CARBOHIDRATOS

COMPLEJOS

POLISACRIDOS

Polmeros de alto peso molecular formados por unidades monosacardicas Polisacridos naturales poseen estructuras diversas Polisacridos de mayor importancia en alimentos provienen de plantas

Reserva energtica (almidn, fructanos, etc.) Estructurales (celulosa, hemicelulosas, pectinas, etc.)

Polisacridos de origen animal poco importantes en la dieta Aditivos alimentarios de naturaleza polisacardica (gomas, hidocoloides, pectinas, etc.)

Clasificacin

Por caractersticas estructurales (lineales, ramificados) Por digestibilidad (digeribles: almidn, glucgeno, no digeribles: componentes de FA) Por composicin (homo, heteropolisacridos)

Nomenclatura

Homopolisacridos un tipo de monosacrido

Nombre residuo componente + ano

Glucano (almidn, glicgeno, celulosa)

Fructano (inulina)

Galacturonano

Heteropolisacridos ms de un tipo de monosacrido

Nombre sustituyente + nombre componente principal + ano

Xiloglucano

Arabinoxilano

Galactomanano

X X

GGGGGGGGGG

X X

X X

X

A A

XXXXXXXXXXXXX

A A

A A

A

Rol en la planta / alimento

Tipo de polisacrido Clasificacin analtica

Lugar de digestin

Productos de la

digestin

Clasificacin fisiolgica

Polisacridos de reserva

Almidn amilosa amilopectina

-glucanos Intestino delgado

(enzimtico)

Mono y disacrido

s

CH disponibles

Fructanos No -glucanos

CH

no disponibles

Galactomananos CH

no disponibles

Componentes estructurales de la pared celular

No celulsicos Pectinas Hemicelulosas Celulosa

PS distintos de almidn

Parcial en Intestino

grueso (flora microbial)

cidos grasos de cadena corta:

acetato, propionato butirato

CH no disponibles

PS naturales aislados Gomas Muclagos Pectina

CO2 H2

CH4

CH

no disponibles

PS aditivos de alimentos

Gomas PS de algas Celulosas modificadas Almidones modificados

CH

no disponibles

POLISACRIDOS

DE RESERVA

POLISACRIDOS DE RESERVA

ALMIDN

FRUCTANOS

MANANOS

No importantes en dietas convencionales

De origen vegetal

De origen animal

ALMIDN

grnulos

Avena Arveja Papa Maz Centeno Cebada

ALMIDN

hojas

tallos

races (tubrculos)

semillas

frutas

polen

Composicin del almidn

-glucanos con enlaces 14 y 16

amilosa

amilopectina

Diferentes proporciones de ambos componentes y estructuras (grado de polimerizacin, grado de remificacin) conducen a distintos niveles fsicos de organizacin (grnulos)

Estructura de la amilosa

-14

15-20% (cereales: 20-30%)

100

Estructura de la amilopectina

-16

Principal componente

1.000

Estructura de la amilopectina

Ramificaciones forman clusters

Ramificaciones cada 25-30 unidades de glucosa

La mayora de las ramificaciones son cadenas de doble hlices ordenadas de forma paralelas

Grnulo parcialmente cristalino

Patrn de difraccin de RX tpico

Birrefringencia (cruz de Malta)

Mayor cristalinidad en almidones de raz

Almidones sin amilosa (creos) exhiben patrn similar a almidones normales

Estructura del grnulo de almidn

Estructura del grnulo de almidn

regiones cristalinas

regiones amorfas

extremos reductores (hilum)

Estructura del grnulo de almidn

Almidn nativo insoluble en agua

Tgelatinizacin

Retrogradacin Suspensin Hinchazn de los grnulos Gelatinizacin Formacin de pasta o cocido

Almidn retrogradado

H2O

Sinresis

Propiedades del almidn

Solubilidad y efecto del calor Temperaturas de gelatinizacin Trigo: 52 a 64 C Mandioca: 52 a 64 C Papa: 56 a 69 C Maz: 62 a 74 C Sorgo: 68 a 75 C

Viscosidad vs. T

Viscosmetro de Brabender

Retrogradacin del almidn

Formacin de pasta lquida en alimentos congelados conteniendo almidn como espesante (se recomienda uso de almidones creos)

Uso de almidn pregelatinizado en postres instantneos (almidn cocido y secado rpidamente)

