• Author / Uploaded
• Yendry Huezo Rosales

Citation preview

CARBOHIDRATOS Características -Constituyen la mayor parte de la materia orgánica de la tierra -Compuestos de C-H-O y también de azufre, Nitrógeno Fósforo -Desde el punto de vista Químico de definen como derivados Aldehídos o cetónicos de alcoholes polihídricos. -Compuestos por un grupo hidroxilo (-OH) y un grupo hidronios (-H) -Formula empírica Simple (C n H2O)n -Constituyen el 50-80% de la dieta del ser Humano.



Fuente de Energía, producen 4kcal/g -Biosíntesis de ácido grasos y Aminoácidos -Constitución de moléculas complejas: Glicolípidos, ácidos nucleicos, Glicoproteínas. -Aporte de Fibra a la dieta. -Constitución de Peptidoglicanos: Moléculas que forman parte de las paredes celulares en bacterias. -Contribuyen en el sabor, textura (Viscosidad) preservación del alimento y color.

CLASIFICACIÓN:

Monosacáridos Azucares Simples (Tetrosas, pentosas, hexosas, heptosas) Más comunes: -Glucosa (Hexosa): Nutriente de la respiración celular en animales, fruta Ciruela. Es dextrorrotatoria (Gira a la derecha), también recibe el nombre de dextrosa, se obtiene de la hidrólisis del almidón en la industria. -Fructosa (Hexosa): Nutriente de los espermatozoides, frutas como pera. -Galactosa (Hexosa): Leche -Manosa (Hexosa): componente de polisacáridos en vegetales, bacterias, levaduras y hongos. Aldosas Cetosas Gliceraldehído Dihidroxiacetona Eritrosa Eritrulosa Ribosa Ribulosa Glucosa Fructuosa Fructosa Levuluosa Manosa Seydoheptulosa Galactosa



Funciones

Oligosacáridos Disacáridos Trisacáridos Se sintetiza por la unión de 2 monosacáridos con pérdida de 1 molécula de H2O -Sacarosa (Glucosa+Fructosa) Azucar de mesa, remolacha, caña azúcar, Durazno

Con 2 a 6 moléculas de monosacáridos: -Radinosa -Galactopiranosil

Polisacáridos

Compuestos más complejos como:  Almidón  Glucógeno  Celulosa  Pectinas  Inulina  Hemicelulosa

-Lactosa (Galactosa+Glucosa) -Maltosa (Glucosa+Glucosa) (Hidrolisis del almidón y del glucógeno) -Celobiosa: hidrolisis de la celulosa

MONOSACÁRIDOS:

-No pueden ser hidrolizados a CHO más simples -Pueden pasar por la pared intestinal sin ser modificados por las enzimas digestivas -Son sustancias: cristalizables, difusibles, solubles en agua. -Difícilmente solubles en alcohol e insolubles en éter, etanol. -No todos son dulces, algunos poseen sabor amargo. -Grupo Aldehído (-CHO) Sufijo –osa (Glucosa, galactosa) -Grupo Acetona (-C=O) sufijo –ulosa (Levulosa, eritrulosa) -Se definen con la terminación –piranosa (Formas cíclicas hexagonales) o –furanosa (formas cíclicas pentagonales) según el tipo de anillo que desarrollen. -La miel es la fuente más rica en glucosa 30%, Fructosa 35% -Por la presencia de Aldehídos y Cetonas, son compuestos reductores y presentan cierta reactividad química ante: álcalis, ácidos, altas temperaturas y oxidantes, esto provoca su isomerización, enolización, deshidratación, ciclización, oxidación, reducción etc.  Mutorrotación: Es una manifestación del equilibrio que se establece entre las estructuras anomérica o de aldehído, y la cíclica o hemiacetal de los azucares reductores.  Los monosacáridos se deshidratan en presencia de ácidos, con temperaturas altas para formar furanos.  La reducción mediante la hidrogenación de los monosacáridos genera azúcares-alcoholes o polioles.

Aminoazúcares Son el resultado de la sustitución de –OH (Carbono 2) por un grupo ánimo. Ej:  D-Glucosamina  D-Galactosamina  Ácidoo Siálico.  Caseína (Leche)

Desoxiazúcares Se producen cuando los monosacáridos pierden un átomo de oxigeno de un OH, se ateceden con el prefijo Desoxi-. -2 Desoxi-D- Ribosa (Componente de ácidos desoxirribonucleicos).

