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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS DEDICATORIA Dedicamos este proyecto a nuestra familia y amistades las cuales nos ayudaron con su apoyo incondicional a ampliar nuestros conocimientos y estar más cerca de nuestras metas profesionales. Esto fue posible primero que nadie con la ayuda de Dios, gracias por otorgarnos la sabiduría y la salud para lograrlo. Gracias a los intercambios y exposiciones de ideas con mis compañeros y amigos de estudios durante el proceso del curso. No quisieramos dejar a nuestra profesora Ing. Lida Sanez Falcon quien nos inspiró a continuar en momentos difíciles para seguir con este trabajo pese a las dificultades que se presenten. 1
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
DEDICATORIA
Dedicamos este proyecto a nuestra familia y
amistades las cuales nos ayudaron con su
apoyo incondicional a ampliar nuestros
conocimientos y estar más cerca de nuestras
metas profesionales. Esto fue posible
primero que nadie con la ayuda de Dios,
gracias por otorgarnos la sabiduría y la salud
para lograrlo. Gracias a los intercambios y
exposiciones de ideas con mis compañeros
y amigos de estudios durante el proceso del
curso. No quisieramos dejar a nuestra
profesora Ing. Lida Sanez Falcon quien nos
inspiró a continuar en momentos difíciles
para seguir con este trabajo pese a las
dificultades que se presenten.
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
INTRODUCCIÓN
Este nombre se derivó de las investigaciones de los primeros químicos,
quienes observaron que al calentar azúcares por un período prologado de
tiempo, en un tubo de ensayo abierto, obtenían un residuo negro, carbón y
gotas de agua condensadas en las paredes del tubo.
Además, el análisis químico de los azúcares y otros carbohidratos indicaron
que contenían únicamente carbono, hidrógeno y oxígeno y muchos de ellos
tenían la fórmula general Cx(H2O)y.
Ahora se sabe que algunos carbohidratos contienen nitrógeno y azufre además
de carbono, hidrógeno y oxígeno. No son compuestos hidratados, como lo son
muchas sales inorgánicas (por ejemplo, el sulfato de cobre pentahidratado—
CuSO4.5H2O—.
Actualmente, el nombre de carbohidratos se utiliza para designar una clase de
compuestos que son aldehídos o cetonas polihidroxiladas, o sustancias que
producen estos compuestos por hidrólisis (reacción con agua). Los
carbohidratos son los principales componentes de casi todas las plantas,
comprenden del 60 al 90% de su masa seca. En contraste, el tejido animal
contiene una cantidad comparativamente pequeña de carbohidratos (por
ejemplo, menos del 1% en el hombre). Los vegetales utilizan los carbohidratos
tanto como fuente de energía así como tejido de sostén, de la misma manera
que los animales emplean las proteínas. Los animales no realizan esta síntesis,
por lo tanto, dependen del reino animal como fuente de estos compuestos
vitales. El hombre, otra especie animal, no solo utiliza carbohidratos en su
alimentación (aproximadamente del 60 al 65% en masa de la dieta mundial),
sino también para su vestimenta (algodón, lino, rayón), habitación (madera),
combustible (madera) y productos de papel (madera).
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
RESUMEN
En este trabajo se a desarrollado los siguientes temas:Carbohidratos. Estructura. Propiedades físicas, químicas y organolépticas.
Reacciones en medio ácido y básico. Caramelización. Reacciones con
compuestos amínicos. N-glucósidos. Compuestos de Heyns y Amadori.
Estados iniciales de la reacción de Reacción Maillard. Productos de
degradación de las desoxiosonas. Reacción de Strecker. Inhibición de la
reacción de Maillard. Reacciones con compuestos hidroxílicos (O-glicósidos)
Oligosacáridos, propiedades, clasificación. Polisacáridos tipos de
conformación, propiedades. Polisacáridos especiales Agar, carragenatos,
gomas arábiga, tragacanto. Pectinas, Almidones, celulosa, dextranos.
Propiedades físicas y químicas. Análisis y detección. Requerimientos
nutricionales. Contenido en los alimentos. Valor calórico.
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
CARBOHIDRATOS
I.- DEFINICIÓN DE CARBOHIDRATO
Los carbohidratos, glúcidos o hidratos de carbono, son biomoléculas ternarias,
relativamente simples constituidas de carbono, hidrógeno y oxígeno, pero
también pueden presentar otros átomos.
Los hidratos de carbono, químicamente son polihidroxialdehídos o
polihidroxiacetonas, o productos derivados de ellos por oxidación, reducción,
sustitución o polimerización. Muchos tienen la fórmula (CH2O)n, que daba a
entender, en su origen, que se trataba de “hidratos de carbonos”.
Estas biomoléculas son las más abundantes en la naturaleza de origen sobre
todo vegetal, los glúcidos proceden de la actividad fotosintética de los
vegetales. Son estas biomoléculas la base de todo el equilibrio trófico o
alimenticio de la materia viva.
Se les considera como elementos comunes existentes en casi todos los
alimentos, tanto de forma natural o como componentes y como ingredientes
artificialmente añadidos. Su uso es muy grande y puede decirse que son muy
consumidos. Tienen diferentes estructuras moleculares, tamaños y formas que
exhiben una variedad de propiedades químicas y físicas
El almidón, la lactosa y la sucrosa (azúcar corriente) son carbohidratos
digeribles por los humanos y ellos junto con la D-glucosa y la D-fructosa
proporcionan casi el 70–80% de la calorías en la dieta humana a lo largo de
todo el mundo
ours meet me in the tower
II.-TIPOS DE CARBOHIDRATOS.
Basándose en su complejidad estructural los carbohidratos se presentan en
varias formas de compuestos: Monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos.
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
2.1.-LOS CARBOHIDRATOS COMPLEJOS
Están hechos de moléculas de azúcar que se extienden juntas en complejas
cadenas largas. Dichos carbohidratos se encuentran en alimentos tales como
guisantes, fríjoles, granos enteros y hortalizas. Tanto los carbohidratos
complejos como los carbohidratos simples se convierten en glucosa en el
cuerpo y son usados como energía. La glucosa es usada en las células del
cuerpo y del cerebro y la que no se utiliza se almacena en el hígado y los
músculos como glucógeno para su uso posterior. Los alimentos que contienen
carbohidratos complejos suministran vitaminas y minerales que son
importantes para la salud de una persona. La mayoría de la ingesta de
carbohidratos debe provenir de los carbohidratos complejos (almidones) y
azúcares naturales en lugar de azúcares procesados y refinados.
