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• Cristian Uriel Salvador Moreno

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PRACTICA No. 14 FIBRA CRUDA OBJETIVO Determinar el contenido de fibra cruda en muestras de alimentos desgrasadas

INTRODUCCIÓN Fueron los doctores Burkitt y Torwell los que a partir de su trabajo medico en Uganda, hace 30 años, desarrollaron la teoría sobre la fibra dietética tal y como la conocemos en la actualidad. Estos investigadores, observaron un patrón muy diferente de enfermedades no infecciosas y las relacionaron con los hábitos dietéticos de los ugandeses. El efecto más notorio de la diferencia de la dieta era la cantidad de masa fecal. De esta forma, se estableció la importancia de la fracción no absorbible de la dieta, y su relación con la patología intestinal. La fibra es un componente de la dieta habitual, y está considerada parte importante de la nutrición. La fibra cruda o dietetica se puede definir como la parte de las plantas comestibles que resiste la digestión y absorción en el intestino delgado humano y que experimenta una fermentación parcial o total en el intestino grueso.

Características de la Fibra Dietética La fibra dietética dispone de numerosas propiedades, de las cuales, se pueden destacar las siguientes: Se trata de sustancias de origen vegetal. Forma un conjunto heterogéneo de moléculas complejas. No puede ser digerida por los fermentos y las enzimas del tracto digestivo. Puede ser fermentada parcialmente por las bacterias del colon. Tiene facultad osmótica. Componentes de la Fibra Dietética Los componentes de la fibra dietética pueden ser agrupados en cuatro grandes grupos, si se atiende a las características químicas de los mismos:

1. Polisacáridos estructurales o polisacáridos no-almidón: Celulosa. Polisacárido de 200 moléculas como mínimo de glucosa de cadena lineal, con uniones entre cadenas adyacentes, formando microfibras características. Es la sustancia orgánica más abundante en la naturaleza y es el componente mayoritario de la pared celular de los vegetales. La madera contiene el 50% de celulosa y el algodón está constituido por celulosa casi pura. Se hidroliza con facilidad y tiene gran capacidad para absorber el agua. Hemicelulosa. Es la mezcla resultante entre polisacáridos lineales altamente ramificados con algunas pentosas y hexosas. A pesar de lo que su nombre pudiera indicar, nada tiene que ver con la celulosa. Si es rica en ácido urónico se denominará hemicelulosa ácida, y neutra, sí no es así. Pectinas. Formadas por un polisacárido vegetal que está constituido en su mayor parte por ácido galacturónico. Debido a sus enlaces cruzados adopta forma de gel y es soluble en agua caliente. Su estructura puede estar formada hasta por 1.000 monosacáridos. Rafinosa. Es un trisacárido, soluble y no se puede hidrolizar en el intestino por ausencia de las enzimas correspondientes. Su presencia en la alimentación es rara y se puede encontrar en la soja, aunque en cantidad escasa. Estafinosa. Es un tetrasacárido y tiene similares características con la rafinosa. 2. Polisacáridos no estructurales: Gomas. Son polisacáridos complejos que forman sustancias viscosas y que son segregadas por algunos vegetales como respuesta a las agresiones. Su estructura está constituida por largas cadenas de ácido urónico, xilosa, manosa o arabinosa. Son solubles. Mucílagos. Los pentosanos, los hexosanos, el ácido urónico, etc. son elementos que cuando están en contacto con el agua forman disoluciones viscosas o también, debido a su gran capacidad para retener agua, pueden hincharse para formar una pseudo disolución gelatinosa. Son solubles y en realidad son hemicelulosas neutras. 3. Sustancias estructurales no polisacáridos: Ligninas. Son polímeros mixtos de fenilpropano. Forman una molécula grande y muy ramificada. Es el elemento que da consistencia a la madera seca donde se encuentra hasta en un 25% de toda la materia. Es la única fibra no polisacárido que se conoce 4. Otras sustancias. En este apartado se pueden considerar a la cutina, los taninos, la suberina, el ácido fítico, las proteínas y los materiales inorgánicos como el calcio, el potasio y el manganeso. Clasificación La fibra dietética, según su composición, se puede clasificar en tres grandes grupos: 1. Fibra verdadera o vegetal. Está integrada por los componentes de la pared celular de las plantas, como son la celulosa, la hemicelulosa y la lignina.