Productos de los monosacáridos Polioles También llamados azúcares-alcoholes. Se forman cuando los grupos aldehídos o cetona de los azucares se reducen y se producen los hidroxilos.  Glicerol o Glicerina  Ribitol (Azúcar de la riboflavina)  Xilitol, Sorbitol, Manitol. Se utilizan en la elaboración de productos de confitería, panificación, Higiene oral, se emplean como sustitutos del azúcar.

Glucósidos

Son los compuestos derivados de monosacáridos más importantes, se sintetizan cuando el azúcar se uno por su carbono anométrico reductor a un compuesto carbonico o no. Si el monosacárido se une a otra sustancia de la naturaleza se llama Aglucona, hidrolizada por las enzimas glucosidasas: amilasas, pectinasas y tioglucosidasas. Glucósidos más importantes: -Flavonoides: isoflavonas de la soya que actúan como fitoestrógenos. -Betalaínas -Tioglucósidos: presentes en col, brócoli, nabo, rábano y sirven como precursores del sabor, inhiben la disponibilidad de yodo en la tiroides. -Cianógenos: su hidrólisis provoca ácido cianhídrico, provocan intoxicación con consumo desproporcionado, almendras amargas. -Saponinas: glucósidos vegetales, soya, se adicionan en bebidas de sabor amargo y formar espumas. -N-Glucósidos: Potenciadores del sabor, están en los nucleótidos, formando parte de los ácidos nucleicos.

REACCIONES DE OSCURECIMIENTO Oscurecimiento Oscurecimiento Enzimático no enzimático OSCURECIMIENTO NO ENZIMÁTICO: Ej. Caramelización, Reacción Maillard, Oxidación Ac. Ascórbico (Vit. C) -CARAMELIZACIÓN O PIRÓLISIS Ocurre cuando los azúcares, reductores o no reductores se calientan por encima de su punto de fusión, la reacción se efectúa a pH ácidos como alcalinos y se acelera con ácidos carboxílicos y algunas sales. Ej. Leche condensada, derivados de panificación, frituras, y dulces a base de leche como cajeta y natillas, colorantes para refrescos de cola, postres y confitería. Características: Azúcar Temperatura de -Calentar el azúcar por encima de 150°C . Caramelización -A partir de los 170°C aparecen sustancias amargas como consecuencia de la Fructosa 110°C carbonización. Galactosa 160°C Factores que influyen en la reacción: Glucosa 160°C  Tipo de Azúcar utilizado. Sacarosa 160°C  Presencia o ausencia de vinagre o zumo de limón Maltosa 189°C  Temperatura máxima alcanzada  Con pH ácido (0-6) ocurre + rápido y a menos temperatura + viscosidad.  Con PH básico (8-14) se hace más lenta la solidificación y disminuye la viscosidad.  -REACCIÓN DE MAILLAR O PARDEAMIENTO NO ENZIMÁTICO Químico Francés Louis Camille Maillard (1913) para que ocurra se necesita un azúcar reductor + grupo amino libre de un aminoácido + temperatura, para producir melanoidinas, Ejemplo costra de los alimentos horneados de la panificación, cocción de carne, postres, es indeseable en leches evaporadas, concentradas, jugos concentrados, papas fritas. ( Por sus sabores amargos y de oscurecimiento) Factores que influyen en la reacción: -A pH alcalino se incrementa la velocidad, se inhibe en condiciones ácidas. -Las temperaturas elevadas lo aceleran. -Los alimentos de humedad intermedia son más propensos, ya que a menor agua no permite la movilidad de los reactantes e inhibe el mecanismo y a mucha agua diluye los reactantes. -El tipo de Aa es decisivo y será más reactivo a mayor tamaño de la cadena.

-Las pentosas interactúan más fácil que las hexosas, y las aldosas más que las cetosas. -El Hierro y el cobre catalizan la formación de las melanoidinas. ETAPAS DE MAILLARD: I) Condensación del azúcar reductor con el grupo amino: es la unión de un grupo carbonilo +ázucar reductor con el amino libre de la proteína y forman la base Schiff, que a la vez cicla para formar glucosamina. II) Transposición de los productos de condensación: Las aldosaminas como las cetosaminas son inestables y se isomerizan, convirtiendosen las primeras en cetosas por mecanismo de Amadori y las segundas en aldosas por la transposición de Heyns. III) Reacción de los productos de transposición: conforme el pH, Aa y temperatura dan lugar a olores, al incremento del poder reductor, y la aparición de tonalidad ligeras amarillas y el aumento de la absorción de UV. IV) Polimerización y formación de melanoidinas / Degradación de Strecker: se polimerizan varios compuestos insaturados, las melanoidinas con bajo peso molecular son las solubles en agua y se favorece la condensación aldólica Efectos dañinos de la reacción: Reduce el valor nutritivo del alimento ya que se pierden Aa y vitaminas y se generan compuestos potencialmente tóxicos, también ser reducen las propiedades funcionales de las proteínas como la solubilidad, el espumado y la emulsificación. Los productos lácteos son susceptibles debido a su contenido de lactosa y lisina y puede provocar la reacción en refrigeración. La reacción de maillard lleva consigo la potencial síntesis de acrilamida (se origina durante el cocinado especialmente en productos de almidón, es un componente del humo del tabaco, es catalogada como “probable cancerígeno para humanos”).