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HIDROLISIS
HIDROLISIS
COMPLEJOSSIMPLES
MONOSACARIDOS DISACARIDOS
OLIGOSACARIDOS
POLISACARIDOS
HIDROLISIS
2 moléculasde
monosacáridos
3 a 10 moléculas
de monosacáridos
Más de 10 moléculas
de monosacáridos
CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
2.2.-LOS CARBOHIDRATOS SIMPLES
Son descompuestos rápidamente por el cuerpo para ser usados como energía
y se encuentran en forma natural en alimentos como las frutas, la leche y sus
derivados, al igual que en azúcares procesados y refinados como los dulces, el
azúcar común, los almíbares y las gaseosas. La mayor parte de la ingesta de
carbohidratos debe provenir de carbohidratos complejos (almidones) y
azúcares naturales, en lugar de azúcares procesados o refinados.
III.- MONOSACÁRIDOS
Son azúcares simples monomoleculares (monómeros), constituídos por una
sola unidad de polihidroxialdehido o polihidroxiacetona; por ello no pueden ser
desdoblados en compuestos más sencillos por hidrólisis.
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
3.1.-PROPIEDADES FÍSICAS:
En forma sólida son de color blanco, cristalino, muy soluble en agua e insoluble
en disolventes no polares. La mayoría tienen sabor dulce. Son los azúcares
más sencillos, son aldehídos (aldosas) o cetonas (cetosas) con dos o más
grupos hidroxilo.
Debido a que los hidróxidos son grupos muy polares, todos los monosacáridos
son muy solubles en agua, pueden cristalizar y atraviesan fácilmente las
membranas biológicas.
Los monosacáridos existen habitualmente como isómeros, es decir son
moléculas que tienen la misma fórmula general e empírica, no obstante la
fórmula estructural de las moléculas es muy diferente y les imprime
propiedades físicas y químicas muy distintas; Por ejemplo, la glucosa y la
fructosa tienen la misma fórmula C6H12O6 puesto que contienen los mismos
átomos en las mismas proporciones, pero las fórmulas estructurales para
indicar el ordenamiento espacial de las partes es muy diferente, así mismo el
sabor de la glucosa ni siquiera se aproxima al sabor de la fructosa que es el
monosacáridos más dulce.
Los monosacáridos debido a que presentan uno o varios carbonos asimétricos,
tienen la posibilidad de formar numerosas configuraciones ópticas espaciales
en la cadena hidrocarbonada originando los estereoisomeros (son imágenes
especulares “en un espejo”, una idéntica de la otra), la más frecuente son, D y
L, por sus configuraciones espaciales, derecha a izquierda (D por dextro =
derecha y L por Levo = izquierda). El caso más sencillo es el de la aldotriosa
gliceraldehído, que tiene un carbono asimétrico, lo que da lugar a dos
configuraciones posibles, conocidas como isómeros D y L. Todos los demás
azúcares se consideran estructuralmente deriva-dos D ó L – gliceraldehído, por
lo que se agrupan en las familias D y L.
La serie D comprende todos los monoscáridos en los que el OH del carbono
estereogénico directamente unido al grupo CH2OH terminal está situado a la
derecha en una proyección de Fisher.
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
**Ciclización de los monosacáridos. Mutarrotación
Los monosacáridos son moléculas polifuncionales ya que poseen un grupo
aldehido, o cetóníco, y al menos dos grupos hidroxilos. Como es conocido, los
grupos carbonilos reaccionan en medio ácido para dar acetales:
En el equilibrio entre un aldehido, un hemiacetal y un acetal el aldehido está
favorecido. No ocurre así cuando las moléculas poseen un grupo OH en
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
posición (1,4)o (1,5) a un grupo carbonilo ya que la formación del
hemiacetal cíclico de 5 o 6 miembros está favorecida:
De esta forma los monosacáridos en agua forman hemiacetáles cíclicos;
cuando utilizan el OH del carbono 4, se forma un anillo de 5 miembros (forma
furanósica) mientras que cuando utilizan el OH del carbono 5, se forma un
anillo de 6 miembros (forma piranósica).* En las disoluciones acuosas se
encuentran ambas formas en equilibrio. Al formarse el hemiacetal cíclico
aparece en la molécula un nuevo centro quiral (el carbono carbonílica pasa de
sp2 a sp3) por lo que en cada carbono hemiacetálico hay dos formas
espaciales diferentes. Cuando el grupo OH se encuentra hacia arriba, el
hemiacetal se denomina y cuando está hacia abajo . En los azúcares, a este
carbono se le denomina carbono anomérico y a los dos diastereoisómeros
resultantes de la formación del hemiacetal se le denominan anómeros.
