilizada para los diferentes fines a los que está
destinada, se caracteriza por:
Contaminación microbiana. Es la presencia o incremento de microorganismos o
de sus residuos.
Aumento de nutrientes. Consiste en el aumento de la cantidad de determinados
elementos o compuestos químicos que son necesarios para el crecimiento y
desarrollo de los organismos.
Aumento de la cantidad de metales pesados que suponen un riego para la salud y
el medio, así como impedir su reutilización para otras actividades.
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Presencia de compuestos (pesticidas, residuos de la actividad industrial, etc.) que
en determinados niveles son capaces de alterar o dañar la salud de las personas,
organismos vivos y sistemas ecológicos ó bien las estructuras y procesos del
medio.
III. ¿Por qué es necesario?
Supone un importante ahorro de agua, al permitir la reutilización de un
recurso escaso, particularmente en el caso de las islas.
Evita la realización de prácticas como son el vertido de agua sin depurar
bien al mar abierto ó a los cauces de los barrancos, lo cual puede favorecer
la aparición de una flora introducida que puede acabar desplazando a las
especies endémicas.
Permite el uso de agua depurada como una fuente complementaria de
recursos hídricos que contribuya a equilibrar el balance hidrológico de las
islas.
Sirve para proporcionar el riego de los cultivos en aquellos periodos en los
cuales hay una mayor escasez de aguas tradicionales.
Por otra parte, su menor precio y el aporte suplementario de nutrientes
disminuye sus costes de producción, permitiendo un mayor desarrollo y
rentabilidad de las actividades agrícolas.
IV. ¿Cómo se lleva a cabo la depuración de aguas residuales?
La composición de las aguas residuales dependerá de cuál sea su origen y el
posterior uso que se le haya dado. Estas características también determinaran el nivel y
el tipo de tratamiento. De forma general, este podemos agruparlo en:
Pretratamiento.
Tratamiento primario ó físico-químico.
Tratamiento secundario o biológico.
Tratamiento terciario.
Pretratamiento.
Es el tratamiento inicial a que se someten las aguas residuales y cuyo objetivo es
la eliminación de las sustancias sólidas y arenas que pueden afectar al buen
funcionamiento de las instalaciones y conseguir una homogeneización de los caudales y
características de las agua.
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Tratamiento primario.
Consiste en un proceso o conjunto de procesos cuya finalidad es la eliminación
de los sólidos en suspensión, sustancias no disueltas, grasas y espuma mediante el
empleo de procesos físicos como la decantación ó procesos químicos.
Por aireación se eliminan los malos olores mediante la purga de gases y
compuestos orgánicos volátiles disueltos.
La aireación produce la oxidación del Fe2+ a Fe3+ que precipita en forma de
Fe(OH)3.
Se adiciona sulfato de Fe3+ o Al3+ y cal para regular el pH.
Los precipitados formados se eliminan por procesos de sedimentación y
filtración.
Tratamiento secundario.
Tiene por finalidad la eliminación de la materia orgánica biodegradable, de
forma que se consiga una disminución de su contenido en nutrientes y la eliminación de
organismos patógenos y parásitos. Se lleva a cabo mediante el tratamiento biológico de
las aguas.
En esta etapa se lleva a cabo la degradación bacteriana de los compuestos
orgánicos a CO2.
Sin este tratamiento las aguas tendrían un valor de DBO (Demanda Bioquímica
de Oxígeno) tan elevado que sobrepasaría la capacidad oxidativa de las aguas
receptoras.
Se hace pasar el agua sobre un lecho de arena o de grava cubierto de
microorganismos aeróbico. Se consigue una disminución del DBO del 90%.
Tratamiento terciario.
Es el procedimiento más completo para el tratamiento de aguas residuales y
consiste en un proceso físico-químico que emplea las técnicas de precipitación, la
filtración y/o la cloración para la eliminación ó disminución de la presencia de algunos
compuestos (como nitratos, fosfatos, etc.) no suficientemente eliminados en los
tratamientos anteriores.
Los fosfatos se eliminan por precipitación con cal.
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El ión amonio (NH4+) se reduce a NH3 con cal. El exceso de cal se precipita
disminuyendo el pH mediante la adición de CO2.
Los nitratos y el ión amonio se pueden eliminar también mediante el empleo de
bacterias nitrificantes que reducen el NH4+ a NO3
- y en una segunda etapa
bacterias denitrificantes transforman el ión nitrato en nitrógeno gas.
Los compuestos orgánicos se filtran con carbón activo.
En el caso de las aguas depuradas en la islas Canarias, caracterizadas por una
elevada salinidad que impide su posterior uso, sobre todo desde el punto de vista
agrícola, el tratamiento terciario mejorará la calidad del agua y aumentará la viabilidad
de su reutilización.
Procesos Químico que tienen lugar.
Reacciones de Precipitación:
CaO (s) + H2O (l) Ca(OH)2 (s) (Cal reciclada)
Ca(OH)2 (s) + PO43- Ca2(PO4)3 (s) + 2 OH-
Ca(OH)2 (s) + H2CO3 CaCO3 (s) + 2 H2O (l)
Reacciones de desinfección. Se suele emplear cloro, dióxido de cloro y ozono,
pero el más frecuente es el cloro.
Cl2 + H2O HOCl + HCl
V. PROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES DE LAS E.D.A.R.
Uno de los principales problemas medioambientales asociados a las plantas
municipales es la eliminación de los lodos que se originan en los tratamientos. Estos se
caracterizan por:
Composición mayoritariamente orgánica que los convierte en buenos
fertilizantes.
Su empleo en la agricultura se encuentra limitado por la presencia de metales
tóxicos que suelen provenir de:
Fuentes domésticas e industriales.
Escorrentía urbana.
Las posibles alternativas para la eliminación de los lodos son:
Incineración, obteniéndose electricidad y calefacción.
Degradación anaerobia a metano (CH4), el cual se puede utilizar como
combustible de alta calidad.
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En muchas ocasiones estas propuestas no suelen ser aceptadas por los municipios y el
destino final de los lodos es enterrarlos en vertederos.
La solución pasaría por eliminar o reducir el contenido en metales de los lodos,
con lo cual dejarían de ser un problema medioambiental y se convertirían en una valiosa
fuente de fertilizantes.
VI. GLOSARIO.
DBO. La demanda biológica de oxígeno (DBO) es un parámetro que nos
permite medir la cantidad de materia susceptible de ser consumida,
normalmente por oxidación mediante el empleo de medios biológicos, que
contiene una muestra líquida. Es una medida del grado de contaminación y se
suele expresar en miligramos de oxígeno por litros (mg de O2/litro).
Degradación aerobia. Degradación de un compuesto o producto por la acción
de organismos biológicos que requieren del oxígeno para vivir o desarrollarse.
Degradación anaerobia. Proceso en el cual los organismos encargados de la
degradación no requieren del oxígeno.
VI. PROPUESTA DE EJERCICIOS Y CUESTIONES DE REFERENCIA PARA
LAS PAU CON CONTENIDOS CTSA.
1.- Indica cuales son los cuatro procesos que se llevan a cabo en la depuración de aguas
residuales:
Respuesta.
Pretratamiento, Tratamiento primario, tratamiento secundario y tratamiento
terciario.
2.- En el caso de las aguas depuradas en las islas Canarias que se caracterizan por su
elevada salinidad ¿cuál de los cuatro procesos es el que juega un papel fundamental y en
qué consiste?
Respuesta.
Es el tratamiento terciario y consiste en un proceso físico-químico que implica
la precipitación, filtración y/o cloración.
