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Química de Alimentos UNIDAD III: CARBOHIDRATOS Objetivos: Estudiar la estructura y propiedades de los carbohidratos, sus variados usos y forma de obtenerlos a partir de materias locales. Deducir a partir de la manipulación las propiedades de los diferentes polisacáridos de uso en la agroindustria. 3.1 Fuentes de carbohidratos en los alimentos 3.2 Composición química de los carbohidratos 3.3 Monosacáridos 3.4 Disacáridos 3.5 Polisacáridos CARBOHIDRATOS Introducción. Los carbohidratos, hidratos de carbono y también simplemente azúcares. Son compuestos orgánicos con la estructura básica Cx (H2O) y, por ejemplo, glucosa C6 (H2O)6 de aquí los nombres carbohidratos o hidratos de carbono. Estos compuestos, abarcan sustancias muy conocidas y al mismo tiempo, bastante distintas, azúcar común, papel, madera, algodón, son carbohidratos o están presentes en ello en una alta proporción.

A partir del dióxido de carbono y agua, las plantas sintetizan los carbohidratos, en un proceso denominado fotosíntesis. Estructura. Los glúcidos son compuestos formados en su mayor parte por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno, su función es producir energía. En la naturaleza se encuentran en los seres vivos, formando parte de biomoléculas aisladas o asociadas a otras como las proteínas y los lípidos. Los carbohidratos tienen enlaces químicos difíciles de romper llamados "covalentes" Para representar estructuras de carbohidratos, se utiliza una representación abreviada. Las fórmulas de proyección de Fischer, resultan cómodas para representar estructuras y por tanto, se continúan utilizando, igual que el convenio de clasificar los carbohidratos como pertenecientes a las familias D o L, en lugar de utilizar el convenio mucho más actual de clasificar R o S (Cahn-Igold-Prelog). Digamos D (+) gliceraldehido, D porque el –OH está a la derecha y el signo (+) se refiere solo a la rotación de luz polarizada, es una molécula dextrógira. Así un carbohidrato que presenta el –OH del estereocentro más alejado del carbonilo a la derecha, se clasifica como D. si estuviera a la izquierda, se clasifica como perteneciente a la familia L o serie L. Propiedades físicas:  Solubles en agua.  Normalmente cristalizables.  La temperatura tiene mucha importancia en relación al comportamiento de los polímeros.  A temperaturas más bajas los polímeros se vuelven más duros y con ciertas características vítreas debido a la pérdida de movimiento relativo entre las cadenas que forman el material.  La temperatura en la cual funden las zonas cristalinas se llama temperatura de fusión (Tf)  Otra temperatura importante es la de descomposición y es conveniente que la misma sea bastante  Los almidones forman engrudos y geles en agua caliente.  Los azucares en alta concentración previenen el desarrollo de microorganismos. Propiedades Químicas:  Son aldehídos y cetonas polihidroxilados.  La mayoría de los azucares importantes excepto la sacarosa reducen el oxido de cobre II a oxido de cobre I en disolución alcalina.  Algunos de los azucares se combinan con las proteínas dando colores oscuros, lo que se conoce como reacción de pardeamiento.

 Los almidones y celulosas están formados por cadenas de unidades repetidas (teles unidades son azucares-ácidos en vez de azucares simples)  Varias moléculas de glucosa se pueden unir o polimerizar, dando lugar a glúcidos de mayor complejidad.  La totalidad de los azucares naturales procede de la unión de tres azucares fabricados por las plantas gracias al proceso fotosintético, estas son: la glucosa, la fructosa y la galactosa. Propiedades Organolépticas:     

Incoloros. Inodoros. Tienen un sabor dulce. Además de dulzor sus soluciones producen en la boca cuerpo y flavor. Los almidones no son dulces.

Fuentes de carbohidratos: Son la fuente preferida de combustible del cuerpo humano. Los músculos, el cerebro y otros tejidos como el hígado se basan en un aporte continuo de carbohidratos para satisfacer las demandas de energía del organismo. En la alimentación humana, los glúcidos son la fuente principal de aporte energético, el 50-60% de las calorías son los hidratos de carbono. La glucosa es el principal combustible útil para las células. Se lo encuentra libre en los frutos maduros y también en sangre. La fructosa se encuentra en los frutos maduros y en la miel. La maltosa la podemos obtener de los cereales, cerveza, licor de malta. La lactosa aparece naturalmente en la leche. La sacarosa se la obtiene del azúcar de caña y de la remolacha. Los alimentos más comunes que contienen grandes cantidades de almidón son los cereales, las legumbres, las papas. La celulosa esta presente en los vegetales. Clasificación: Se clasifican de acuerdo al número de unidades monómeras que resultan al hidrolizar el compuesto. Según este criterio se dividen en:  Monosacáridos: Son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. La estructura contiene pues, varios grupos hidroxilos y un grupo carbonilo. El sufijo que se utiliza al referirnos a ellos es "osa". Una hexosa es por tanto, un monosacárido de seis átomos de carbono. Si el carbonilo se presenta como aldehído será una aldohexosa y si se presenta de forma similar a una cetona, diremos es una cetohexosa. La mayoría de los monosacáridos naturales son pentosas o hexosas.