9
C4
OH
R(H)
H
C1
O
H
C1
C5
O
H
OH
R(H)
H
O
OH
O
OH
carbono hemiacetálico
hemiacetales cíclicos
H2O/H+
H2O/H+
O OH
H
O
OH
H
O OH
H
O
OH
H
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
3.2.-PROPIEDADES QUÍMICAS:
Reacciones de oxidación:
Todos los monosacáridos reducen los reactivos de Fehling y de Tollens y
son por lo tanto azúcares reductores. Si estas reacciones sirven para
diferenciar aldehidos de cetonas ¿por qué cetosas y aldosas tienen igual
comportamiento frente a estos reactivos? Ambos reactivos son alcalinos y
el medio básico provoca la isomerización, e incluso la descomposición, de los
azúcares ya que facilitan la formación de la forma enólica:
Las aldosas, pero no las cetosas se oxidan con agua de bromo obteniéndose
un ácido glicónico. Esta reacción permite diferenciar las aldosas de las cetosas
ya que por ser este un medio ácido no se isomerizan los azúcares. La
oxidación con ácido nítrico produce ácidos glicáricos:
10
CHO
C
C
OH
OH
H
H
CHO
C
C OH
HO H
HC
C
CHOH
OH
OHH
CH2OH
C
C
O
OHH
CH2OH
C
C OH
OH
epímeros
enodiol
cetosa
etc
CHO
C
CH2OH
OHH n
COOH
C
CH2OH
OHH n
COOH
C
COOH
OHH n
Br2/H2O
HNO3ácido glicárico
ácido glicónico
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
Oxidación con ácido peryódico:
Los compuestos que contienen dos grupos susceptibles de oxidarse en
carbonos adyacentes se oxidan, con ruptura del enlace carbono-carbono:
Formación de osazonas:
Como todos los aldehidos las aldosas reaccionan con fenilhidracina para dar
fenilhidrazonas. Si se emplea un exceso del reactivo (3:1) se obtienen
osazonas:
Los epímeros producen la misma osazona
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Por cada enlace que se
rompe se incrementa el
grado de oxidación
R CH CH R'
OH OH
R CH CH R'
OH OR"
HIO4
HIO4
R C
O
H R'C
O
H HIO3+
no reaccionaxR CH CH CH
OH OH OH
R' +HIO3R'C
O
HR C
O
HHIO4
HCOOH +
+
+
epímeros
C
C
CH
NNHC6H5
OHH
NNHC6H5
CHO
C
C OH
HO H
H
CHO
C
C
OH
OH
H
H
+ +
C6H5NHNH2
C6H5NH2 NH3
3
dos moles forman la osazona
un mol oxida al grupo OH y se reduceosazona
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
IV.-RESUMEN DE LAS MÁS IMPORTANTES REACCIONES DE LOS MONOSACÁRIDOS:
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O
OH
OHHO
CH2OH
OH
H2O/H+
-D-glucosa
El otro anómero(mutarrotación)
-D-glucosa
O
OH
OHHO
CH2OH
OR
O
OH
OHHO
CH2OH
OH
ROH/H+
Ag+/NH3 X2
oxidación suave
oHOCH2(CHOH)4COOH
un ácido aldónico(forma lactona en medio ácido)
un glicósido(estable en sln neutra o alcalina)
HOOC(CHOH)4COOHoxidación
HNO3
un ácido aldárico(también formalactona en H +)
oxidaciónenzimática
O
OH
OHHO
COOH
OHun ácido urónico
HIO4aldehidos y ácidos
HOCH2(CHOH)4CH2OHH2/cat
un alditol
(CH3CO)2O/NaAc
frío
O
OAc
OAcAcO
CH2OAc
OAc
un penta acetato
(CH3O)2SO2
o CH3I/NaOH
O
OCH3
OCH3CH3O
CH2OCH3
OCH3
eter-acetal
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
V.-CLASIFICACION.
Los monosacáridos se clasifican en: 1). Por el grupo funcional, 2). Por el
número de átomos de carbono en su cadena molecular.
5.1.-POR EL GRUPO FUNCIONAL
Los monosacáridos corrientes tienen el esqueleto hidrocarbonado no
ramificado y todos los átomos de carbono, excepto uno, poseen un grupo
hidroxilo; en el átomo de carbono restante existe un oxígeno carbonílico, que,
como veremos, se halla frecuentemente combinado formando un enlace acetal
o acetaldehído y cetal o cetónico, originando las aldosas y cetosas.
ALDOSAS.- Son monosacáridos cuyo grupo carbonilo se halla al final de la
cadena, originando una función aldehído (-COH), recibiendo el nombre de
aldosas. Son azúcares reductores, a consecuencia del grupo aldehído que es
muy reactivo. Son capaces de reducir en caliente y en medio alcalino al cobre
(II), azul a cobre (I), rojo. Este es el fundamento de las clásicas reacciones de
Fehling y Benedict, entre otras.
El nombre de estos azúcares se hace terminar en “osa”.
D-gliceraldehido D-eritrosa D-treosa D-ribosa D-arabinosa D-xilosa D-lixosa
CETOSAS.- Son monosacáridos cuyo oxígeno carbonilo que forma la función
cetona (= C = O) se encuentra en cualquier otra posesión. El nombre de estos
azúcares se hace terminar frecuentemente en “ulosa”, por ejemplo ribulosa.
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
Dihidroxiacetona D-eritrulosa
D-ribulosa D-xilulosa
D-psicosa D-fructosa D-sorbosa D-tagatosa
5.2.-POR EL NÚMERO DE ÁTOMOS DE CARBONO EN SU CADENA MOLECULAR
Según el número de átomos de carbono que posee la cadena se distinguen los
siguientes monosacáridos.
TRIOSAS.- (C3H6O3) Con tres átomos de carbono en su cadena molecular.
TETROSAS.- (C4H8O4) Con cuatro carbonos en su cadena molecular.
PENTOSAS.- (C5H10O5) Con cinco átomos de carbonos en su cadena
molecular.
HEXOSAS.- (C6H12O6) Con seis átomos de carbonos en la cadena molecular.
HEPTOSAS.- (C7H14O7) Con siete átomos de carbonos en la cadena molecular.
VI.-MONOSACÁRIDOS IMPORTANTES.
TRIOSAS.- Son monosacáridos importantes en el metabolismo celular. Se
forman en el catabolismo anaeróbico de la glucosa.
PENTOSAS.- En este grupo se encuentra azúcares de extremada importancia
en la química de la herencia, son componentes de los ácidos nucleicos: ribosa,
integrantes del ácido ribonucleico (ARN) y ácido desoxirribonucleico (ADN). La
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
ribosa interviene además en la formación de la molécula del adenosintrifosfato
(ATP), y en coenzimas NAD (dinucleotido de nicotinamida y adenina);
flavoproteínas y la coenzima A o ATP.
HEXOSAS.- Estos glúcidos se consideran los más importantes desde el punto
de vista energético y nutricional ya que la mayor parte de los alimentos están
constituidos por ellos, las principales son:
Glucosa.- Es la hexosa más común en los organismos de todos los reinos de
los seres vivos, y se considera la más importante fuente de energía y material
formativo para la estructura de las células.
La glucosa en el organismo humano se encuentra en el plasma sanguíneo en
una concentración aproximada de 0,15%, y está regulada estrictamente por un
complejo mecanismo que comprende el sistema nervioso, el hígado, páncreas,
suprarrenales y la hipófisis. Las células cerebrales son particularmente
sensibles a la glucosa y, por debajo de cierta concentración se daña su función,
por ello una disminución importante en glucosa en la sangre suele provocar
convulsiones e inconsciencia y, quizás, hasta la muerte. Los alimentos ricos en
glucosa proporcionan energía rápidamente, porque ésta se disuelve con
facilidad en agua y por su tamaño molecular puede pasar por las membranas
biológicas y penetrar en las células donde se metaboliza.