3.- Un agua industrial rica en carbonatos se quiere depurar con el fin de disminuir su
concentración. Un análisis de 200 mL de dicha agua presenta una concentración de
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iones CO32- 0,05 M. Se formará precipitado de CaCO3 se le añadimos 100 mL de una
disolución de iones Ca2+ 0,003 M. Dato: Kps (CaCO3) = 5,3.10-9.
Solución.
Para responder a la cuestión habría que determinar la concentración de los dos
iones al mezclar ambas disoluciones y comprobar si el producto de las concentraciones
es mayor que el valor del Kps, entonces se formará precipitado:
La ecuación del equilibrio de solubilidad sería:
Ca2+ (ac) + CO32- (ac) CaCO3 (s)
Moles de Ca2+ = 0,003 M x 0,100 L = 0,0003 moles = 3x10-4 moles
Moles de CO32- = 0,05 M x 0,200 L = 0,01 moles = 1x10-2 moles
Cuando mezclamos las dos disoluciones, el volumen de la disolución resultante es
100+200 = 300 mL y las concentraciones serían:
[Ca2+] = 3x10-4 moles/0,300 L = 0,001 M = 1.10-3 M
[CO32-] = 1x10-2moles/0,300 L = 0,033 = 3,3.10-2 M
Luego resulta: [Ca2+][CO32-] = (1.10-3)x(3,3.10-2) = 3,3.10-5 > Kps = 5,3.10-9
En consecuencia se formará precipitado.
Problema 1.
Un agua procedente de una desaladora se encuentra saturada en hidróxido
cálcico a 25 ºC. ¿Cuál será el pH de esa agua?
Dato: Kps [Ca(OH)2] = 7,9.10-6.
Solución.
Al tratarse de un agua saturada en hidróxido cálcico su pH vendrá determinado
por la solubilidad de dicho compuesto, el cual podrá ser calculado a partir del
producto de solubilidad.
El equilibrio de solubilidad viene dado por:
Ca(OH)2 (s) Ca2+ (ac) + 2 OH- (ac)
S 2 S
Aplicando la expresión del producto de solubilidad tendremos que:
Kps = [Ca2+] [OH-]2 = (S) . (2S)2 = 4S3 = 7,9.10-6
Despejando el valor de S tenemos que:
S = 2,50.10-2
Luego, pOH = - log [OH-] = - log (2,50.10-2) = 2 – log 2,50 = 2 – 0,397 = 1,603
pH = 14 – pOH = 14 – 1,603 = 12,397.
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Problema 2.
Un agua residual industrial es rica en iones carbonato y sulfato. Un análisis
de la misma nos indica que las concentraciones son, 10-3 M en SO42- y 10-2M en
CO32-. Para mejorar la calidad de la misma se trata de eliminar los sulfatos por
adición de una disolución diluida de cloruro cálcico de forma que precipite en forma
de sulfato de calcio, ¿sería esto posible?, ó dicho de otra forma ¿precipitará primero
el sulfato o el carbonato?
Datos: Kps [CaCO3] = 5,0.10-9 y Kps [CaSO4] = 3,7.10-5.
Solución.
Haciendo uso de los equilibrios de solubilidad y en función del valor de la Kps
podemos calcular cual es la cantidad de Ca2+ a la cual empezarán a precipitar cada
uno de los compuestos indicados.
CaCO3 (s) Ca2+ (ac) + CO32- (ac)
Como Kps = [Ca2+][CO32-] = 5,0.10-9 y según los datos [CO3
2-] = 10-2, sustituyendo y
despejando nos queda que [Ca2+] = 5,0.10-7M.
Procediendo de igual forma para el sulfato de calcio, tendremos que:
CaSO4 (s) Ca2+ (ac) + SO42- (ac)
Como Kps = [Ca2+][SO42-] = 3,7.10-5 y según los datos [SO4
2-] = 10-3, sustituyendo y
despejando nos queda que [Ca2+] = 0,037 M.
Como se puede deducir se requiere mucha menos cantidad de carbonato que de
sulfato y por lo tanto quién precipitará primero será el carbonato y no el sulfato.
Problema 3.
Un proceso para eliminar cloro de un agua depurada consiste en tratarla con
carbón activo según la siguiente reacción.
2 Cl2 (g) + C (s) + 2 H2O CO2 (ac) + 4 HCl (ac)
¿Cuántos gramos de carbón activo serían necesarios para tratar 1 m3 de agua cuya
concentración en cloro es de 0,35 mg/L de cloro?
Solución.
Hacemos uso de los principios de la estequiometria para determinar la cantidad
de carbón activo que se necesita, para ello primero determinaremos que cantidad de
cloro habrá en 1 m3 de agua a partir de la concentración dada.
Primero calculamos cuantos gramos de cloro habrá en 1 m3 del agua depurada:
0,35 mg Cl21 L agua
x103 L agua
1 m3 aguax 1 g Cl2
103 agua= 0,35 g de Cl2/m3 agua
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Teniendo en cuanta que según la reacción se requiere un mol de carbón activo por
cada 2 moles de cloro, calcular la cantidad de carbón activo requerida.
VI. BIBLIOGRAFÍA.
Química Ambiental: Una visión desde la Química. Carmen Orozco
Barrenetxea, Antonio Pérez Serrano, Mª Nieves González Delgado, Francisco J.
Rodríguez Vidal y José Marcos Alfayate Blanco. Thompson Editorial (2002).
Química Ambiental (2ª Edición). Thomas G. Spiro y William M. Stigliani.
Editorial Pearson-Prentice Hall (2003).
Depuración y reutilización de aguas en Gran Canaria. Antonio Marrero
Domínguez y Pino Palacios Díaz. Consorcio Insular de Aprovechamiento de
Aguas Depuradas de Gran Canaria (1997).
Depuración de Aguas Residuales en el Parque Rural de Teno. Gabinete de
Estudios Ambientales S. L. Cabildo de Tenerife.
http://www2.uah.es/tiscar/Complem_EIA/impacto-desaladoras-
AMBIENTA-35.PDF.
http://www.mma.es/secciones/agua/pdf/isa/cap8.pdf.
0,35 g Cl21 m3 agua
x 1 mol de Cl271 g de Cl2
x1 mol de C2 mol de Cl2
12 g de C1 mol de C
x = 0,03 g de C/m3 agua
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Conservar los alimentos el mayor tiempo posible y
en perfectas condiciones de consumo es el
objetivo principal de los aditivos alimentarios.
Junto a los alimentos transgénicos suponen
una de las mayores preocupaciones para los
consumidores en el primer mundo. Esta
inquietud se debe al desconocimiento de la
naturaleza de estas sustancias añadidas a los
alimentos.
ADITIVOSALIMENTARIOS
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Contenido
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 14
LEGISLACIÓN ...................................................................................................................... 14
Número SIN....................................................................................................................................15
PROCEDENCIA DE LOS ADITIVOS ALIMENTARIOS .......................................... 15
CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS MEDIANTE PRODUCTOS QUÍMICOS .. 16
Conservantes ................................................................................................................................16
Antioxidantes.................................................................................................................................19
CUESTIONES DE REFERENCIA PARA LAS PAU CON CONTENIDOS CTSA.................................................................................................................................................... 23
ANEXOS ................................................................................................................................. 25
BIBLIOGRAFÍA Y FUENTES DE INFORMACIÓN ................................................... 34
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Introducción
La conservación de los alimentos en buenas condiciones ha preocupado a al ser humano desde la Antigüedad. Observó que enterrando la carne o el pescado en la nieve se mantenían comestibles durante más tiempo. Desecando al sol, salando, confitando o ahumando, el hombre primitivo también mejoraba la conservación de los alimentos. Además de estas técnicas, en el antiguo Egipto ya se aplicaban unos minerales blancos (nitratos) para mejorar el aspecto y la conservación de los productos cárnicos. Los romanos quemaban azufre en sus bodegas para que el vino no se agriara. Y en la Edad Media empezaron a añadir las especias que iban llegando de Oriente a los embutidos para que retrasaran la rápida putrefacción de las carnes. También en la Edad Media se recomendaba cocer las verduras en calderos de cobre pues así aquellas lucían un verde más brillante y atractivo. Este efecto se debe a que la clorofila, el colorante verde natural de todo vegetal, realza su color cuando se pone en contacto con el cobre.