OLIGOSACÁRIDOS: unión de 2 monosacáridos y pérdida de 1 molécula de H2O, el proceso inverso se llama hidrólisis, donde un azúcar elimina su OH Anomérico para establecer un enlace glucosídico. Si los dos monosacáridos están unidos por sus respectivos carbonos Anoméricos se producen azúcares no reductores, como la sacarosa. El organismo humano solo utiliza los disacáridos despúes de su hidrólisis enzimática en el intestino delgado, para convertirlos en monosacáridos, para absorberse por la pared intestinal y llegar al torrente sanguíneo.

Su hidrólisis química depende de: -

El pH La temperatura La configuración anomérica Tamaño del anillo glucosídico

SACAROSA Es una azúcar no reductora por carecer de grupos aldehído o cetonas libres, no exhibe mutarrotación, su fructosa está como furanosa tensionada. Es la unión más sensible de los disacáridos, es muy soluble y es menos higroscópica que la fructosa. Abunda en: -Frutas -Raíces: remolacha -caña de azúcar -granos y leguminosas.  Azúcar invertido: Es la mezcla de glucosa y fructosa cuando la sacarosa se hidroliza, se refiere al cambio de poder rotatorio. Se produce naturalmente en la miel de abeja y es el responsable del alto poder endulzante, también en jugos de frutas con pH ácidos. Debido a la fructosa es más dulce que la sacarosa, y no cristaliza. PODER EDULCORANTE 100 A 1

OLIGOSACÁRIDOS MÁS IMPORTANTES MALTOSA LACTOSA Dos moléculas de glucosa, disacárido reductor que es hidrolizado por ácidos y la enzima maltasa, se encuentra en los hidrolizados de maíz y de almidones, no es tan dulce, es fermentable, soluble en agua y no cristaliza con facilidad. Se utilizan para fermentar Whisky y Cerveza.

Se encuentra en la leche de los mamíferos y está constituida por una molécula de galactosa + glucosa; debido a que el carbono Anomérico de la glucosa está libre, se vuelve reductor y existen isómeros α y β los cuales, presentan el fenómeno de mutorrotación. Representa el 25% del poder edulcorante de la sacarosa.

PODER EDULCORANTE 0,30 VECES LA DEL AZÚCAR.

PODER EDULCORANTE 0,15 VECES LA DEL AZÚCAR.

RAFINOSA, ESTAQUIOSA, VERBASCOSA

OTROS

Son αgalactosacáridos que se encuentran en leguminosas (Soya, frijoles, Garbanzos, cacahuates) y en algunos cereales. Son azúcares hidrosolubles, se pueden eliminar parcialmente de los granos y semillas con el remojado.

Lactulosa, disacárido reducror constituido por galactosa+fructosa, y se produce mediante el calentamiento de la lactosa dela leche. Su aplicación se da en la industria farmacéutica como laxante. Los frutooligosacáridos funcionan como prebióticos para ser una fuente de nutrimentos para la microflora colónica, estimulando las baterías benéficas y favoreciendo el sistema inmunológico.

TECNOLOGÍA EN LOS AZÚCARES

Conservación

•Los solutos de bajo peso molecular reducen la presión del vapor de agua y al actividad del agua, y aumentan la presión osmótica •Se puede emplear para el control microbiológico de hongos, levaduras y bacterias

Cristalización

•Muchos cristales son poliformos (presentan diferentes formas físicas) esto en una proporción especifica logra propiedades sensoriales deseadas, si la concentración es menor el producto tendrá un "Cuerpo debil" y se excede se convertirá en una textura arenosa. •Con la temperatura y y concentración se induce a un determinado cristal, dando textura, lustre o brillantez

Hidratación

•Es directamente relacionada con la facilidad que tienen sus OH para establecer puentes de hidrogeno •Se aprovecha para la hidratación de Aa de los alimentos, más los de humedad intermedia.