Galactosa.- Proviene de la hidrólisis de la lactosa que es el azúcar de la leche.
La fórmula estructural de la galactosa difiere de la glucosa porque hay una
pequeña diferencia en el arreglo de los átomos. La galactosa en el hígado es
fácilmente convertida en glucosa y metabolizada posteriormente de ésta
manera, sin embargo algunos bebes sufren el trastorno denominado
galactosemia, debido a que ha heredado una incapacidad para convertir la
galactosa en glucosa, y a consecuencia de esta incapacidad metabólica
enferma.
Fructosa.- Es el más dulce de los monosacáridos: tiene la misma composición
química de la glucosa, pero con un grupo cetona (= C = O) en el carbono 2,
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
en lugar del grupo aldehído. Este azúcar se origina por el desdoblamiento de la
sacarosa (disacárido) y en el organismo se puede transformar en glucosa. En
los vegetales se encuentra en forma libre.
VII.-MONOSACÁRIDOS DERIVADOS.
D-glucuronato
Un derivado carboxílico de la glucosa D-glucuronato, que forma parte de los
glucurónidos y
está presente en los glucosaminoglucanos.
-D-glucuronato
AMINOAZÚCARES
Diversos grupos hidroxilo de los monosacáridos se pueden sustituir por grupos
amino. Entre las más conocidas están la Glucosamina (2-amino-2-desoxi-D-
glucosa) y la galactosamina (2-amino-2-desoxi-D-galactosa).
-D-glucosamina -D-galactosamina
AMINOAZÚCARES ÁCIDOS
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
El ácido N-acetilmurámico, derivado de la N-acetil-glucosamina, participa en la
formación de
las paredes bacterianas y asegura así su rigidez.
N-acetilmurámico
ÁCIDOS SIÁLICOS
El ácido neuramínico es una cetosa de nueve átomos de carbono que resulta
de la condensación del ácido pirúvico con la D-manosamina. El ácido
neuramínico no existe en estado libre, sino que siempre se presenta
combinado (N-acetil, N-glucosil, O-acetil, O-glucosil). Estas combinaciones
constituyen los ácidos siálicos.
Los ácidos siálicos son de gran interés en biología. Intervienen en la formación
de las glucopro-
teínas así como de los glucolípidos de las membranas celulares.
Ácido L-ascórbico
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
El ácido L-ascórbico es la vitamina C y es un compuesto muy reductor
DESOXIAZÚCARES
Son azúcares en los que se ha sido eliminado el oxígeno de un grupo hidroxilo, dejando
el hidrógeno. Entre los desoxiazúcuras tenemos 2-desoxirribosa es uno de los
componentes fundamentales del ADN
L-fucosa (6-desoxi-L-galactosa), forma parte de los poliósidos de la leche y las
glucoproteínas. L-ramnosa (6-desoxi-L-manosa) está presente en la pared de
algunas células bacterianas y vegetales
INOSITOLES O CICLITOLES
Los inositoles o ciclitoles son derivados del ciclohexano en los cuales un
hidrógeno de
cada carbono ha sido reemplazado por un grupo hidroxilo.
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
Mioinositol
VIII.-QUÍMICA DE LA CARAMELIZACIÓN
Como consecuencia de la desestabilización térmica de los azucares aparecen
dos grupos diferentes de compuestos:
Compuestos de bajo peso molecular, formados por deshidratación y
ciclación. Constituyen entre el 10-5% del total y entre ellos se
encuentran carbociclicos y piranonas, muchos de ellos volátiles y
responsables del olor y sabor típicos del caramelo. También aparecen 5
hydroximetil-furfural (HMF) y hydroxiacetil-furano (HAF) que al
polimerizar dan los colorantes característicos.
Polímeros de azúcares de tipo muy variado y complejo. Forman entre el
90-95% del total y en su mayoría son polidextrosas, oligosacáridos de
glucosa. Sin embargo los productos más típicos de la caramelización
son los dianhídridos de fructosa (DAF) o mixtos de fructosa y glucosa.
El intervalo de temperatura en el que se produce una caramelización correcta
es bastante estrecho. A partir de 170˚C, empieza la aparición de sustancias
amargas como consecuencia del comienzo de la carbonización
8.1.-REACCIONES DE CARAMELIZACIÓN
Es una serie compleja de reacciones que comienza cuando los azúcares se
calientan por encima de los 150˚C. Aunque es frecuente partir de sacarosa,
que por acción del calor se hidroliza y se descompone en glucosa y
fructosa, reacciones muy similares tienen lugar a partir de otros azúcares o
de mezclas de varios
19
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
20
165°Ccaramelizacióncorrecta
145Oc comienza la caramelización
175°Ccomienzo de carbonización
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
8.2.-FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CARAMELIZACIÓN.
El tipo de azúcar utilizado como materia prima, la presencia o ausencia de
pequeñas cantidades de vinagre o zumo de limón como catalizadores, la
temperatura máxima alcanzada durante la caramelización y el tipo de
calentamiento utilizado, influyen en las proporciones y tipos concretos de
moléculas obtenidas, tanto en la fracción volátil como en la que tiende a
polimerizar. Se ha sugerido que estas diferencias serían la causa de las sutiles
diferencias de flavor y propiedades organolépticas en general que se logran en
diferentes recetas tradicionales.
El pH del proceso también interviene, aumentando la velocidad a la que se
produce la caramelización, y reduciendo la rapidez de solidificación en el
enfriamiento. Por esta razón se suele añadir al azucar unas gotas de zumo de
limón.
Con pH ácido la caramelización ocurre más deprisa y comienza a menor
temperatura; por ello es necesario vigilar más atentamente que no se
produzca un calentamiento excesivo (más de 170˚C), que provocaría el
comienzo de la carbonización.
Por otra parte el pH ácido hace más lenta la solidificación y disminuye la
viscosidad del producto.
IX.- REACCIÓN DE MAILLARD
Con este nombre se designa un grupo muy complejo de transformaciones que
traen consigo la producción de melanoidinas coloreadas que van desde
amarillo claro hasta café oscuro, o incluso negro; para que se lleven a cabo se
requiere de un azúcar reductor (cetosa o aldosa) y un grupo amino libre
proveniente de un aminoácido o de una proteína.