En la actualidad, además de las técnicas físicas, como la congelación, el calentamiento o la irradiación, se utiliza la conservación química de los alimentos. Esta consiste en la adición de unos productos químicos que protegen los alimentos de una posible alteración y mejoran sus características. Estos productos químicos se denominan aditivos y se definen como sustancias que no se consumen como alimento, ni se usan como ingredientes característicos, y cuya adición intencionada a los alimentos tiene un propósito meramente tecnológico (fabricación, envasado, transporte o conservación). Esta definición podría suponer eliminar de la lista de aditivos autorizados algunos de los que se utilizan en la actualidad. Sin embargo, los fines organolépticos, como el color o el sabor, también se tienen en cuenta a la hora de añadir aditivos a un alimento.
Legislación
Antes de que se autorice el uso de un aditivo ha de someterse a una valoración científica rigurosa para garantizar su seguridad. En Europa se encarga de evaluar la seguridad de los aditivos el Comité Científico para la Alimentación Humana de la Unión Europea (SCF). Además, hay un Comité Conjunto de Expertos en Aditivos Alimentarios (JECFA) que trabaja bajo los auspicios de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), y la Organización Mundial de la Salud (OMS). A nivel mundial, la Comisión del Codex Alimentarius, una organización conjunta de la FAO y la OMS, que se encarga de desarrollar normas internacionales sobre seguridad alimentaria, está preparando actualmente una nueva Normativa General sobre los Aditivos Alimentarios (GSFA), con el propósito de establecer unas normas internacionales armonizadas e incuestionables para su comercio en todo el mundo.
A partir del análisis de las pruebas toxicológicas, efectuadas en humanos y animales, se determina un nivel dietético máximo del aditivo, que no tenga efectos tóxicos
Louis Pasteur fue el primero en darse cuenta de la importancia del papel de los microorganismos en los alimentos. En 1837 demostró que el agriado de la leche era producido por microorganismos y en 1860 utilizó por primera vez el calor para destruir los microorganismos nocivos del vino y de la cerveza.
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demostrables. Dicho valor se emplea para determinar la cantidad de "ingesta diaria admisible" (IDA) para cada aditivo. La IDA, que se calcula con un amplio margen de seguridad, es la cantidad de un aditivo alimentario que puede ser consumida en la dieta diariamente, durante toda la vida, sin que represente un riesgo para la salud.
Número SIN
Cada aditivo tiene un código asignado por la Unión Europea, formado por la letra E seguida de tres o cuatro cifras. Este es el número asignado a un aditivo alimentario de conformidad con los Nombres Genéricos del Codex y el Sistema Internacional de Numeración (SIN) para los Aditivos Alimentarios. La primera de esas cifras hace referencia al tipo de aditivo. Así, por ejemplo, la sacarina, un edulcorante, posee el código E-954.
Tipo de aditivo Número SIN Ejemplo de aditivo
Curcumina (E-100) Colorantes E-1- - Carmín cochinilla (E-
120) Ácido benzoico (E-210)
Conservantes E-2- - Nitrito potásico (E-249)
Ácido cítrico (E-330) Antioxidantes E-3- -
Ácido ascórbico (E-300) Agar (E-406) Espesantes,
estabilizantes E-4- -
Pectinas (E-440) Glutamato sódico (E-
621) Potenciadores del sabor E-6- - Ácido glutámico (E-620)
Sacarina (E-954) Edulcorantes E-9- -
Aspartamo (E-951)
Procedencia de los aditivos alimentarios
Un punto controvertido sobre los aditivos se halla en su naturaleza: ¿naturales o artificiales? Aunque la traducción de esta pregunta parece ser ¿buenos o malos? En general, los consumidores opinan que las sustancias artificiales son más tóxicas que las naturales. Nada más lejos de la realidad. La patata cruda contiene solanina, una sustancia que puede causar problemas gastrointestinales y neurológicos, y en la nuez moscada y el perejil se encuentra la miristicina, una sustancia también tóxica. Y el cloruro sódico es el condimento más antiguo usado por el hombre, y se ha usado como conservante esencial para los alimentos. Ni el perejil, ni la nuez moscada o la sal común se encuentran en las listas de aditivos autorizados. Estos productos, naturales, se utilizaban mucho antes de que se elaboraran dichas listas y por ello no han sido investigados como los otros, ni hay IDA establecida para regular su ingesta diaria. Sin embargo, hoy sabemos que debemos controlar su uso, especialmente el de la sal. No podemos, por tanto, asociar el término natural con el de inocuo, ni el de artificial con el de tóxico.
La distinción entre natural y artificial solo atañe al origen de la sustancia. Muchos aditivos proceden de la propia Naturaleza, como los colorantes vegetales y ácidos
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orgánicos como el acético (vinagre), cítrico (limones) o láctico (yogur). Algunos de ellos, para poder ser conseguidos a un precio razonable, se obtienen sintéticamente, son los productos de biosíntesis.
Otro gran grupo de aditivos son semisintéticos ya que se parte de productos naturales (almidones, grasas o azúcares) a los que se modifica químicamente para que adquieran las propiedades deseadas. Un ejemplo típico son la mayoría de los emulsionantes, obtenidos por una ligera modificación de las grasas animales o vegetales.
Finalmente, los puramente sintéticos son moléculas que no existen en la naturaleza pero que poseen propiedades muy interesantes. Los edulcorantes intensivos y muchos colorantes son aditivos sintéticos.
Conservación de alimentos mediante productos químicos
Aunque existe una gran cantidad de productos químicos activos en la conservación de alimentos, solamente se ha permitido añadir a éstos un número relativamente pequeño de ellos. Esto es debido, en gran parte, a las rigurosas normas de seguridad señaladas por las organizaciones internacionales encargadas de evaluar los aditivos y, en menor proporción, al hecho de que no todos los compuestos que presentan actividad antimicrobiana la conservan cuando se añaden a determinados alimentos.
Desde la recolección de los vegetales o desde el momento del sacrificio del animal, el alimento “fresco” comienza a sufrir una serie de fenómenos de degradación que lo conducen a la calificación de alimento impropio o incluso nocivo. Los aditivos que impiden o, al menos, frenan estas alteraciones son los Conservantes y los Antioxidantes. A diferencia de los colorantes o los aromas, estos aditivos son absolutamente necesarios.
Conservantes
Estos productos químicos retardan o impiden el desarrollo de microorganismos en los alimentos, evitando así procesos como la fermentación o el enmohecimiento. Los microorganismos que provocan el deterioro de los alimentos son fundamentalmente bacterias, hongos y levaduras. En general, estos microorganismos están asociados al medioambiente de los alimentos.
El colorante procedente de la cochinilla, E‐120, se encuentra presente en las hembras de estos insectos, parásitos de algunas especies de cactus. Pero hacen falta unos 100.000 insectos para obtener 1 Kg de producto, por lo que su precio es bastante alto. Es preferible, desde un punto de vista económico, sintetizar un colorante sustituto.
