DIFUSIÓN, ÓSMOSIS Y OSMODESHIDRATACIÓN

Hace mucho que no escribía en el blog, por trabajo, proyectos y tesis. Ayer recordaba el tema de ósmosis y me parece buena idea explicarles de una forma sencilla su concepto ya que en muchas ocasiones causa confusiones.

Primero es necesario que tengamos los conceptos de solvente y soluto muy claros. Pongo un ejemplo para definirlos: Tenemos un vaso con agua de 100 ml. al cual le agregamos 5gr. de azúcar y lo disolvemos (entonces tendríamos muchas moléculas de agua en su estado líquido con algunas moléculas de sacarosa), el solvente será el agua porque se encuentra en mayor cantidad y el soluto será el azúcar que es menor cantidad. Entonces al conjunto del solvente y soluto le llamaremos solución.

Ahora imagina que tienes dos contenedores llenos de agua unidos por un tubo en el medio, como tenemos la misma cantidad en cada contenedor, entonces como las moléculas de agua están en continuo movimiento existen las mismas probabilidades de que las moléculas se trasladen del contenedor uno al dos y del dos al uno. El agua siempre buscará el equilibrio en ambas si las condiciones de presión son las mismas.

Ahora supongamos que agregamos un soluto (5 gr de azúcar) al contenedor uno, con el tiempo "en la búsqueda del equilibrio" algunas partículas de sacarosa se dispersarán al contenedor dos haciendo que sus concentraciones en el contenedor uno y dos sean casi iguales. Este ciclo se denomina "DIFUSIÓN" y se define como la propagación de partículas o moléculas de soluto de áreas de altas concentración (SOLUCIÓN HIPERTÓNICA) a otras de baja concentración (SOLUCIÓN HIPOTÓNICA), es decir, las partículas se difuminan, se esparcen.

Ahora supongamos que tenemos un balde de agua y sumergimos una membrana celular "semipermeable" (las membranas semipermeables son capas muy delgadas que permiten que algunas sustancias las atraviesen y otras no). Esta membrana celular da paso a las moléculas pequeñas de oxígeno, agua, dióxido de carbono, aminoácidos, glucosa, etc.; en cambio, no permite que penetren las moléculas grandes de sacarosa, almidón y proteínas, entre otras. Para hacerlo sencillo sólo imaginemos que nuestra membrana sumergida en el balde de agua sólo contiene agua y azúcar, entonces el balde de agua será nuestra solución hipotónica y la membrana con agua y azúcar nuestra solución hipertónica ya que es aquí donde hay mayor concentración de soluto, entonces, como el azúcar no puede pasar a través de la membrana ya no ocurrirá una difusión tradicional ya que las moléculas de sacarosa tienen un movimiento aleatorio lo cual impedirá la salida del agua de la membrana, pero sí permitirá la entrada del agua a la membrana, a este proceso se le denomina "OSMOSIS" el cual se define como a propagación de partículas o moléculas de solvente de una solución hipotónica a través de una membrana semi-permeable a una solución hipertónica con el objetivo de igualar las concentraciones de solvente en ambas regiones. Ocurrirán tres casos en la ósmosis:

1. Medio Hipotónico: Si el medio circundante tiene una concentración de agua mayor que la de la célula, por el mecanismo de ósmosis la célula ganará agua. Las moléculas del agua están libres de entrar y salir de la célula; sin embargo, la tendencia será a entrar. Probablemente la célula termine hinchándose.

2. Medio Isortónico:  Si la concentración de agua en ambos espacios (medio y célula) es similar, no se producirá ningún movimiento a través de la membrana celular, pues existe un equilibrio. En realidad el agua sí atraviesa la membrana pero en ambas direcciones, siendo igual la cantidad que entra que la que sale. El tamaño de la célula no varía.

3. Medio Hipertónico: Si la concentración de agua del medio que rodea a la membrana es menor, la célula pierde agua como efecto del mecanismo de ósmosis. Al igual que en las situaciones anteriores el agua atravesará la membrana celular en ambas direcciones, pero la cantidad que sale de la célula es mayor que la que entra. Resultado: esta se encogerá sufriendo deshidratación, lo cual dará paso a la "Crenación".