Al principio se forman aldosaminas (compuestos de Heyns) y cetosaminas
(compuestos de Amadori), estos productos apenas tienen color.
.Aldosaminas y cetosaminas se transforman en premelanoidinas, cuyos colores
y aromas son variados y apreciados por los consumidores.
Están en el origen del olor a "tostado" de los alimentos.
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
Se constituyen los polímeros marrones, llamados melanoidinas.
Las melanoidinas, que tienen un peso molecular elevado, no atraviesan la
mucosa intestinal, a no ser que se este produciendo hiperpermeabilidad
intestinal por disyunción de enterocitos.
Estas grandes moléculas cuando han atravesado la barrera intestinal, se
acumulan en el medio extracelular. Suelen ser insolubles en agua y resistentes
a enzimas proteolíticas, así mismo, la lejía o detergentes no pueden romperlos.
Se crean sustancias con efecto mutágeno.
Estas reacciones las observó por vez primera el químico francés Maillard, en
1913, pero no fue sino hasta 1953 cuando se aclaró su mecanismo general.
El característico y deseado color de la costra de los alimentos horneados se
debe a esta reacción, al igual que el de loS diversos postres a base de leche;
sin embargo, es indeseable en otros productos, como en las leches evaporadas
y azucaradas y en algunos jugos concentrados.
Aunque esta reacción se puede efectuar en diferentes condiciones, está
principalmente influenciada por los siguientes parámetros:
a) A pH alcalino se incrementa la velocidad y alcanza un máximo a pH
10; sin embargo, hay que recordar que existen muy pocos alimentos en forma
natural Con pH > 7 (Como el huevo). Por lo contrario, el mecanismo se inhibe
en condiciones muy ácidas que normalmente no se encuentran en los
alimentos.
b) Las temperaturas elevadas también la aceleran, pero debido a que su
energía de activación es baja, también se observa hasta en condiciones de
refrigeración. En términos generales, la Ea es del orden de 16 a 30 kcal/mo1, y
el valor de su coeficiente de temperatura. Qln (en el intervalo de 0 a 70°C). Es
de 2 a 3; es decir por cada 10 oCde aumento, la velocidad se incrementa de
dos a tres veces. En el caso del encafecimiento del jugo de manzana de 65 a
75° Brix, la Ea es de 16.4 a 19.3 kcal/mol, 82 mientras que para la pera es de
21.9 kcal/mo1.9 En sistemas modelo de caseína-glucosa se sigue una relación
lineal entre la temperatura y la velocidad de reacción en un intervalo de 0 a 90°
C. de acuerdo con la ecuación de Arrhenius. Igualmente, este mecanismo se
22
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
ajusta a un modelo de primer orden aparente en el jugo de manzana,
dependiente de la temperatura, la composición y los sólidos solubles.
c) Otro factor importante es la actividad acuosa por lo que los alimentos
de humedad intermedia Son los más propensos; en la figura 1.7 se observa
que los valores de a" de 0.6 a 0.9 Son los que más la favorecen: una actividad
acuosa menor no permite la movilidad de los reactantes y se inhibe el
mecanismo. Y una mayor produce el mismo efecto ya que el agua por ser el
producto de la propia reacción, ejerce una acción inhibidora, de acuerdo con la
Ley de acción de masas.Ya que diluye los reactantes.
d) El tipo de aminoácido es decisivo puesto que éstos serán más
reactivos en la medida en que se incremente el tamaño de la cadena y tengan
más de un grupo amino. Por esta razón, la lisina, Con su amino en posición E:
es el más activo; también pueden intervenir otros, como la arginina, la histidina
y el triptofano. Se sabe que en los sistemas modelo de glucosa-aminoácido. La
velocidad se incrementa con los aminoácidos cuyo grupo a mi no está más
alejado del carboxilo. El aspartamo es un dipéptido y1ambién está sujeto a
estos cambios; Con la glucosa presenta una energía de activación de 22
kcal/m01 y un valor de Qln de 2.4.79
e) Los azúcares reductores que más favorecen la reacción de Maillard
Son en primer término las pentosas y. en un segundo término las hexosas;
asimismo las aldosas actúan más fácilmente que las cetosas, y los
monosacáridos son más efectivos que los disacáridos. Con base en esto y en
términos generales, la xilosa es el azúcar más activo, seguido de la galactosa;
la glucosa la fructosa la lactosa y la maltosa; por su parte la sacarosa por no
tener poder reductor no interviene a menos que se hidrolice previamente, lo
cual es muy sencillo. Este ordenamiento no es estricto, ya que en sistemas
específicos, como el freído de papas, la fructosa es más activa que la glucosa,
y en otros esta situación se invierte. Los ácidos nucleicos también intervienen
porque contienen ribosa que es altamente reactiva. En los sistemas modelo de
caseína se ha demostrado que esta transformación se lleva a cabo a diferentes
velocidades de acuerdo con el azúcar que se emplea.
23
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
f) Los metales como el cobre y el hierro tienen un efecto catalizador
sobre la formación de las melanoidinas, lo que indica el carácter de oxidación-
reducción de la última etapa de este mecanismo. El oxígeno y las radiaciones
electromagnéticas actúan de manera semejante. La ausencia de estos agentes
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
(metales, luz y oxígeno) no previene el inicio de la reacción ya que sólo
favorecen la polimerización final.
Mbb n
La reacción de Maillard se lleva a cabo de manera muy compleja mediante un
gran número de mecanismos que incluyen la posible producción de radicales
libres; en la figura 2.15 se muestra el diagrama característico de este proceso,
de acuerdo con los primeros trabajos de Hodge, que resume las posibles rutas
que siguen los reactantes. Con base en esto, se ha dividido en cuatro
principales etapas: condensación del azúcar reductor con el grupo amino;
transposición de los productos de condensación; reacción de los productos de
la transposición, y polimerización y formación de sustancias coloreadas.
Condensación del azúcar reductor con el grupo amino. Este inicio consiste en
que el carbonilo libre de un azúcar reductor se condensa con el grupo amino
libre de un aminoácido o de una proteína. Es preciso recordar que los grupos a
mi no que intervienen en un enlace peptídico no están libres y por tanto no
actúan en este mecanismo.