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El problema del deterioro microbiano de los alimentos tiene implicaciones económicas evidentes, tanto para los fabricantes como para distribuidores y consumidores. Se calcula que más del 20% de todos los alimentos producidos en el mundo se pierden por acción de los microorganismos. Por otra parte, los alimentos alterados pueden resultar muy perjudiciales para la salud del consumidor. La toxina botulínica, producida por una bacteria, Clostridium botulinum, en las conservas mal esterilizadas, embutidos y en otros productos, es una de las substancias más venenosas que se conocen (miles de veces más tóxica que el cianuro). Y las aflatoxinas, sustancias producidas por el crecimiento de ciertos mohos, son potentes agentes cancerígenos. Existen pues razones poderosas para evitar la alteración de los alimentos.
En algunos casos los microorganismos no pueden eliminarse por medios físicos, como el calentamiento, deshidratación, irradiación o congelación. Este hecho motiva el empleo de sustancias conservantes que actúan química o bioquímicamente sobre la célula del microorganismo.
La actividad de los conservantes se ve influenciada por factores físicos y químicos de los alimentos sobre los que se aplican. Así el pH, el coeficiente de reparto (relación de la solubilidad agua/grasa) o la propia composición del alimento pueden alterar la funcionalidad del conservante.
Influencia del pH
Los conservantes, a causa de su estructura química, se disocian en solución acuosa y su acción conservadora puede ser debida a:
Los H+ liberados en la solución o alimento, ya que provocan una disminución del pH del medio con lo que reducen la viabilidad de muchos microorganismos, especialmente las bacterias. Estas no pueden vivir a un pH inferior a 4.5. Un ejemplo de conservante que actúa de este modo es el ácido acético.
La forma no disociada de la molécula de conservante. Esta es la que tiene acción antimicrobiana ya que es capaz de atravesar la membrana celular del microorganismo. Un ejemplo de este tipo de conservantes es el ácido sórbico.
En muchos alimentos existen de forma natural sustancias con actividad antimicrobiana. Muchas frutas contienen diferentes ácidos orgánicos, como el ácido benzoico o el ácido cítrico. La relativa estabilidad de los yogures comparados con la leche se debe al ácido láctico producido durante su fermentación. Los ajos, cebollas y muchas especias contienen potentes agentes antimicrobianos.
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Existe una clasificación de los ácidos en fuertes, medianamente fuertes o débiles. Esta distribución se hace en función del valor que toman las constantes de acidez de los ácidos:
Cuanto más fuerte sea un ácido más disociado se encuentra. Teniendo en cuenta que la forma no disociada de la molécula (AH) es la que actúa contra los microorganismos, interesan especies con constantes de acidez bajas. Así el equilibrio estará más desplazado hacia la izquierda, y la proporción de forma no disociada será mayor.
Cuando disminuye el pH del medio, la concentración de H+ aumenta. Y esto implica que el equilibrio se desplace hacia la izquierda (Principio de Le Chatelier), con lo que aumentará la forma no disociada. Así, un pH bajo favorecerá la acción del conservante. Hay conservantes que pueden actuar a pH más altos si su Ka es lo suficientemente baja, ya que el porcentaje de forma no disociada será mayor que el de un conservante con una Ka mayor.
A nivel práctico hay que tener en cuenta que muchas formas ácidas activas, como el ácido sórbico o el ácido benzoico, son insolubles. Por ello se utilizan sus sales sódicas o potásicas que son solubles en medios neutros o ligeramente ácidos. En la Tabla I se muestran las constantes de acidez de algunos ácidos que se emplean como conservantes en los alimentos, así como el porcentaje de de la parte no disociada del ácido a diferentes pH. Sabiendo el pH o pKa del ácido y el pH del medio podemos llegar a conocer el porcentaje de la forma no disociada que se encuentra presente en el alimento:
Teniendo en cuenta los valores de la Tabla I, vemos, por ejemplo, que el ácido propinoico es más adecuado cuando el pH del medio va aumentando que el ácido benzoico. El ácido bórico, debido a su baja Ka, puede aplicarse a pH altos, donde otros conservantes no son activos. Sin embargo, este compuesto tiende a acumularse en el cuerpo, en el tejido adiposo y en el sistema nervioso central. Debido a este hecho, y como no se conocen las consecuencias de esta acumulación, se ha limitado su uso. Durante años había tenido aplicación en alimentos a pH neutro, como la mantequilla, el pescado o la carne, y para evitar la “melanosis” (oscurecimiento) de los crustáceos. Actualmente su uso ha quedado restringido exclusivamente a la conservación del caviar.
Ka > 1 → ácido fuerte Ka> 10-2 → ácido medianamente fuerte Ka= [A-][H+]/[AH] Ka˂ 10-2 → ácido débil AH ↔ A- + H+
pKa= pH – log [A-]/[AH]
Tabla I
Aditivo Ka pH del medio
3 4 5 6 7
Ácido fórmico 1.77∙10‐4
85 36 5 0.6 0.06
Ácido benzoico 6.46∙10‐5
94 61 13 1.5 0.15
Ácido acético 1.76∙10‐5
98 85 36 5.4 0.6
Ácido sórbico 1.73∙10‐5
98 85 37 5.5 0.6
Ácido propinoico 1.32∙10‐5 99 88 43 7 0.8
Ácido bórico 7.30∙10‐10 100 100 100 100 99
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En esta categoría de aditivos, los conservantes, se encuentran también los nitritos y nitratos. Desde la antigüedad se han preparado salmueras con minerales ricos en nitratos para tratar carnes, pescados o quesos. Aunque se emplean juntos, la eficacia realmente se debe a los nitritos. Los nitratos son inertes por sí mismos y sólo actúan de “reserva” pues se convierten lentamente en nitritos por efecto de ciertas bacterias presentes en los alimentos. En la actualidad, los nitritos son los únicos
aditivos capaces de impedir la grave intoxicación por botulismo que podría darse en productos cárnicos deficientemente conservados.
Además de esta acción, los nitritos también reaccionan con el pigmento rojo natural de la carne, la hemoglobina, fijando su color rojo que, de otro modo, iría oxidándose y pardeando.
Otro grupo de conservantes muy utilizados son las sales del ácido sulfuroso. Desde las más antiguas civilizaciones se quemaba azufre (para obtener dióxido de azufre) en las bodegas para conservar el vino o la sidra. Como el dióxido de azufre es un gas irritante y, por tanto, engorroso de manejar y dosificar, actualmente se emplean compuestos generadores del mismo. Su acción se extiende a levaduras, hongos y bacterias. El orden de actividad de estos compuestos varía de esta forma:
> > >
El ácido sulfuroso tiene dos constantes de disociación, una a pH 2 y la otra cerca de pH 7. La actividad aumenta al disminuir el pH del medio, y se atribuye a la forma . Sin embargo, a pH próximos a 7 también es activo porque se encuentra el máximo de concentración
como ion .
Sus aplicaciones son muy amplias, tanto como conservante como “blanqueante” ya que inhibe las reacciones de oscurecimiento producidas por ciertas enzimas en vegetales y crustáceos (el típico oscurecimiento que se produce en una manzana cortada en contacto con el aire es una reacción de este tipo) y también los oscurecimientos no deseados derivados de la llamada “reacción de Maillard”. Por estos dos efectos, conservante y blanqueante, su aplicación es amplísima: vino, productos cárnicos, crustáceos, zumos, hortalizas, etc. No son tóxicos pero tienen inconvenientes. Uno de ellos se debe a su aplicación tan extensa, ya que existe la posibilidad de que se rebase la IDA. En el organismo son transformados rápidamente en sulfatos y se eliminan como tales sin mayor peligro.