Entre los monosacáridos mas importantes están: 1. Glucosa: Sustancia cristalina, incolora, soluble en agua y de sabor dulce, es posible encontrarla en todos los tejidos animales y vegetales. Es el más abundante y fisiológicamente más importante de los monosacáridos. Su proporción en la sangre humana es de 0.1% aproximadamente, su presencia en orina se conoce como glicosuria. Es usada por las células como combustible a fin de obtener la energía necesaria para realizar sus múltiples actividades en un proceso denominado respiración celular. También es el componente metabólico central en el suministro de energía de las plantas y animales. 2. Fructosa: Es una cetosa que se encuentra en los frutos maduros y la miel producida por las abejas. Es el mas dulce de los azucares, es casi dos veces mas dulce que el azúcar común. Su poder edulcorante es mayor que el de la glucosa y es menos soluble en agua. Se encuentra en las raíces de algunos vegetales. 3. Galactosa: Es un isómero de la glucosa, de la cual difiere la inversión de la posición del átomo de hidrogeno (-OH), alrededor del cuarto carbono de la cadena. Es sintetizada por las glándulas mamarias de los mamíferos hembras para producir leche para sus crías. El aumento de su concentración en la sangre de los recién nacidos pueden producir la galactosemia que causa trastornos graves en el niño y si no es detectado a tiempo puede producir hasta la muerte. 4. Ribosa: Es la aldopentosa mas importante en los seres vivos. Es parte estructural del ATP (Adenosin Trifosfato), unidad energética que se produce durante la respiración celular, interviene en la composición de los nucleótidos que forman el ácido ribonucleico (ARN), sus bases nitrogenadas son: adenina, guanina, citosina y el uracilo.  Disacáridos: Producen dos moléculas del mismo o de diferentes monosacáridos cuando se hidrolizan. Entre ellos están: 1. Sacarosa: Llamada también azúcar de caña, es la mas difundida, la podemos encontrar en el sumo del abedal y del arce, en la zanahorias,

en el melón, y la remolacha. Se representa como cristales incoloros de sabor dulce y se disuelven fácilmente en el agua. La sacarosa al hidrolizarse en un medio ácido se descompone en glucosa y fructosa, los dos monosacáridos que la constituyen. Esta presente en cantidades limitadas en muchas plantas incluso en varias palmas y en el arce de azúcar, pero la remolacha azucarera y la caña de azúcar son las únicas fuentes importantes para el comercio.

2. Lactosa: También conocida como azúcar de leche. Es el principal constituyente de la leche materna de todos los mamíferos, la leche de vaca contiene de 4-6 % y la humana de 5-8 %. Es muy importante en la dieta alimenticia de los niños que al metabolizarla la hidrolizan por acción de la encima lactasa, que desaparece cuando se es adulto. La lactosa puede también existir en dos formas puede ser α, o puede ser β. A la temperatura del cuerpo la leche materna consiste aproximadamente en una mezcla de 2 partes de α-lactosa y tres de β-lactosa. 3. Maltosa: Es la menos abundante de todos los disacáridos, se obtiene por hidrólisis incompleta del almidón contenido en las semillas de cebada, es llamada también azúcar de malta y la hidroliza la enzima maltasa que la desdobla en dos moléculas de glucosa.

 Polisacáridos: Los polisacáridos son carbohidratos de alto peso molecular que contienen muchas unidades monoméricas (a veces cientos o miles) conectadas entre sí por enlaces covalentes denominados enlaces glucosídicos. Si se unen dos unidades de azúcar (monosacáridos) por enlace glucosídico la molécula que resulta es un disacárido. La adición de otro monosacárido origina un trisacárido, y la de varios más un oligosacárido; una cadena larga de monosacáridos unidos por enlace glucosídico constituye un polisacárido. Entre los polisacáridos mas importantes tenemos: 1.

Almidón: Es una sustancia que cumple el papel de reserva nutricional en vegetales. Se deposita en las células, el almidón es el principal hidrato de

carbono de la alimentación humana. Está compuesto por amilasa y amilopectina, ambos polímeros de la glucosa. Los alimentos más comunes que contienen grandes cantidades de almidón son los cereales, las legumbres y las papas. Nuestras enzimas hidrolizan los almidones hasta sus unidades constituyentes de glucosa, la cual, como ya hemos expresado, sirve a nuestro organismo de nutriente y es utilizada para diferentes transformaciones metabólicas. Al tratar el almidón con agua caliente, este se separa en dos fracciones: una dispersable, que se conoce como amilasa y otra no dispersable, que es la mayoritaria, que se conoce como amilopectina. 2. Glucógeno: Es el almidón animal y es considerado material de reserva energética, se acumula en el hígado, tejidos musculares, el corazón, etc. Constituye también una reserva de glucosa. 3.

Celulosa: La celulosa es el polisacárido más abundante en la naturaleza, es el tejido de sostén de las plantas, formando aproximadamente la mitad de las paredes o membranas de las células vegetales. Constituye aproximadamente 1/3 de toda la materia vegetal y existe en una cantidad superior a cualquier otro polisacárido.

 Oligosacáridos: son compuestos que por hidrólisis dan 3 a 6 moléculas de monosacáridos. Cuando se combinan entre 3 y 9 unidades de azúcar se forman los oligosacáridos. 1. Las maltodextrinas: contienen hasta 9 unidades de glucosa, son producidas para su uso comercial y se obtienen a partir de una hidrólisis parcial (descomposición) del almidón. Son menos dulces que los monosacáridos o los disacáridos. La rafinosa, la estaquiosa y los fructo-oligosacáridos se encuentran en pequeñas cantidades en algunas legumbres, cereales y verduras.

BIBLIOGRAFIA : Albert L. Lehninger, Bioquímica Robert K. Murray - Peter A. Meyes, Bioquímica de Harper.