Fuente: Ciencias de Joseleg

En algunos casos la membrana puede llegar a saturarse y explotar, denominándose a este procesos "Citúlisis", en el caso de las plantas las membranas o paredes celulares son más resistentes y no explotan entonces estas se convierten en "Turgentes".

De todo lo expuesto también podemos definir la PRESIÓN OSMÓTICA que es la fuerza que detiene la difusión del solvente, por lo tanto, la presión osmótica es directamente proporcional a la concentración de la solución.

OSMODESHIDRATACIÓN - "ÓSMOSIS INVERSA"

Este concepto es similar al caso N°3 de la ósmosis, pero la crenación es en el caso de células, el término "osmodeshidratación" se utiliza en frutas como tales, estas pueden ser la fresa, papaya, mango, melón, uvas, aguaymanto, entre otras, los cuales cuentan con los elementos necesarios para inducir la ósmosis, es decir, tienen una capa externa con una estructura celular más o menos rígida que actúa como membrana semipermeable, detrás de estas membranas celulares se encuentran los jugos, que son soluciones diluidas, donde se hallan disueltos sólidos (azúcares) que oscilan entre el 5 a 18% de concentración. Si esta fruta entera o en trozos se sumerge en una solución o jarabe de azúcar de 70%, se tendría un sistema donde se presentaría el fenómeno de ósmosis inversa.

* El proceso de Osmodeshidratación es la realización directa de la "ÓSMOSIS INVERSA", la cual se definiría como la transferencia de moléculas de agua de una solución hipertónica (que en este caso sería el medio que rodea la membrana semipermeable, es decir, la solución de agua y azúcar al 70% que rodea a la fruta) a una solución hipotónica (que sería el interior de la fruta ya que tendría sólo una concentración del 18% de azúcares). Al igual que en las situaciones anteriores el agua atravesará la membrana semipermeable en ambas direcciones, pero la cantidad que sale es mayor que la que entra.

Los jugos en el interior de las células de la fruta están compuestos por sustancias disueltas en agua, como ácidos, pigmentos, azúcares, minerales, vitaminas, etc. Algunas de estas sustancias o compuestos de pequeño volumen, como el agua o ciertos ácidos, pueden salir con cierta facilidad a través de orificios que presenta la membrana o pared celular, favorecidos por la presión osmótica que ejerce el jarabe de alta concentración donde se ha sumergido la fruta. La posibilidad de que la sacarosa del jarabe entre en la fruta dependerá de la impermeabilidad de las membranas a este soluto. Por lo general los tejidos de las frutas no permiten el ingreso constante de sacarosa por el tamaño de esta molécula (sólo en pocas proporciones), si aumentamos la temperatura por escaldado previo a la fruta, baja agitación o calentamiento del sistema se puede producir ingreso de azúcar de un 6 a 10% a la fruta. Como ya se mencionó este proceso si puede dejar salir de la fruta moléculas mas sencillas como ciertos ácidos o aromas. Esto es algo desfavorable en el sentido de que la fruta no conservaría su contenido nutricional.

Fuente: Universidad Nacional de Colombia

La presión osmótica presente será mayor en la medida que sea mayor la deferencia de concentraciones entre el jarabe y el interior de los trozos de la fruta. El efecto de esta diferencia se ve reflejado en la rapidez con que es extraída el agua de la fruta hacia el jarabe. Por ejemplo, en el caso de la "Osmmodeshidratación  de Aguaymanto" el valor de esta diferencia permite que los trozos de fruta pierdan cerca del 40% del peso durante cerca de 4 horas de inmersión.

Por lo tanto las características del producto final, dependerán de las condiciones en las que se realizó el proceso y los fenómenos que se dieron dentro del sistema fruta/jarabe. Además es bueno recalcar que la "osmodeshidratación en frutas" se utiliza como pre-tratamiento, por lo cual hay un proceso posterior de deshidratación de la fruta por aplicación de calor donde alcanza el estado final para su consumo.

Fuente: Ecotips