Antioxidantes
Los antioxidantes se definen como sustancias que pueden utilizarse para impedir o retardar en los alimentos el deterioro, que puede llegar a la rancidez o la decoloración,
Los nitritos fueron considerados durante mucho tiempo como los aditivos de mayor riesgo. Estos pueden dar lugar, en determinadas circunstancias, a compuestos tóxicos, las nitrosaminas, algunas de las cuales son cancerígenas. Este peligro bastaría para que los nitratos y nitritos fueran suprimidos del listado de aditivos, pero siguen manteniéndose en todo el mundo, en una dosis mínima, porque son las únicas sustancias conocidas que evitan la intoxicación botulínica. No obstante, recientemente se ha demostrado que acompañando los nitritos con aditivos como el ácido ascórbico o el tocoferol se impide la formación de nitrosaminas, por lo que es práctica habitual esta adición conjunta.
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debida a la oxidación. El ácido cítrico, el ácido ascórbico, vitamina C, y los tocoferoles son ejemplos de aditivos antioxidantes.
Los componentes de los alimentos más susceptibles a la alteración por oxidación son los aceites y grasas compuestas. Las grasas vegetales son, en general, más ricas en sustancias antioxidantes que las animales. Por otra parte, las grasas insaturadas son mucho más sensibles a los procesos de oxidación. Un alimento típico susceptible a la oxidación es la carne. En carne procedente de vacuno y ovino la grasa es saturada por lo que será menos susceptible de sufrir reacciones de oxidación. El porcino tiene grasa más insaturada y se oxida más fácilmente. La mayoría de los productos grasos tienen sus propios antioxidantes naturales aunque muchas veces estos se pierden en el procesado industrial por lo que tienen que ser aportados nuevamente. La tendencia a aumentar el consumo de grasas insaturadas para prevenir enfermedades coronarias hace más necesario el uso de antioxidantes.
Para evitar el deterioro, los antioxidantes pueden actuar por medio de diferentes mecanismos:
a. Deteniendo la reacción en cadena de oxidación de las grasas. b. Eliminando el oxígeno atrapado o disuelto en el
producto, o el presente en el espacio que queda sin llenar en los envases.
c. Eliminando las trazas de ciertos metales, como el cobre o el hierro, que facilitan la oxidación.
Los que actúan por los dos primeros mecanismos son los antioxidantes propiamente dichos, mientras que los que actúan de la tercera forma se agrupan en la denominación legal de "sinérgicos de antioxidantes" o agentes quelantes.
Entre los antioxidantes más importantes que reaccionan con el oxígeno se encuentra el ácido ascórbico, vitamina C (E-300). Suele utilizarse como aditivo en conservas enlatadas y embotelladas y en los envases de líquidos, como la cerveza, para reducir el oxígeno en el espacio de cabeza (3.5 mg de ácido ascórbico absorbe el oxígeno de 1 cm3 de aire). Se le considera un regenerador de antioxidantes por su actividad como reductor. El ácido eritórbico (E-315) es el isómero óptico del ácido ascórbico y también tiene actividad antioxidante aunque no vitamínica.
Los agentes quelantes tienen acción antioxidante por un mecanismo específico: el secuestro de las trazas de metales presentes en el alimento. Estas pueden encontrarse en el alimento de forma natural o incorporarse a él durante el procesado y tienen una gran efectividad como aceleradores de las reacciones de oxidación. El ácido cítrico y los citratos (E‐330) son ejemplos de agentes quelantes.
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Autooxidación
De todos los fenómenos de oxidación que provocan el deterioro de los alimentos, la autooxidación es el más problemático en la industria alimentaria. La reacción de autooxidación en los alimentos tiene lugar mediante reacciones en cadena, es decir, una vez iniciada continúa acelerándose hasta la oxidación total de las sustancias sensibles. Con la oxidación aparecen olores y sabores a rancio, se altera el color y la textura, y desciende el valor nutritivo al perderse algunas vitaminas. Además, se forman productos de degradación potencialmente tóxicos. El deterioro por autooxidación de los alimentos depende fundamentalmente de los siguientes factores:
a. Composición de los ácidos grasos del alimento: i. Grado de insaturación: los ácidos grasos más insaturados se oxidan a
mayor velocidad, ya que el doble enlace se ve más afectado por el oxígeno.
ii. Posición de los dobles enlaces: los ácidos grasos con dobles enlaces conjugados se oxidan más rápidamente que los no conjugados.
b. La temperatura. La oxidación se ve acelerada con la temperatura. c. Presión parcial del oxígeno. d. Superficie del alimento que entra en contacto con el oxígeno. e. Condiciones de almacenamiento del alimento: temperatura, humedad, etc.
El mecanismo de autooxidación empieza en las zonas de insaturación de las grasas o aceites, ya que son las más susceptibles. Las reacciones que tienen lugar se producen a través de radicales libres, y siguen una secuencia ordenada en tres pasos:
1. Período de iniciación. Por la presencia de ciertos agentes preoxidantes (calor, ciertas radiaciones, iones metálicos, etc.) se originan radicales libres de los ácidos grasos insaturados a partir del hidrógeno más lábil del ácido. Estos radicales libres son muy reactivos.
2. Período de propagación. Esta fase necesita la presencia de oxígeno y de un cierto grado de humedad. Durante esta etapa se producen una serie de productos intermedios causantes de los olores y sabores que se aprecian en las grasas rancias. El oxígeno del aire reacciona con el radical libre, originándose productos que a su vez pueden reaccionar con otros ácidos grasos para originar nuevos radicales libres activos.
3. Período de neutralización o terminación. Al reaccionar entre sí, los radicales libres se originan compuestos tipo R-R, ROOH y ROOR. La ruptura de estos últimos genera aldehídos y cetonas, responsables del olor rancio de las grasas.
Ácido ascórbico Ácido eritórbico
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Los antioxidantes que detienen las reacciones de propagación actúan reaccionando con los radicales libres y deteniendo la reacción de propagación en cadena. Su forma de actuación puede representarse esquemáticamente:
R* + AH → RH + A*
donde el radical del ácido graso se transforma en una molécula y el antioxidante AH se transforma en el radical libre A*. La diferencia fundamental es que el radical libre del antioxidante no es lo suficientemente reactivo para seguir dando lugar a reacciones de propagación.
Todos los antioxidantes que actúan de esta forma tienen como propiedades estructurales comunes el grupo fenólico, que cede el hidrógeno procedente del grupo fenólico al radical libre, y la presencia de grupos voluminosos unidos al anillo, cuyo impedimento estérico también contribuye a disminuir la reactividad del radical. Los tocoferoles son un ejemplo de este tipo de antioxidantes. De origen natural, se encuentran en los aceites en cuatro formas isómeras: alfa (E-306), beta (E-307), gamma (E-308) y delta (E-309). Su acción antioxidante aumenta de la forma alfa a la delta, justo lo contrario de su acción vitamínica (vitamina E).
Los tocoferoles pueden obtenerse por extracción de aceites naturales (soja, gérmen de trigo, gérmen de arroz, maíz, etc.). Los tocoferoles se consideran unos oxidantes relativamente débiles. Son solubles únicamente en grasas, por lo que se utilizan en alimentos grasos. Protegen a las vitaminas A y C de la oxidación y, como esta última, evitan la formación de nitrosaminas. A altas temperaturas desaparecen rápidamente.