El azúcar debe tener una estructura abierta para que su carbonilo sea atacado
nucleofilicamente por el par de electrones del nitrógeno del grupo amino, y
formar así la base de Schiff correspondiente:
A su vez, la base de Schiff se cicla y genera una glucosilamina que puede ser,
según intervenga una aldosa o una cetosa, alsosamina o cetosamina,
respectivamente. Por ejemplo, si ésta proviene de la glucosa y la glicina, el
compuesto resultante se llamaría glucosil-glicina:
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
Debido a que existen más aldosas que cetosas, generalmente se producen
glucosilaminas; sin embargo, la fructosa, aunque con mayor dificultad, también
puede condensarse y formar la fructosilamina correspondiente:
Hasta este momento no hay producción de sustancias coloreadas ni de
compuestos insaturados que absorban radiaciones, por lo que no se puede
medir espectroscópicamente la intensidad de la reacción. En sistemas modelo
se ha observado que el pH se reduce por el bloqueo del grupo amino por parte
del azúcar.
Transposición de los productos de condensación. Tanto las aldosaminas como
las cetosaminas hasta ahora producidas, son inestables y están sujetas a
diversos cambios químicos; las primeras se isomerizan a cetosas por el
mecanismo de Amadori, mientras que las segundas se transforman en
aldosas por la transposición de Heyns. Por ejemplo, la glucosilamina cambia
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
a una fructosamina o 1-amino-1-desoxifructosa, mientras que las cetosilaminas
a 2-amino-2-desoxialdosa. Las dos isomerizaciones son reversibles y hasta
aquí no se sintetizan todavía sustancias coloreadas. En la figura 2.16 se
muestran estas dos transposiciones.
La transposición de Amadori ha sido aceptada desde que Hodge la propuso en
1953; sin embargo, en los últimos años se ha sugerido un nuevo mecanismo
que implica la fragmentación de los azúcares y la producción de radicales
libres, previamente a dicha transposición. Con base en esto, se ha visto que,
en un sistema modelo de caseína-glucosa, los antioxidantes que se usan para
los lípidos, tales como a-tocoferol, butilhidroxianisol, butilhidroxitolueno y galato
de propilo, controlan el oscurecimiento por1a reacción de Maillard y la pérdida
de lisina.
Reacción de los productos de la transposición. De acuerdo con el pH, la
actividad acuosa y la temperatura, los compuestos formados pueden sufrir
modificaciones muy profundas. En esta fase aparecen algunos olores, se
incrementa el poder reductor, se observan ligeras tonalidades amarillas y
aumenta la absorción de las radiaciones ultravioleta.
Las principales reacciones que suceden son de deshidratación de los azúcares
por isomerización enólica, con lo cual se sintetiza furfural y sus derivados, así
como reductonas y dehidrorreductonas, ambas con un alto poder reductor;
también se producen compuestos como el maltol, el etilmaltol y el acetil-furano,
que son los que producen el aroma del pan.
Además de la deshidratación, se presentan igualmente mecanismos de
fragmentación de los azúcares enólicos, con lo cual se favorece la síntesis de
un gran número de compuestos de peso molecular bajo, como aldehídos,
cetonas, ácidos y alcoholes de dos a cuatro átomos de carbono. Entre éstos se
encuentra el gliceraldehído, el piruvaldehído, el acetol, la acetoína y el diacetilo,
todos con un olor característico.
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
La mayoría de las sustancias formadas son insaturadas y muy reactivas, por lo
que a su vez siguen diversas rutas químicas que dependen de las condiciones
de acidez, temperatura, etc. que prevalezcan.
A manera de ejemplo, en la figura 2.17 se observan dos mecanismos de
transformación que puede seguir una cetosamina; mediante deshidrataciones,
isomerizaciones y desaminaciones se generan otros compuestos insaturados
también inestables, como las osulonas
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
(3,4-didesoxi-3-enohexosona) y las desoxiosulosas (3-desoxihexosona); éstos
también reaccionan con aminoácidos por medio de la llamada degradación de
Strecker y producen un aldehído con un átomo de carbono menos que el
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
aminoácido, CO2 y nuevas sustancias carbonílicas. Si la 3-desoxihexosona
actuara sobre la glicina se tendría:
El formaldehído puede a su vez condensarse con grupos amino para así iniciar
la reacción de Maillard. La producción de CO2 se ha empleado para cuantificar
el grado de avance de estas transformaciones. El mecanismo de Strecker por
sí solo no sintetiza compuestos coloreados, sino muchos aldehídos de bajo
peso molecular que contribuyen a retroalimentar la reacción, además de
producir los olores típicos. Cabe indicar que este mismo mecanismo es el
responsable de la producción de pirazinas y de otras moléculas con un alto
poder odorifico, como las que se encuentran en el café y el cacao. Por esta
razón, la industria de los saborizantes sintéticos emplea la degradación de
Stnecker en forma controlada para elaborar compuestos, o mezclas de éstos,
que imitan determinados sabores; se sabe que el calentamiento de un cierto
aminoácido con glucosa genera olores muy característicos.
Polimerización .v formación de sustancias coloreadas. La fase final de esta
reacción es la polimerización de un gran número de compuestos insaturados
que trae consigo la síntesis de las sustancias coloreadas llamadas
melanoidinas; a pesar de que su concentración es baja, ejercen un efecto muy
marcado en la apariencia del alimento. El color se debe a una amplia absorción
del espectro visible por parte de diversos cromóforos. Para la síntesis del
polímero influyen decididamente algunas moléculas como el furfural, el
hidroximetil-furfural, las osulosas, las desoxiosulosas, los aldehídos, las
pirazinas, los imidazoles, las cetonas y las reductonas; como muchos de ellos
contienen grupos carbonilos, se favorece la condensación aldólica:
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
A su vez, estos dímeros pueden seguir polimerizándose con otros aldehídos
libres o con grupos amino.
La estructura química de las melanoidinas es muy compleja; los estudios
espectrofotométricos han demostrado la presencia de muchos dobles enlaces
de aminoácidos y de distintos grupos heterocíclicos. La mayoría de ellas tienen
su máxima absorción a 420 o 490 nm, por lo cual pueden ser cuantificadas a
estas longitudes de onda. Igualmente, mediante sus espectros en el infrarrojo o
en el ultravioleta se ha podido seguir el curso de su formación. Sólo las de bajo
peso molecular son solubles en agua.