Grnulos de

almidn

daados

Absorcin de

agua

Amilasas

Maltosa y

otros

azcares

Fermentacin

CO2

Gelatinizacin

Formacin de costra

75 C

Masa

Levadura

Harina LEVADO

HORNEADO

Grado de ruptura de los grnulos depende en parte de disponibilidad de agua y de presencia de grasas Envejecimiento del pan (staling): retrogradacin del almidn 1) Transicin al estado de pan fresco y tierno (horas despus del horneado): retrogradacin

de fragmentos de amilosa 2) Staling propiamente dicho: retrogradacin de una cierta proporcin de amilopectina Almidn retrogradado puede ser regelatinizado por calentamiento

Almidn gelatinizado ms susceptible al ataque enzimtico

Almidn retrogradado proporcin no biodisponible almidn resistente (fibra alimentaria)

Hidrlisis del almidn

(qumica o enzimtica)

Glucosa

Disacridos (maltosa, isomaltosa)

Oligosacridos

Dextrinas lmites

Productos de reordenamiento (furfural)

Almidn + n H2O

cido diluido

bajas concentraciones de

almidn

cido fuerte

OC

O

H

Hidrlisis enzimtica

-amilasa

-amilasa

glucoamilasa

ALMIDONES MODIFICADOS

Almidones con sustituciones en grupos OH modifica propiedades funcionales

ALMIDONES TRATADOS CON CIDOS

Pasta concentrada de almidn HCl 1-3%, 12-14 hs neutralizacin filtracin (> T de gelatinizacin, menor viscosidad, geles ms rgidos) Usos: Pastillas de gomas y otras golosinas ALMIDONES HIDROXIETILADOS Esterificacin almidn + alcohol (< T de gelatinizacin, pastas ms claras y fluidas, menos retrogradables) ALMIDONES SUSTITUIDOS CON GRUPOS FOSFATO MONOSTERES, ACETILO, HIDROXIPROPILO, ETC Se modifica grado de asociacin entre molculas por puentes de H (mayor hidratacin, soluciones lmpidas y estables, mayor estabilidad frente a congelado-descongelado)

Entrecruzamiento covalente intermolecular mayor PM enlace dister: POCl o ter: epiclorhidrina

ALMIDONES ENTRECRUZADOS

Mayor o menor T gel (depende del grado de entrecruzamiento)

Menor solubilidad

mayor viscosidad

Producen sistemas ms viscosos en medios cidos

Resisten ciclos congelado-descongelado

FRUCTANOS

FRUCTANOS

Frmula general: GFn

Inulinas: lineales con uniones (21), presentes principalmente en dicotiledneas. Derivan de la 1-kestosa Levanos: lineales, con uniones (26), que se encuentran en un gran nmero de monocotiledneas. Pueden considerarse derivados de la 6-kestosa Mixtos: presentan los dos tipos de enlaces, por lo que resultan ramificados. Presentes en gramneas

Clasificacin

depende de la fuente, clima, condiciones de crecimiento, poca de cultivo y condiciones de almacenamiento

GFn

Inulina (n>6)

05

10

15

20

25

Tri

go

Ce

bo

lla

Pu

err

o

Ajo

Alc

au

cil

Es

prr

ag

o

Ban

an

a

To

pin

am

bu

r

Ach

ico

ria

Yac

n

Sals

if

Mu

rno

ng

% in

ulin

a

Contenido medio de inulina de algunos alimentos vegetales.

Las barras muestran los valores mnimos y mximos encontrados

Presentes en el 15 % de plantas con flores (algunos cereales y principalmente en races como achicoria y tubrculos como topinambur, yacn, etc.)

FRUCTANOS

Solubles en agua caliente

Precipitan por adicin de etanol

Fcilmente hidrolizables (cidos diludos, agua saturada con CO2)

Fructosa tiende a deshidratarse (furfural)

Considerados fibra alimentaria soluble

Usos como aditivos (ventajas tecnolgicas y nutricionales)

Propiedades y usos

extremos no reductores

(16)

extremo

reductor

PS de reserva. Presente en hgado (10%) y msculo (2%)

Glucano 1 4 con ramificaciones 1 6

PM hasta 1 x 105 kDa

Bajos niveles en dietas convencionales

unin (16)

Punto de

ramificacin

unin (14)

Extremos

no

reductores

Extremo

reductor

GLUCGENO

POLISACRIDOS

ESTRUCTURALES

Presentes en la pared celular de plantas

POLISACRIDOS ESTRUCTURALES

vacuola

pared

celular

primaria

intersticio

citoplasma

laminilla

media

Parnquima Tejido no diferenciado

Clulas poligonales grandes

Paredes celulares finas

Fotosntesis y almacenaje

80% en plantas no leosas

Frutas y vegetales

PECTINAS

PECTINAS

HEMICELULOSAS

CELULOSAS

CELULOSA

Compuesto orgnico ms abundante

Alta estabilidad qumica

Insoluble

CELULOSA

Glucano lineal (14)