Poder Edulcorante

•La dulzura está muy relacionada con los grupos hidroxilo y su estereoquímica, temperatura y concentración. •La glucosa es menos dulce que la sacarosa, el etanol intensifica la dulzura de la sacarosa. la Fructosa es hasta 1,8 veces más dulce que la sacarosa.

POLISACÁRIDOS: Se integran con más de 10 monosacáridos. Su nomenclatura se basa en adicionarle el sufijo –ana Ej. Glucanas, galactanas. Características: -En estado puro no tienen ni color, ni sabor. -No forman verdaderas soluciones, sino dispersiones de tamaño coloidal. -pueden estar integradas por un solo tipo de monosacáridos (Homopolisacárido) o por varios tipos (Heteropolisacáridos como las gomas, pectinas, hemicelulosa). -Son polímeros con un alto grado de ordenación. -Interactúan con las proteínas, con el agua y otros componentes vegetales por enlaces electrostáticos, puentes de hidrógeno, uniones hidrófobas y covalentes. Factores que afectan: Temperatura, pH, tipo de enlace glucosídico, la configuración anométrica y la presencia de grupos voluminosos. Los que forman estructuras Celulares Características: -Forman puentes de hidrógeno intermoleculares muy fuertes, por su capacidad de retener agua se llaman “Hidrocoloides” y cuando pierden agua por falta de retención “Sinéresis” -producen fibras muy rígidas. -Insolubles en Agua -Enlaces glucosídicos Beta -Muy resistentes a enzimas, microorganismos y agentes químicos. Sus dispersiones son de alta viscosidad

Reserva Energética Caracterísicas: -Menos puentes de hidrógeno, intermoleculares y débiles. -No producen fibras -Solubles en agua -Enlaces glucosídicos Alfa -Muy vulnerables a enzimas, microorganismos y A. químicos. -Sus dispersiones son poco viscosas.

 Celulosa: esta constituido solo por glucosas y es el compuesto  Almidón: se encuentra en cereales, tubérculos, en algunas orgánico, más abundante en la naturaleza. Solo los rumeantes frutas y verduras; Es abundante cuando se encuentra en estado pueden aprovecharla en su metabolismo. De forma comercial se verde. Químicamente esta compuesto de amilosa y amilopectina obtiene de la madera y del algodón. Tiene formas cristalinas y (ramificaciones como un árbol, las ramas están unidas al tronco amorfas, es muy poco soluble en agua. central). Los almidones contienen: 15-30% de amilosa y el resto Forma CMC actúa como aglutinante, espesante, estabilizante, es amilopectina. Ej. Cereales de maíz, sorgo y arroz. forma películas resistentes y se utilizan en las tortillas de maíz, elaboración de rellenos en pasteles, panificación, como sustituto Gelatinización: transición de un estado ordenado de estructura de grasa, en lácteos, helados, salsas. cristalina a otro desordenado en el que se absorbe agua y calor, Forma MCC es emulsificante y estabilizante en productos transforma los gránulos de almidón insolubles en agua en una aireados: aderezos, salsas, productos con ajitomate etc. solución de moléculas constituyentes en forma individual. Los almidónes Céreos gelatinizan más fácil. En este proceso se Hemicelulosa: son solubles en álcalis, más resistentes a pierdela birrefringencia y el patrón de rayos X. ácidos y presentan estructura amorfa; la hemicelulosa cambia con la maduración de los vegetales, importante en la fibra Retro-degradación: es la insolubilización y la precipitación dietética, se encuentran en: Trigo, frijoles, col etc. espontánea de las moléculas de amilosa. Ejemplo el pan duro y viejo, donde las moléculas perdieron agua. Productos derivados del almidón: dextrinas, pirodextrinas, dextrinas blancas y amarillas.