Como se puede deducir, el número de compuestos que se generan en la
reacción de Maillard en su conjunto es muy grande; muchos de ellos contienen
grupos aldehído y grupos cetona por lo que muestran una capacidad reductora
muy alta, y en los sistemas modelo se ha podido demostrar su efecto
antioxidante en lípidos insaturados;47 éste es el caso de los productos de peso
molecular de más de 1 000 que resultan de la histidina y la glucosa y que
probablemente, debido a la presencia de radicales libres, evitan la oxidación de
grasas. Esta acción también se ha observado en diversos alimentos, tales
como dulces, aderezos y leche en polvo; o pero no en el pescado congelado.
Se ha señalado también que estos mismos compuestos presentan propiedades
antagonistas con algunos nutrimentos, además de que son tóxicos y
mutagénicos.
En la figura 2.18 se muestran los compuestos y los grupos de sustancias que
se han identificado en sistemas modelo con sólo calentar azúcares y
aminoácidos.
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
X.-CONTROL DE LA REACCIÓN DE OSCURECIMIENTO
Como ya se indicó, los factores que más influyen en esta reacción son el pH, la
temperatura, la actividad acuosa, el tipo de aminoácido y de azúcar, los
metales y el oxígeno. En sistemas modelo de laboratorio se pueden manipular
todos estos parámetros de tal manera que su velocidad sea controlable; sin
embargo en un alimento con toda la complejidad química que presenta sólo es
posible modificarlos moderadamente.
La reducción del pH, de la temperatura y de la actividad acuosa inhiben esta
reacción considerablemente, aunque en ocasiones lograr esto resulta imposible
técnica y económicamente. En los huevos deshidratados se puede añadir
ácidos o eliminar la glucosa por la acción de la enzima glucosa oxidasa (véase
el capítulo 5).
Hasta la fecha, el procedimiento más común de control se hace mediante la
adición de sulfitos, metabisulfitos, bisulfitos o anhídrido sulfuroso siempre y
cuando el alimento lo permita, como es el caso de las frutas deshidratadas;
éstos se deben añadir antes de que se
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
inicie la reacción, ya que de otra manera no surten efecto. Se considera que
estos compuestos actúan con los grupos aldehído, las osulosas y
desoxiosulosas, evitando que intervengan en reacciones subsecuentes;
además, su carácter reductor inhibe los pasos finales de la polimerización:
Los sulfitos también se emplean para el control microbiano y su efecto sólo es
notorio cuando existe una cantidad libre que verdaderamente actúe sobre los
microorganismos; si el alimento contiene azúcares reductores, parte de la
concentración de estos agentes se perderá porque reacciona con los
carbohidratos y se reducirá la proporción que funciona como conservador.
Recientemente se ha adjudicado un efecto tóxico a los sulfitos (véase el
capítulo 9) y se ha tratado de sustituirlos sin 'ningún éxito. Existen muchos
compuestos que a nivel de laboratorio inhiben el mecanismo de Maillard,
pero la mayoría de ellos, como por ejemplo, la dimedona, los cianuros, la
hidroxilamina, las hidrazinas, los mercaptanos, los bromuros y las sales de
estaño, o son muy tóxicos, o confieren olores indeseables.
Un método adecuado para el control es la optimación de los procesos térmicos.
Éste es el caso de la deshidratación de las papas, que se puede efectuar de tal
manera que favorezca las transferencias de calor y de masa sin que ocurra un
oscurecimiento.
Otra forma es mediante la reducción de los azúcares reductores de estos
tubérculos, que se logra almacenándolos en condiciones adecuadas antes de
su freído.
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
XI.-EFECTOS DAÑINOS DEL OSCURECIMIENTO
Además de los colores y olores indeseables, esta reacción reduce el valor
nutritivo del alimento ya que se pierden aminoácidos y vitaminas y se generan
compuestos que pueden ser tóxicos; las propiedades funcionales de las
proteínas, como la solubilidad, el espumado y la emulsificación, también se
reducen.
La lisina es uno de los aminoácidos indispensables más importantes que se
encuentra escasamente en los cereales; en algunos países como México cuya
dieta se basa en el maíz, esta reacción es de una importancia particular ya que
cualquier disminución de este compuesto afecta el ya reducido valor nutritivo
del cereal. Existen muchos trabajos que muestran que la pérdida de lisina, o su
conversión a una forma biológicamente indisponible, reducen la relación de
eficiencia proteínica. La simple condensación azúcar-Iisina hace que este
aminoácido se vuelva indisponible y que, por lo tanto, no pueda utilizarse en la
síntesis de otras proteínas; es decir, no es necesario que el alimento desarrolle
los compuestos coloreados finales para que se pierdan los aminoácidos
indispensables.
Se ha observado que la tripsina sólo ataca parcialmente las proteínas que han
sufrido este tipo de transformación, sobre todo en los enlaces peptídicos
cercanos a donde sucede la condensación azúcar-aminoácido. Los productos
lácteos son en particular muy susceptibles debido a su alto contenido de
lactosa y de lisina y pueden propiciar la reacción incluso en condiciones de
refrigeración. Se ha visto que en el suero de la leche la aparición de
compuestos coloreados va acompañada de una reducción de la lisina
disponible; esto mismo se ha observado en sistemas modelo de caseína-
glucosa-glicerol (Fig. 2.19).
Ciertas pruebas de laboratorio han demostrado que las ratas alimentadas a
base de caseína adicionada con 0.2% del producto resultante del
calentamiento de una mezcla de glucosa y lisina, reducen su capacidad de
retención de nitrógeno de 49 a 33%, con una pérdida de peso. En algunos
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
países es costumbre añadir lisina a los productos que llevan a cabo esta
reacción, para restablecer así el contenido original del aminoácido.
En los últimos años se ha despertado un gran interés por la actividad
mutagénica que presentan algunas sustancias que se generan en esta
reacción y en la pirólisis de los hidratos de carbono. Se ha visto que su
concentración es paralela a la intensidad ya la producción del colores y que se
sintetizan más fácilmente cuando la lisina está en proporción equimolecular en
presencia de ribosa que cuando está en presencia de glucosa en un sistema
modelo a lOO°C. Cabe recordar que la ribosa abunda en el pescado y en las
carnes blancas y rojas por lo que se considera que en estos productos es
donde más fácilmente se pueden sintetizar los compuestos mutagénicos.