Hay que tener en cuenta que no por aumentar la proporción de antioxidante se aumenta la actividad antioxidante. Se ha observado que para muchos antioxidantes existe un nivel óptimo de concentración pasado el cual se produce una clara tendencia a favorecer los procesos de oxidación. Este fenómeno se conoce como reversión. Los antioxidantes artificiales BHA (E-320) y BHT (E-321) no presentan este fenómeno y
También tienen actividad antioxidante, mediante este mismo mecanismo, otros muchos compuestos fenólicos, algunos de los cuales se encuentran en especias que se han utilizado tradicionalmente desde hace muchos siglos, como el romero y el orégano.
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por ello han sido ampliamente utilizados. Sin embargo, a dosis muy altas han mostrado distintos efectos negativos en estudios con ratas.
CUESTIONES DE REFERENCIA PARA LAS PAU CON CONTENIDOS CTSA
1.- ¿Qué es un aditivo alimentario?
Respuesta.
Son aquellos productos químicos que protegen los alimentos de una posible alteración
y mejoran sus características.
2.- ¿Cuál es la función de un antioxidante?
Respuesta.
Los antioxidantes se definen como sustancias que pueden utilizarse para impedir o
retardar en los alimentos el deterioro, que puede llegar a la rancidez o la decoloración,
debida a la oxidación.
3.- ¿Mediante qué mecanismos actúan los antioxidantes?
Respuesta.
Los antioxidantes pueden actuar por medio de diferentes mecanismos:
a. Deteniendo la reacción en cadena de oxidación de las grasas.
b. Eliminando el oxígeno atrapado o disuelto en el producto, o el presente en el
espacio que queda sin llenar en los envases.
c. Eliminando las trazas de ciertos metales, como el cobre o el hierro, que facilitan
la oxidación.
4.- ¿En qué se diferencia un ácido graso omega-3 de un ácido graso omega-6?
Respuesta.
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La diferencia entre los ácidos grasos omega-3 y omega-6 radica en el lugar donde
ocurre el primer doble enlace. En los ácidos grasos omega-3, el primer enlace doble
aparece en el tercer átomo de carbono, mientras que en los omega-6 el primer doble
enlace se da en el sexto átomo de carbono, siempre contando desde el extremo de la
cadena.
Anexos
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ÁCIDOS GRASOS Los triglicéridos son los constituyentes principales de los aceites vegetales y las grasas animales. Cerca del 90% de las grasas presentes en nuestra alimentación son triglicéridos, compuestos por ácidos grasos y glicerol. Los triglicéridos tienen densidades más bajas que el agua y pueden ser sólidos o líquidos a temperatura ambiente. Cuando son sólidos se llaman "grasas", y cuando son líquidos se llaman "aceites". Un triglicérido, es un compuesto químico que consiste de una molécula de glicerol y tres ácidos grasos:
Ácido Oleico Glicerol o Glicerina
El glicerol es un alcohol con tres grupos hidroxilos que se puede combinar hasta con tres ácidos grasos para formar monoglicéridos, diglicéridos, y triglicéridos. Los ácidos grasos se pueden combinar con cualquier de los tres grupos hidroxilos creando una gran diversidad de compuestos. Por otra parte, las grasas monoinsaturadas son las que tienen un doble enlace y las poliinsaturadas las que tienen dos o más dobles enlaces. Los ácidos grasos omega-3 y omega-6 son ácidos grasos esenciales poliinsaturados que se deben incluir en la dieta porque el metabolismo humano no los puede derivar de otros ácidos grasos. La diferencia entre los ácidos grasos omega-3 y omega-6 radica en el lugar donde ocurre el primer doble enlace. En los ácidos grasos omega-3, el primer enlace doble aparece en el tercer átomo de carbono, mientras que en los omega-6 el primer doble enlace se da en el sexto átomo de carbono, siempre contando desde el extremo de la cadena. La nomenclatura antigua de los ácidos grasos usaba el alfabeto griego. El carbono del grupo carboxilo es el número uno, y el carbono "alfa" es el carbono adyacente (el carbono número 2). El carbono "omega" corresponde al último carbono en la cadena porque la letra omega es la última letra del alfabeto griego. Los ácidos grasos son frecuentemente representados por una notación como C18:2 que indica que el ácido graso consiste de una cadena de 18 carbonos y dos enlaces dobles. Los enlaces dobles se llaman "conjugados" cuando están aislados por un enlace simple, por ejemplo, (-CH=CH-CH=CH-). Cada vez hay más pruebas que indican que los ácidos grasos omega-3 nos protegen de las enfermedades cardíacas, y también se conoce su efecto antiinflamatorio, importante para estas enfermedades y muchas otras. También hay un interés creciente en el papel que pueden desempeñar los ácidos grasos omega-3 en la prevención de la diabetes y ciertos tipos de cáncer.
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Nombres químicos y descripciones de Ácidos Grasos Comunes
Nombre Común
Car
bono
s E
nlac
es
Dob
les
Nomenclatura Química
Fuentes
Ácido Butírico 4 0 ácido butanoico mantequilla
Ácido Caproico 6 0 ácido hexanoico mantequilla
Ácido Caprílico 8 0 ácido octanoico aceite de coco
Ácido Cáprico 10 0 ácido decanoico aceite de coco
Ácido Láurico 12 0 ácido dodecanoico aceite de coco
Ácido Mirístico 14 0 ácido tetradecanoico aceite de palmiste
Ácido Palmítico 16 0 ácido hexadecanoico aceite de palma
Ácido Palmitoleico 16 1
ácido 9-
hexadecenoico
grasas animales
Ácido Esteárico 18 0 ácido octadecanoico grasas animales
Ácido Oleico 18 1
ácido 9-
octadecenoico
aceite de oliva
Ácido Ricinoleico 18 1 ácido 12-hidroxi-9-octadecenoico
aceite de ricino
Ácido Vaccénico 18 1
ácido 11-
octadecenoico
mantequilla
Ácido Linoleico 18 2
ácido 9,12-
octadecadienoico
aceite de semilla de
uva
Ácido Alfa-Linolénico
(ALA) 18 3
ácido 9,12,15-
octadecatrienoico
aceite de lino (linaza)
Ácido Gamma-
Linolénico (GLA) 18 3
ácido 6,9,12-octadecatrienoico
aceite de borraja
Ácido Araquídico 20 0
ácido eicosanoico aceite de cacahuete,
aceite de pescado
Ácido Gadoleico 20 1 ácido 9-eicosenoico aceite de pescado
DHA 22 6
ácido 4,7,10,13,16,19-docosahexaenoico
aceite de pescado
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Universidad de Zaragoza http://milksci.unizar.es/adit/ville.html LA LISTA DEL HOSPITAL DE VILLEJUIF
La "lista de Villejuif" consiste en una lista de aditivos designados por su numeración según el código de la Unión Europea acompañados de unos supuestos "efectos sobre la salud", en tono catastrofista. Esta lista apareció en Villejuif, ciudad situada en las afueras de Paris, en 1973, coincidiendo con un conflicto laboral de una fábrica de bebidas refrescantes situada en la localidad, cuyo nombre se menciona en la lista.
En la lista aparecía como supuesta fuente de la información el "Hospital de Villejuif", un conjunto de centros de investigación y tratamiento del cáncer de gran prestigio.
La susodicha lista no es más que una sarta de desatinos, que van desde considerar como aditivo más peligroso, y cancerígeno, al E-330, que es el ácido cítrico, componente fundamental del zumo de limón, a clasificar como inofensivos a una serie de colorantes cuyo uso se prohibió hace ya bastantes años. Los desmentidos reiterados en los medios de difusión por parte de los centros de Villejuif (Institut de Recherches Scientifiques sur le Cancer, y los hospitales Gustave Roussy y Paul Brousse) no han tenido un gran efecto. En la lista se citan marcas comerciales, que han llevado a los tribunales, ya que a los autores es imposible al ser desconocidos, a las revistas que la han reproducido. Han resultado condenadas, al menos, una en Bruselas en 1981 y otra en Paris en 1983. En 1985, en España, la Federación de Industrias Alimentarias y de Bebidas se querelló contra la Editorial Obelisco por publicar un libro basado en la susodicha lista, incluyendo las mismas barbaridades.