2. Fibra dietética total. Incluye a la totalidad de todos los compuestos, fibrosos o no, que no son digeribles por las enzimas del intestino humano. 3. Fibra bruta o cruda. Es el residuo libre de cenizas que resulta del tratamiento en caliente con ácidos y bases fuertes. Constituye el 20-50% de la fibra dietética total. Es un concepto más químico que biológico. Hay que señalar que cuando se menciona a la fibra, siempre hay que entender que se está citando a la fibra dietética. Esta cuestión es básica y fundamental para poder entender las diferencias de los valores cuando se refieren al contenido en fibra de los diversos alimentos. Existen varios métodos analíticos para determinar el contenido total de fibra y su composición. El más prestigioso es el denominado AOAC (Association of Oficial Analytical Chemists) e incluye la determinación de lignina y almidón resistente. Tabla 1. Diferencias entre fibra cruda y fibra dietética: Fibra cruda (gr/100 gr)/--/Fibra dietética (gr/100 gr) Harina integral de trigo: 2/--/10 Plátano: 0,6/--/2,8 Naranja: 0,5/--/1,1 Sin embargo, la clasificación más interesante desde el punto de vista biológico es aquella que se basa en el grado de solubilidad de la fibra en el agua y que dará origen a la mayoría de las tablas que se usan habitualmente en dietética: 1. Fibra insoluble. Forma una mezcla de baja viscosidad. Esta característica es propia de la celulosa, la mayoría de las hemicelulosas y de la lignina. 2. Fibra soluble. Forma una mezcla de consistencia viscosa, cuyo grado depende del alimento ingerido. Se encuentra fundamentalmente en las frutas (naranjas y manzanas) y en los vegetales (zanahorias). Pero desde el punto de vista de la fermentación bacteriana, existen dos categorías: 1. Fibra poco fermentable. Es aquella cuyo contenido es rico en celulosa y lignina. Es muy resistente a la degradación bacteriana en el colon y es excretada intacta por las heces. Es lo que ocurre con el salvado de trigo. 2. Fibra muy fermentable. Posee gran cantidad de hemicelulosa soluble e insoluble, pectinas o almidón resistente. Su degradación es rápida y completa en el colon. Propiedades de la Fibra Dietética Los diferentes tipos de fibra se diferencian entre sí por su composición y por sus propiedades físico-químicas:

1. Resistencia a la digestión. Como ya se ha comentado, el sistema enzimático humano es incapaz de atacar y digerir los distintos componentes de la fibra. 2. Capacidad de absorción y retención de agua. Propiedad condicionada por el grado de solubilidad de la propia fibra, por el tamaño de las partículas y por el pH. La absorción de agua se produce por fijación a la superficie o por atrapamiento en el interior de la macromolécula. 3. Capacidad de cambio iónico. 4. Incremento de viscosidad del medio. 5. Secuestro y posterior eliminación de las sales biliares. Su importancia radica en los siguientes efectos: a. Aumento de la excreción de ácidos biliares.- Determinadas cepas bacterianas, como el Clostridium putrificans, con capacidad cancerígena, utilizan como sustrato a los ácidos biliares y al colesterol, que son desconjugados por las mismas. Se activa la proteinquinasa C que es capaz de estimular el crecimiento celular. Otras bacterias dan lugar al ácido litolítico y otros mutágenos que son inhibidos por algunos tipos de fibra. b. Disminución de la absorción de las grasas.- Este efecto se debe a que las grasas no se pueden emulsionar ni transportar hasta la mucosa intestinal. c. Interrupción de la circulación enterohepática de las sales biliares.- La interrupción provoca que el hígado tenga que formar nuevas sales biliares y, por tanto, recurrir a las reservas orgánicas de colesterol. 6. Captación de minerales. La fibra rica en ácido urónico tiene facultad para fijar calcio, fósforo, cinc, hierro y magnesio, por lo que puede alterar la absorción de los mismos. Si el aporte de fibra se corresponde con las recomendaciones habituales no existirá ningún problema carencial causado por el balance negativo de los minerales mencionados. Se considera que si el aporte de fibra es inferior a 50 gr / día, no hay exposición para desencadenar un equilibrio nutricional. En cualquier caso, la ingesta de pan blanco puede prevenir estas alteraciones. 7. Retraso de la absorción intestinal de los hidratos de carbono, de las proteínas y de las grasas. Esta propiedad origina un aumento ligero de la excreción en heces de estos principios inmediatos, por lo que la fibra puede ser útil en la diabetes y en las dislipemias. Cada componente posee estas propiedades en distinto grado. La actuación de cada una de ellas en el organismo implicará unos efectos que a la postre serán beneficiosos o nocivos, según los casos. La manipulación y el procesamiento de la fibra influyen en sus propiedades. La molienda atenúa la capacidad de absorber agua, la celulosa extraida y purificada pierde gran parte de sus propiedades, etc.