 Pectinas: son ácidos pectínicos con diferentes grados de esterificación y pueden contener 1000 o más unidades de ácido galacturónico. Presentes en los frutos maduros en especial en tejidos suaves como en las cáscaras de los cítricos. Su principal función es formar geles como las mermeladas o para productos de relleno y glaseado en la panificación, para estabilizar lácteos y en la confitería. La gelificación depende de: peso molecular, grado de esterificación, materia prima, condiciones de fabricación o el pH, sales disueltas, presencia de azúcares.  Gomas: tienen la capacidad de actuar como espesantes, gelificantes, y presentan algunas propiedades funcionales: emulsificación, estabilización, criprotección etc. Provienen de exuados de plantas, semillas, algas marinas y orígenes microbianos. Con poca agua producen soluciones viscosas y si se ingrementa puede llegar a formar geles Ejemplo: -Goma Arábiga: es el exuado de la corteza de los arboles. -Goma Guar: Obtenida del endospermo de la leguminosa Cyamopsis tetragonolubus. -Goma Tragacanto: exudado de varias especies de arboles de la familia de leguminosas. -Goma de Algarrobo: endospermo de las semillas de arboles de leguminosas. -Goma Xantano: diferentes especies de bacterias. -Agar: extracto de agua caliente con el ácido de algas rojas. -Alginato: se extrae de las algas marinas. -Carrageninas: principal heteropolisacárido sulfatado de la pared celular de algas marinas rojas. -Polidextrosa: sintetizado químicamente a partir deglucosa con sorbitol y ácido cítrico. -Curdlán: bacteriano constituido por glucosas. -Gelana: Glucosa más ramnosa, con ésteres de acetatos y glicerilos.  Quitina (Reino Animal): forma parte de los invertebrados, en caparazones de crustáceos y moluscos, en hongos y en algas, retiene agua y estabiliza algunas emulsiones, pero su mayor uso es como fibra dietética.

 Condroitina (Reino Animal): se encuentra en el tejido conectivo de los animales, se usa como nutracéutico.

Almidones modificados: se utilizan como espesantes, estabilizadores, humectantes y se obtienen mediante: -Gelatinización: consiste en cocer y gelatinizar el almidón para después secarlo y el producto final se hincha en agua fría. -Fluidización por ácidos: se calienta la suspesión en presencia de HCL o H2SO4 a menos de 55°C donde solo se hidrolizan las regiones amorfas. -Esterificación: se efectúa con anhídridos orgánicos e inorgánicos, sales que reaccionan con los OH y forman uniones ester durante 1 hora, por ende se hidrata más fácilmente y la temperatura de gelatinización es más baja. Enlaces Cruzados: reacción de esterificación de dos cadenas unidas como un éster fosfato. Oxidación: el hipoclorito de sodio oxida algunos carboxilos, la viscosidad es menor pero disminuye rápidamente con el calor. Interacción con otros compuestos:  Cantidad de agua disponible afecta la gelatinización, ya que si existe glucosa, fructosa, sacarosa o lactosa van a competir por absorber el agua disponible y se reduce la gelatinización  Algunas sales desarrollan la velocidad de gelatinización y otras las reducen. Eje citratos, sulfatos, sodio, calcio.  La interacción de almidón y proteína da origen a muchos productos: pan, caseína de la leche.  Los pH menores a 5 o mayores a 7 tienden a reducir la temperatura de gelatinización y a acelerar el proceso de cocción.

 Glucógeno (Reino animal): se encuentra en el músculo y en el hígad, desempeña una función muy importante en la calidad de la carne, un animal tenso, hambriento o no ejercitado agota sus reservas de glucógeno y del oxígeno de la mioglobina y la carne no produce el ácido láctico que suaviza de manera natural.  Fructosanas: sirven como reserva energética en vegetales como alcachosa, maguey, ajo y cebolla; también se llama levulosa y su polisacárido se llama levana. La inulina es la principal fructosana; se emplea como prebióticos .

CARBOHIDRATOS Y SALUD La conveniencia del consumo de hidratos de carbono o carbohidratos ha sido muy discutida durante los últimos años. El exceso de carbohidratos puede ser responsable de muchos problemas de salud tales como la obesidad, exceso de colesterol y triglicéridos, o la artritis, entre otras enfermedades. Sin embargo, suprimirlos no es la solución, pues el cerebro usa la glucosa de los carbohidratos como su principal fuente de energía. El cerebro utiliza hasta 130g/día de glucosa. Los carbohidratos se encuentran en frutas, vegetales, cereales y granos, en derivados como el pan, la pasta y las harinas y en cierta medida en las legumbres. Los carbohidratos son esenciales para vivir, lo ideal es aprender a controlar la cantidad y calidad del hidrato de carbono para evitar efectos secundarios indeseados. Funciones de la fibra:  Contribuyen a disminuir el colesterol sanguíneo por que las fibras tienen la capacidad de unirse a los ácidos biliares y a sus productos de degradación y de esta manera son eliminados.  Aumentan la excreción intestinal, aumentando la velocidad del tránsito intestinal.  Ayudan a regular los niveles de azúcar en la sangre.  Aumenta el grado de saciedad debido a su gran capacidad de absorción de agua  Disminuye la formación de caries dentales porque generalmente exige mayor masticación, tienen más permanencia en la boca y como consecuencia producen mayor secreción salival, lo que contribuye a impedir la formación de la placa bacteriana.