En España han aparecido también listas más o menos modificadas atribuidas a centros hospitalarios y de investigación de Madrid (el Hospital de Majadahonda) y Barcelona. Por supuesto, son tan falsas y están tan llenas de insensateces como la supuesta de Villejuif.
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ENSAYOS DE DIVULGACIÓN CIENTÍFICA Y HUMANÍSTICA (LA RIOJA) Antioxidantes y alimentos Hasta hace unos años, la palabra antioxidantes en relación con los alimentos era igual para mucha gente a «esas guarrerías que les añaden, esos E-nosecuántos que nadie sabe lo que son». Sin embargo, de un tiempo a esta parte, el binomio antioxidantes-alimentos se ha transformado por completo; los antioxidantes han entrado en el bando de «los buenos» y ahora vemos un montón de anuncios de bebidas, yogures y hasta de comidas para perros, ricos en antioxidantes, que nos prometen múltiples beneficios, sobre todo «retrasar el envejecimiento celular» ¿Qué les ha ocurrido a los antioxidantes para transformarse de golpe? ¿Son de verdad la fuente de la eterna juventud? ¿O no se han transformado y siguen siendo esos «E» que se añaden a los alimentos sin que nadie sepa por qué? Intentaremos dar respuesta a estas peguntas, pero yendo por partes. EL ESTRÉS OXIDATIVO (no confundir con que estoy estresado porque pierdo el autobús y llego tarde al trabajo) Nuestro cuerpo y, en concreto, nuestras células, se encuentran constantemente produciendo energía necesaria desde para caminar hasta para pensar o, simplemente, para mantener todos nuestros órganos en funcionamiento. Para obtener esa energía, utilizamos oxígeno y los nutrientes que contienen los alimentos (hidratos de carbono, grasas y proteínas) en un proceso llamado «respiración celular», independiente de lo que conocemos como respiración, el aire que entra en los pulmones, etc. Todos sabemos que para nosotros (como para todos los organismos que se denominan aerobios) el oxígeno es fundamental para vivir. Sin embargo, a veces la naturaleza tiene aspectos contradictorios: aunque ese oxígeno es imprescindible para nosotros, su uso en la respiración celular dará lugar a esos compuestos que ya hemos mencionado, los radicales libres, que en efecto tienen efectos perjudiciales para nosotros. En general, los átomos, las piezas básicas de ese puzzle que es la materia, se unen a otros átomos formando moléculas. Y para unirse, entre otras formas, pueden encontrarse dos átomos o dos grupos de átomos cada uno de los cuales con una subpartícula llamada electrón y decirse «qué te parece si compartimos nuestros electrones y en vez de ser como si cada uno tuviera sólo uno, sería como si los dos tuviéramos dos». Este arreglo suele gustar bastante a los átomos y se unen. Pero, a veces, hay grupos de átomos que no son muy partidarios de compartir ese electrón y se quedan por ahí con su electrón suelto; estos son los radicales libres. Hasta aquí, los radicales libres no parecen muy feroces ni que tengan que molestar a nadie circulando con ese electrón suelto. El problema es que estos radicales libres no se quedan ahí, sino que van por ahí atacando –oxidando– a todo lo que se encuentran (básicamente, lípidos y proteínas que forman estructuras de nuestro cuerpo, así como ADN), usando como «arma de ataque» ese electrón suelto y, por un proceso químico, en ese ataque transforman también a las otras moléculas en radicales libres. En resumen, que los radicales libres que se forman en la respiración celular van a ir reaccionando con otras moléculas y van a ir aumentando ese ejército de radicales libres que circulan por nuestro cuerpo. No sólo eso, sino que además de esos radicales que se generan de manera inevitable, hay otros factores, como la exposición a ciertas radicaciones o el tabaco, que pueden generar nuevos radicales libres. «Está bien, mi cuerpo está lleno de radicales libres y yo sin saberlo hasta ahora. Pero, y a mí, ¿qué?» Cierto, hasta ahora, los radicales libres, aparte de reclutar nuevos miembros para su club, no han parecido demasiado malos. El problema es que al transformar radicales libres esas moléculas que se van encontrando por nuestro cuerpo (recordemos: lípidos, proteínas y ADN), alteran sus estructuras, sus funciones, y esto va a tener efectos en nuestro organismo.
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Por ejemplo, cuando los radicales libres atacan –oxidan– al «colesterol malo» (o colesterol LDL), éste se transforma en colesterol LDL oxidado, que se acumula más fácilmente en nuestras arterias y empieza un proceso que conduce a la formación de la placa de ateroma. En concreto, un exceso de radicales libres se ha relacionado con la enfermedad cardiovascular, procesos neurodegenerativos como el Alzheimer, enfermedades inflamatorias, o ciertos tipos de cáncer. A veces, los radicales libres son una causa directa de estas enfermedades y, otras, la propia enfermedad aumenta la producción de radicales libres, que contribuyen a agravarla. En cualquier caso, en estas enfermedades siempre existe un exceso de radicales libres. «Vaya, ahora, la cosa se está poniendo seria. Está bien, no fumaré ni haré otras cosas que aumenten los radicales libres, pero, si el oxígeno los produce, ¿qué hago, no respiro? Ay, casi vivía mejor sin saber qué eran los radicales libres». Bueno, tomemos las cosas con calma. Porque tenemos unas sustancias que nos pueden ayudar a combatir los radicales libres (inclúyase música épica): los antioxidantes (« ¿O sea, que los E sí eran buenos?» «Los E llegarán más tarde, ¡un poco de paciencia, por favor! »). Por un lado, nuestro cuerpo, viendo que los radicales libres no son trigo limpio, tiene algunos sistemas antioxidantes que los combaten (tenemos a la catalasa, la superóxido dismutasa y otras conocidas, pero como a ninguna de ellas las pusieron un nombre demasiado bonito, mejor las dejamos para otro día). Y, por otro lado, tenemos los antioxidantes exógenos: sustancias que aparecen de manera natural en los alimentos vegetales –no los añadió nadie– y que pueden combatir los radicales libres («¡Ya era hora de que volvieran a poner antioxidantes y alimentos en una misma frase, yo ya me había olvidado de qué estábamos hablando!» «Bueno, es que había mucho que contar antes»). Estos antioxidantes presentes en los alimentos incluyen algunas sustancias de las que hemos oído hablar desde hace mucho, como la vitamina C y la vitamina E y otras que no nos suenan tanto, como polifenoles, carotenoides y terpenoides. Todos ellos atacarán los radicales libres de nuestro cuerpo, y además por distintos flancos: algunos se unirán directamente a ellos y los dejarán K.O., incapaces de oxidar otras moléculas; otros ayudarán a los sistemas antioxidantes que hay en nuestro cuerpo; otros dejarán sin conocimiento a algunas moléculas que ayudan a actuar a los radicales libres, etc. Así que, en definitiva, tendremos dos bandas: los radicales libres y los antioxidantes y, en función de qué bando sea más numeroso, ganarán unos u otros, y tenderemos, más o menos, a desarrollar ciertas enfermedades. Aunque, por desgracia, ninguna de las enfermedades de las que hemos hablado tiene una sola causa, reducir los radicales libres en nuestro cuerpo (lo que se llama el «estrés oxidativo») nos puede ayudar a prevenirlas. ¡TODOS CORRIENDO A COMPRAR ANTIOXIDANTES!... ¿O NO? «¡Me has convencido! Dime ya mismo en qué alimento puedo encontrar antioxidantes». El grupo de alimentos más rico en antioxidantes son las frutas, y especialmente las frutas del bosque, la fresa, la uva, la ciruela o la granada. También hay bebidas con un alto contenido en antioxidantes: el vino, el café y el té. Ciertas verduras aportan antioxidantes del grupo de los carotenoides, por ejemplo, el tomate, el pimiento y la zanahoria. Y hay algunos otros alimentos que contienen muchos antioxidantes, como el cacao y, en consecuencia, el chocolate, en especial cuanto más negro sea. Eso sí, no podemos olvidar el alto contenido en grasa del chocolate, o el grado alcohólico del vino, por lo que ambos alimentos deben consumirse con moderación y no en cantidades ingentes con la excusa de «es que estoy tomando antioxidantes». «Pero yo leí en algún sitio que los antioxidantes no se absorben, y entonces no sirven para nada». Para que un componente de un alimento ejerza un efecto en los órganos, debe ser absorbido en el estómago o en el intestino delgado. Parte de los antioxidantes de la dieta sí son absorbidos en esa etapa y pueden llegar después a