Propiedades de los componentes 1. Celulosa. Las propiedades más importantes que tiene la celulosa son:       

Retener agua en las heces (100 gr pueden fijar 40 cc de agua). Aumentar el volumen y el peso de las heces. Favorecer el peristaltismo del colon. Disminuir el tiempo de tránsito clónico. Aumentar el número de deposiciones intestinales. Reducir la presión intraluminal. No interviene en la absorción de metales divalentes, colesterol y ácidos biliares.

2. Hemicelulosa. Las propiedades que destacan son:   

Aumenta el volumen y el peso de las heces. Reduce la elevada presión intraluminal del colon. Aumenta la excreción de ácidos biliares.

3. Pectinas. Actúan de la siguiente manera:      

Absorben el agua. Retrasan el vaciamiento gástrico. Suministran el sustrato fermentable para las bacterias del colon. Fijan los ácidos biliares y aumentan su excreción. Reducen la concentración plasmática de colesterol. Mejoran la tolerancia de los diabéticos a la glucosa.



4. Gomas. Sus propiedades son similares a las que poseen las pectinas: Retrasan el tiempo de vaciado gástrico. Suministran el sustrato fermentable para las bacterias del colon. Reducen la concentración plasmática de colesterol. Mejoran la tolerancia de los diabéticos a la glucosa.

  

5. Mucílagos. Los efectos que ocasionan son:   

Disminución del tiempo de vaciado gástrico. Suministran el sustrato fermentable para las bacterias del colon. Fijan los ácidos biliares.

6. Lignina. Sus propiedades son específicas porque:    

Reduce el grado de digestión de la fibra. Inhibe el crecimiento de colonias bacterianas intestinales. Por su efecto hidrofóbico, tiene una acción muy potente en la adsorción de ácidos biliares. Protege a la mucosa colónica frente a agentes cancerígenos.