300

Hidrlisis muy lenta con cidos diluidos (1-2 M)

Puede acelerarse por dispersin en H2SO4 12M (mtodo de Seaman)

No digerible

Alta capacidad de absorcin de agua y ciertos cationes

Fibra insoluble

Derivados tiles como aditivos

CELULOSA

Propiedades y usos

Solubles en agua y/o lcalis

PS NO CELULSICOS

SUSTANCIAS PCTICAS

HEMICELULOSAS

Solubles en agua caliente (agentes

quelantes)

Solubles en lcalis

A

B

C PS cidos solubles en agua

PS neutros insolubles

Polmeros lineales o ramificados conteniendo xilosa, arabinosa, galactosa, manosa, glucosa, cidos glucurnico y galacturnico Pentosanos: hemicelulosas solubles (cereales) PM menores a los de celulosa

HEMICELULOSAS

XILOGLUCANOS

Cadena principal idntica a celulosa con70 a 80% de sustitucin con residuos de D-xilosa unidos mediante enlaces 16 (cadenas laterales pueden incluirresiduos de D-galactosa y L-fucosa)

XILANOS

Abundantes y ampliamente distribuidos en plantas superiores Cadena principal de D-xilosa unidas mediante enlaces 14

Arabinoxilanos : sustituyentes de -L-arabinofuranosa ligados por uniones 13 o cadenas mayores con los residuos de arabinosa conteniendo otros residuos Glucuronoxilanos: sustituyentes de cido 4-O-metil--D-glucurnico unidas mediante enlaces 12 Glucuronoarabinoxilanos: en tejidos lignificados.

Polmeros lineales o ramificados conteniendo xilosa, arabinosa, galactosa, manosa, glucosa, cidos glucurnico y galacturnico

GALACTURONANOS Homogalacturonanos polmeros lineales de 70 a 100 residuos de cido D- galacturnico unidos por enlaces 14. Estos residuos pueden estar esterificados con grupos metilo. cido pctico: GM= 0 Pectina: parcialmente metiladas Ramnogalacturonanos (RG): Polmeros de cido galacturnico y ramnosa, con cadenas laterales de azcares neutros como arabinosa y galactosa

PECTINAS

ARABINANOS

Polmeros ramificados de L-arabinosa 15 y sustituyentes laterales individuales u oligmeros del mismo azcar ligados al C 2 3

GALACTANOS Generalmente presentan uniones 14 y en algunos casos 16, con grados de polimerizacin entre 30 y 60.

ARABINOGALACTANOS

Pueden presentar amplia variacin en la composicin y tipos de unin. En general presentan residuos de galactosa 14 y arabinanos lineales como cadenas laterales ligadas en el C 3 de las unidades de galactosa

A

B

A

homogalacturonano

s

esterificados

A: bloque no ramificado (homogalacturonanos

no esterificados)

B: bloque ramificado (RGI y RGII con

arabinanos, galactanos y arabinogalactanos)

2) L-Rha(1

O

O

COO-

HO

OHO

COO-

HO

OH

O

-OOC

OH

HOO

O

-OOC

OH

HO

Ca2+

SUSTANCIAS PCTICAS (complejo)

POLISACRIDOS AISLADOS

GOMAS

(extractos acuosos de componentes celulares-exudados)

MUCLAGOS

(en clulas especializadas)

De ocurrencia

natural

Aditivos

alimentarios

Conc. < 1%

(controlan propiedades fsicas o agentes de carga)

Derivan de plantas y algas

Pueden ser modificados

POLISACRIDOS AISLADOS

Polisacridos semisintticos

Polmeros de glucosa de estructuras azarosas Ej.

Polidextrosa (E1200)

Fuente

Ejemplos

Aspectos estructurales

Exudados de plantas

Arbiga Ghatti Tragacanto

Heteropolisacricos complejos

altamente ramificados

Semillas

Guar Locusto (algarrobo) Psyllium (ispgula)

Galactomananos Arabinoxilanos

Extractos de plantas

Pectina

Galacturonanos

Polisacridos de algas

Alginatos Agar Carragenina

Uronanos

Galactanos sustitudos

PS modificados

Almidones Pectinas Celulosas

teres, steres

Amidas steres, teres

Microbiales

Xantano

Heteropolisacridos

Estructura de la polidextrosa, R puede ser un H, sorbitol, o continuar la cadena Complejo altamente ramificado con estructura trideimensional que incluye todo tipo de combinaciones de enlaces glicosdicos y del tipo 12, 13, 14 and 16