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distintos órganos para combatir a los radicales libres. Otros, por ejemplo, la mayoría de los que están en el cacao, atraviesan prácticamente intactos el estómago y el intestino delgado y llegan hasta el intestino grueso. Aunque se expulsaran sin más en las heces, tendrían un efecto positivo, al proteger las paredes de todo el tubo digestivo a medida que van avanzando. Pero es que, además, una parte de ellos son fermentados –«comidos»– por las bacterias que viven en el colon, liberando algunas sustancias beneficiosas que sí son absorbidas allí y pueden llegar a otros órganos. «Vale, vale… son buenos por todos los lados, pero, ¿también previenen el envejecimiento?» El proceso por el que los radicales libres van atacando distintas moléculas de las células se conoce como envejecimiento celular. Esto es exactamente lo que los antioxidantes previenen, que no es lo mismo que «envejecimiento» como lo entendemos todos (caída del pelo, menor vigor, piel más estropeada, etc.). Un consumo regular de antioxidantes implica un estado general más sano y, en particular, como también atacan los radicales libres presentes en las células de la piel (y que contribuyen a que se estropeen) pueden mejorar algo el estado de la misma. Pero tampoco los confundamos con el elixir de la eterna juventud. Llegados a ese punto, aunque los antioxidantes de la dieta no resuelven todo, sí pueden servir para muchas cosas, se podría pensar en tomar antioxidantes concentrados, aislados, en forma de pastillas o polvo, como algo mucho más efectivo que tomar el alimento, en el que hay muchas más cosas además de antioxidantes. Sin embargo, en la naturaleza, dos y dos no siempre son cuatro, o, dicho de otra forma, el todo es más que la suma de las partes. ¿Qué quiere decir esto? Que dentro de un alimento se producen interacciones entre los distintos antioxidantes y el resto de componentes que hacen que el efecto antioxidante global sea superior al que tienen cada uno de los elementos si los cogemos por separado. Por ejemplo, los antioxidantes del grupo de los polifenoles ayudan a la vitamina E a «recuperarse» tras haber estado luchando contra los radicales libres. Pero además hay otra cuestión: no sólo el alimento puede ser más efectivo que el compuesto aislado, sino que el compuesto aislado puede llegar a tener efectos distintos a los esperados. «¿Cómo efectos contrarios? ¡Esto es de locos!» Por paradójico que parezca, a concentraciones muy elevadas, una sustancia antioxidante se transforma en prooxidante y ayuda a incrementar el ejército de radicales libres. El ejemplo más típico de esto fue el estudio sobre ß-caroteno y cáncer de pulmón: tras numerosos estudios que indicaban que alimentos ricos en ß-caroteno prevenían el cáncer de pulmón, se proporcionó ß-caroteno aislado a fumadores y no fumadores. El estudio tuvo que interrumpirse antes de lo esperado porque el cáncer de pulmón estaba aumentando entre los sujetos fumadores. Esto nos lleva a una conclusión importante: cuando los antioxidantes forman parte de alimentos y los tomamos dentro de una dieta globalmente equilibrada, prevalecerán sus efectos positivos. Pero cuidado con los «ultraconcentrados» de antioxidantes, porque podríamos conseguir el efecto contrario del que buscamos. Y LLEGAMOS A LOS MISTERIOSOS «E»… «¿Y de los E no vamos a hablar nunca?» En toda esta historia no se sabe muy bien cómo encaja la idea que teníamos hasta hace poco de los antioxidantes en los alimentos, como un aditivo más. Efectivamente, los antioxidantes se añaden a los alimentos como conservantes, para retrasar su fecha de caducidad (son el grupo de aditivos que empiezan por E-3). Esto se debe a que en cualquier alimento vegetal o animal (pero más en los de origen animal, porque tienen más grasa) existe una cantidad de radicales libres, que se han originado en las células vegetales o animales. Esos radicales atacarán la grasa del alimento, «reclutarán» nuevos radicales libres que seguirán haciendo lo mismo y el proceso concluirá en lo que se conoce como enranciamiento del alimento. En concreto, el alimento adquirirá olores y sabores desagradables. Por eso se le añaden antioxidantes: para que combatan esos radicales libres y el enranciamiento tarde más tiempo en aparecer. Los antioxidantes que se
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añaden a los alimentos suelen tener un origen natural. Así, tenemos el E300, o ácido ascórbico, que no es otro que la vitamina C; o los que van del E-306 al E-309, que son distintas formas químicas de la vitamina E, o extractos naturales ricos en la misma. No hay ninguna contraindicación asociada al uso de estos aditivos. Otros antioxidantes que se usan como aditivos son de origen sintético. Incluyen los conocidos como galatos, que van del E-310 al E-312, que se vienen utilizando como aditivos alimentarios desde los años 40, sin que hayan mostrado ningún efecto adverso para la salud. Aunque entre los aditivos sintéticos hay algunos sobre los que ha habido más polémica, en concreto el E-320 (butilhidroxianisol o BHA) y el E-321 (butilhidroxitolueno o BHT), que a dosis muy altas han mostrado distintos efectos negativos en estudios con ratas, y cuyo uso está tendiendo a desaparecer. Así que esto es lo que tenemos que decir respecto a los «E», al menos en lo que se refiere a los que actúan como antioxidantes. ANTIOXIDANTES EN ALIMENTOS: DOS ENFOQUES DIFERENTES, DOS POSIBLES APLICACIONES Recapitulando: llamamos antioxidantes a un grupo muy amplio de sustancias, presentes en su mayoría de manera natural en alimentos de origen vegetal. Estos compuestos se pueden ver desde dos puntos de vista. El primero fue el que imperó durante décadas y consiste en aislarlos de sus fuentes naturales para su uso como aditivos para evitar el deterioro de los alimentos. El segundo enfoque se ha desarrollado durante las últimas dos décadas e insiste en el efecto que estos antioxidantes, tomados dentro de un alimento, y como parte de una dieta sana, podrían tener combatiendo el exceso de radicales libres de nuestro organismo y favoreciendo, por tanto, un estado global de salud. Este enfoque nos abre un camino muy prometedor para los próximos años y tal vez en breve podamos tener una información aún más clara sobre la relación entre oxidación y antioxidación, salud y enfermedad. «Vale, no le des más vueltas, que ya me ha quedado todo claro».
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Bibliografía y fuentes de información
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