Tabla 2. Beneficios de la fibra dietética en el organismo. Utilidad Lignina: Ninguna Celulosa y hemicelulosa: Estreñimiento Mucílagos, gomas y pectinas: Absorción lenta de nutrientes y correcta funcionalidad de las bacterias del colon. Digestión de la Fibra La fibra dietética alcanza el intestino distal sin sufrir cambios causados por las enzimas del aparato digestivo. Todos sus componentes son metabolizados de forma anaerobia por la microflora propia del colon y del íleo por un proceso de fermentación que se denomina pseudodigestión. Los enlaces químicos de la fibra aportan la energía necesaria para que las bacterias saprofitas del intestino humano puedan vivir. Tabla 3. Metabolismo de los componentes de la fibra por las bacterias saprofitas. Grado de pseudodigestion (%) Lignina: 0 Celulosa: 40-60 Hemicelulosa: 60-80 Mucílagos: 80-90 Gomas: 80-90 Pectinas: 90-100 En este proceso metabólico se desprenden gases como son CO2, H2 y CH4 y ácidos grasos volátiles de cadena corta (AGCC) como el acético, el propiónico y el butírico. Posteriormente son absorbidos a nivel del colon (85%) y son reutilizados por el organismo para proporcionar energía en el Ciclo de Krebs. Aportan el 3% de toda la energía. Los componentes de la fibra dietética proporcionan diversas utilidades en el organismo humano. La celulosa y la hemicelulosa arrastran agua, por lo que aumentan la masa fecal. Los mucílagos, las gomas y las pectinas son elementos viscosos y poseen un alto grado de digestión, por lo que generan un doble efecto beneficioso. Por una parte, actúan enlenteciendo la absorción de nutrientes, y por otra, fomentan el correcto funcionalismo de las bacterias saprofitas del colon. Cuando una dieta posee escasa fibra, la evacuación de la materia fecal estará retardada, siendo esta escasa, dura y con olor pútrido. Sin embargo, si es rica en fibra, la evacuación de la masa fecal será rápida. Fisiología de la Fibra Dietética Los efectos fisiológicos en el organismo humano originados por la fibra y que tienen mayor importancia son: En el estómago. La fibra desencadena un aumento de la salivación porque necesita más tiempo de masticación y causa, por tanto, un retraso en el vaciado gástrico. La fibra soluble

se puede utilizar en dietas de adelgazamiento porque aumenta el volumen del bolo, lo que se traduce en una sensación de saciedad. En el intestino delgado. El aporte de fibra en la alimentación hace madurar las vellosidades intestinales, así como cambios en el tamaño de las mismas. De esta manera, disminuye o retrasa la absorción de las materias orgánicas e inorgánicas. Esta cuestión es importante en el metabolismo de la glucosa (fibra soluble) y del colesterol (fibra soluble y lignina). En el intestino grueso. La fibra acelera el tránsito en el intestino grueso porque aumenta la masa fecal y esta, a su vez, estimula la propulsión de las heces, que adquieren mayor volumen y consistencia pastosa. Fuentes de Fibra Dietética Por lo general, se trata de plantas que presentan determinados tipos de fibra. Pueden ser utilizadas en dietas con finalidad terapéutica: Plantago ovata Es una planta originaria de África y de Asia y pertenece a la familia de las zaragatonas. Son hierbas de cosecha anual, de tallo recto y ramificado, de 10-15 cm de altura y que crecen en lugares áridos y pedregosos. Las semillas contienen fibras solubles (20%) e insolubles (80%), relación que casi se invierte en el caso de las cutículas (70% y 30% respectivamente).La prestigiosa Food and Drug Administration (FDA) recomienda que una dieta equilibrada debe tener el 70-75% de fibra insoluble y el 25-30% de soluble. Por lo tanto, las semillas de Plantago ovata cumplen con esta recomendación. Tiene la propiedad de normalizar el tránsito intestinal porque capta el agua y aumenta el volumen del bolo fecal y es parcialmente fermentable por las bacterias del colon. También inhibe la enzima B-glucoronidasa bacteriana, elimina los ácidos biliares por las heces, reduce los niveles plasmáticos de colesterol y mejora la tolerancia a la glucosa.

Glucomanano Es un glucopolisacárido que está constituido por glucosa y manosa y es soluble. Se extrae del tubérculo de Amorphophallus konjac y goza de bastante prestigio en el Japón como alimento saludable por su escaso aporte de calorías. Posee una gran capacidad para absorber agua, propiedad que no se altera por las oscilaciones del pH, una gran viscosidad y escasa facultad para el intercambio iónico. También absorbe lípidos, esteroles y algunos azúcares, elementos que, posteriormente, los elimina del organismo por excreción. Esta acción, junto a la saciedad que produce el aumento de volumen por absorción de agua, hace que el

Glucomanano se emplee en determinadas dietas de control del peso corporal.

Goma guar Se obtiene de las semillas de una leguminosa llamada Cyamopsis tetragonolobus. Su molécula es un polímero lineal con un peso molecular de 220.000. La goma guar es un polvo blanco e insípido que forma un gel viscoso cuando se mezcla con agua, por lo que retrasa la absorción de los nutrientes en el intestino delgado, y por esto, es muy útil en diabetes mellitus, dislipemias y obesidad. Por otra parte, carece de efectos secundarios y su tolerancia es buena, por lo que es muy empleada en determinadas dietas.

MATERIALES

Aparato de fibra cruda. Vasos altos de 600 ml. Bomba de vacío Matraz kitasato Tapón de plástico Crisoles Gooch. Parrilla. Estufa. Varilla con extremo de goma. Papel de filtro. Frasco lavador.

REACTIVOS

Hidróxido de sodio al 1,25 %. Acido sulfúrico al 1,25 %.

METODOLOGÍA

1.- Pese de 1 a 2 gr de muestra libre de grasa. El residuo después del extracto etéreo en la determinación de grasa es la ideal. Anote el peso "W". 2.- Caliente las hornillas. Estas deben estar calientes cuando los vasos se coloquen sobre ellas. 3.- Transfiera la muestra libre de grasa en cada vaso alto. 4.- Agregue 200 ml de ácido sulfúrico al 1,25 % hirviendo e inmediatamente colocarlo en la hornilla. Hierva exactamente por 30 minutos. 5.- Filtre la solución caliente a través del papel de filtro. Lave con agua hirviendo varias veces con porciones de 50 ml cada vez, hasta que el agua de lavado no tenga reacción ácida. Filtre con succión. 6.- Regresar el residuo con mucho cuidado a su vaso original utilizando el frasco lavador, conteniendo 200 ml de NaOH al 1,25 % hirviendo. Hierva durante 30 minutos. 7.- Retirar de la hornilla, filtrar inmediatamente sobre crisol Gooch. Lavar el residuo con agua hirviendo, hasta la eliminación del hidróxido de sodio en el filtrado, y lavar finalmente con pequeñas porciones de alcohol. 8.- Llevar el residuo a la estufa y secar a 105 ° C por espacio de 2 horas. Enfriar y pesar (peso P1). 9.- Coloque en la mufla a 500-600° C hasta que el contenido sea de color blanco (aproximadamente una hora). 10.- Retirar de la mufla, enfriar y pesar (peso P2).

DATOS.  

Peso de la muestra fue de 0.611 gr. Peso papel filtro 0.620 gr.



Peso del papel filtro con muestra seca 0.652 gr.



0.652 gr – 0.620 gr = 0.032gr (P1)



Peso constante del crisol 59.824gr.



Peso del crisol con muestra ceniza 59.827gr.



59.827 – 59.824 = 0.003 gr (P2)

CALCULOS Peso del residuo = P1 - P2 

Peso del residuo = 0.032 – 0.003 gr = 0.029 gr

% FIBRA = (Peso del residuo X 2) 100 – (%Grasa + % cenizas)  

0.29 X 2= 0.58 X 100 = 5.8 % - (40.14% + 5.8 %) 45.94 – 58 = % 12.06

ANOTACIONES. El peso de la muestra fue de 0.611 gr. Colocar todos los materiales en su lugar, tuve refrigerante, matraz de bola con muestra, conectarlos con las mangueras al agua, hacer que fluya el agua y poner la parrilla a calentar, ya que esta todo conectado se comienza a verter el ácido sulfúrico 100ml se calienta y ya cuando empiece a hervir se cuentan 30mn, ya que pasan los 30mn se vierten 100ml de hidróxido de sodio se espera a que empiece a hervir y se vuelven a contar 30mn. Terminando los 30 min se pasa a la bomba de vacío a filtrar con un matraz de kitazato y un embudo de porcelana con papel filtro del número 5 se filtra hasta que la muestra queda en el papel filtro. Se saca la muestra y se mete a la estufa desde el viernes 25 de noviembre de 2011 hasta el día 28/Nov/11. A las 9am a una temperatura

La muestra se sacó el miércoles 30/Nov/11 a las 9:30am se dejó junto con el crisol en el desecador para quitarle el calor, se pesó muestra de papel filtro con papa con un peso de 0.652gr y el peso constante del crisol fue de 59.824gr. La muestra se metió a el crisol y los dos juntos se metieron a la mufla por cuatro horas, la muestra al finalizar la mufla se mete al desecador para quitarle el calor, el peso de la muestra con cenizas es 58.827gr. que fue el día 2/Dic/11.

RESULTADOS

Compare sus resultados con la tabla siguiente y con los resultados de sus compañeros, discuta y concluya. Elabore el reporte

ALIMENTOS Judías blancas

CONTENIDO EN FIBRA 25,4

Habas secas

19

Higos secos, ciruelas secas

17

Guisantes secos

16,7

Puré de patata

16,5

Garbanzos, lentejas...

12-15

Almendras, pistachos...

11-14

Avellanas

10

Maíz

9,2

Dátiles

8,7

Pan integral

8,5

Cacahuetes

8,1

Membrillo

6,4

Espinacas

6,3

Acelgas

5,6

Nueces

5,2

Galletas

5

Aceitunas Cereales de desayuno Plátanos

4,4 4 3,4

Coles y repollo

3,3

Judías verdes, zanahorias...

2,9

Higos y brevas

2,5

Pera

2,3

Puerro

2,27

Pan blanco

2,2

Kiwi

2,12

Coliflor

2,1

Albaricoques, ciruelas...

2,1

Manzanas, naranjas...

2

Conclusión. Nuestra practica se llevó a cabo conforme a los procedimientos los resultados obtenidos no son los que esperábamos ya que lo que marca la etiqueta es 5% de fibra dietética y el resultado de lo obtenido nos da 12.06%, aquí las variables que podemos tener y darnos cuenta de donde obtuvimos el error seria posiblemente en las pesadas, ya que no puede estar bien calibrada la balanza o que la muestra tenia humedad, o también puede ser que el método no sea muy efectivo para esta muestra. Se considera observación en las pesadas.

Fotografías.

CUESTIONARIO. 1.- ¿La fibra cruda o dietética se puede definir cómo? La parte de las plantas comestibles que resiste la digestión y absorción en el intestino delgado humano y que experimenta una fermentación parcial o total en el intestino grueso. 2.- ¿La fibra dietética dispone de numerosas

    

propiedades, de las cuales se pueden destacar?

Se trata de sustancias de origen vegetal. Forma un conjunto heterogéneo de moléculas complejas. No puede ser digerida por los fermentos y las enzimas del tracto digestivo. Puede ser fermentada parcialmente por las bacterias del colon. Tiene facultad osmótica.

3.- La fibra dietética, según su composición, se puede clasificar en tres grandes grupos: Fibra verdadera o vegetal, Fibra dietética total y Fibra bruta o cruda.

4.- ¿Qué es la Fibra verdadera o vegetal? Está integrada por los componentes de la pared celular de las plantas, como son la celulosa, la hemicelulosa y la lignina. 5.- ¿Que es la Fibra dietética total? Incluye a la totalidad de todos los compuestos, fibrosos o no, que no son digeribles por las enzimas del intestino humano. 6.- ¿Qué es la Fibra bruta o cruda? Es el residuo libre de cenizas que resulta del tratamiento en caliente con ácidos y bases fuertes. Constituye el 20-50% de la fibra dietética total. Es un concepto más químico que biológico. 7.- ¿Esta cuestión es básica y fundamental para poder entender las diferencias de los valores cuando se refieren al contenido en fibra de los diversos alimentos, entonces nos referimos a? Hay que señalar que cuando se menciona a la fibra, siempre hay que entender que se está citando a la fibra dietética. 8.- ¿Existen varios métodos analíticos para determinar el contenido total de fibra y su composición cual es el más prestigioso?

Es el denominado AOAC (Association of Oficial Analytical Chemists) e incluye la determinación de lignina y almidón resistente. BIBLIOGRAFÍA Fibra Dietética. http://www.alimentacion-sana.org/informaciones/novedades/fibra1.htm Fibra. Pilar Martínez García. http://www.alimentacion-sana.org/informaciones/novedades/fibra1.htm