XII.-OLIGOSACÁRIDOS
Los oligosacáridos son polímeros de monosacáridos con un número de unidades monoméricas entre 2 y 10. Los oligosacáridos más presentes en la naturaleza son la inulina, la oligofructosa (fructooligosacáridos) y los galactooligosacáridos.
La inulina y oligofructosa están formados por cadenas de fructosa que pueden terminar en glucosa o fructosa. Están presentes en muchos vegetales: achicoria, cebolla, puerro, ajo, plátano, alcachofa, etc.
Los galactooligosacáridos están formados por cadenas de galactosa y están presentes en la leche y en algunas plantas.
Los oligosacáridos forman parte de los glucolípidos y glucoproteínas que se encuentran en la superficie externa de la membrana plasmática y por lo tanto tienen una gran importancia en las funciones de reconocimiento celular.
.Los oligosacáridos son polímeros de hasta 20 unidades de monosacáridos. La unión de los monosacáridos tiene lugar mediante enlaces glicosídicos, un tipo concreto de enlace acetálico. Los más abundantes son los disacáridos, oligosacáridos formados por dos monosacáridos, iguales o distintos. Los disacáridos pueden seguir uniéndose a otros monosacáridos por medio de enlaces glicosídicos:
1. si el disacárido es reductor, se unirá a otros monosacáridos por medio del OH de su carbono anomérico o de cualquier OH alcohólico
2. si no es reductor, se unirá únicamente por medio de grupos OH alcohólicos
Así se forman los trisacáridos, tetrasacáridos, o en general, oligosacáridos. La cadena de oligosacáridos no tiene que ser necesariamente lineal, y de hecho,
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
con mucha frecuencia se encuentran en la Naturaleza oligosacáridos y polisacáridos ramificados.
Se ha establecido arbitrariamente un límite de 20 unidades para definir a los oligosacáridos. Por encima de este valor se habla de polisacáridos.
Los oligosacáridos suelen estar unidos covalentemente a proteínas o a lípidos formando glicoproteínas y glicolípidos.
Los oligosacáridos pueden unirse a las proteínas de dos formas:
mediante un enlace N-glicosídico a un grupo amida de la cadena lateral del aminoácido asparagina
mediante un enlace O-glicosídico a un grupo OH de la cadena lateral de los aminoácidos serina o treonina.
Unión N-glicosídica a una proteína Unión O-glicosídica a una proteína
Los oligosacáridos se unen a los lípidos mediante un enlace O-glicosídico a un grupo OH del lípido. La figura izquierda de la tabla inferior muestra un oligosacárido unido a un fosfolípido. La unión y la estructura del oligosacárido son de tal manera que éste no presenta ningún grupo reductor libre. En la composición del oligosacárido suelen formar parte monosacáridos como: D-glucosa, D-galactosa, D-manosa, N-acetil-D-glucosamina, N-acetil-D-galactosamina, ácido siálico y fucosa.Los oligosacáridos que forman parte de los glicolípidos y glicoproteínas que se encuentran en la superficie externa de la membrana plasmática (figura derecha de la tabla superior) tienen una gran importancia en las funciones de reconocimiento en superficie.
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
Los
oligosacáridos también cumplen funciones importantes cuando forman parte de las glicoproteínas solubles del citoplasma.
12.1.-FUNCIONES DE LOS OLIGOSÁCARIDOS EN DISOLUCIÓN
La molécula representada en la figura izquierda de la tabla inferior corresponde a una proteína soluble, la glucoamilasa de Aspergillus awamorii (código PDB = 3GLY). Presenta azúcares O-glicosiladas a residuos de Ser o Thr (resaltados en color verde) y oligosacáridos N-glicosilados a residuos de Asn (resaltados en color azul).
Entre las funciones que llevan a cabo los oligosacáridos unidos a proteínas que se encuentran disueltas en el citoplasma celular caben destacar:
1. Función estructural : La presencia del oligosacárido puede participar en el proceso de plegamiento correcto de la molécula, como en el caso de la inmunoglobulina G (Figura derecha de la tabla superior). Además, confiere mayor estabilidad a las proteínas de membrana, ya que al ser muy polares, facilitan su interacción con el medio (Figura izquierda de la tabla superior).
2. En muchos casos, el oligosacárido que se une a la estructura de la proteína determina el destino de la proteína sintetizada (targeting): glicoproteína de la membrana, proteína de secreción o proteína específica de un orgánulo determinado (figura inferior).
3. Los residuos de ácido siálico, además de aportar numerosas cargas negativas a las proteínas, también las protegen de la acción de proteasas (proteínas que destruyen otras proteínas).
4. En los peces que habitan en latitudes polares, existe una proteína anticongelante (Figura central de la tabla superior), presente en elevada concentración en los líquidos corporales de estos animales, y que se une a una gran cantidad de residuos de carbohidrato.
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
INULINA
Es el nombre con el que se designa a una familia de glúcidos complejos (polisacáridos), compuestos de cadenas moleculares de fructosa. Es por lo tanto un fructosano o fructano, que se encuentran generalmente en las raíces, tubérculos y rizomas de ciertas plantas fanerógamas (por ejemplo el yacón) en forma de sustancias de reserva. Forma parte de la fibra alimentaria.
La inulina libera fructosa durante la digestión, aunque en pequeña proporción, ya que el organismo humano carece de enzimas específicas para degradarla, y es bien tolerada por los diabéticos gracias a que no precisa de la hormona insulina para su metabolismo.
Además, medicinalmente la inulina es una sustancia muy útil ya que al no ser degradada por enzimas endógenas, y al filtrar a nivel glomerular sin ser excretado ni reabsorbido a nivel tubular, suele utilizarse para evaluar la funcion renal a nivel de glomérulo.
ALIMENTOS PROCESADOS
La inulina está comenzando a utilizarse de manera creciente en alimentos, debido a sus inusuales características nutricionales y en especial a sus propiedades como ingrediente alimentario (según la legislación europea, no es un aditivo alimentario7 ). Propiedades que van desde un sabor moderadamente dulce en los miembros mas sencillos de la familia, hasta los mas complejos que pueden servir como sucedáneos de harinas; pasando por una enorme cantidad de compuestos de mediana complejidad sin sabor y con una textura y palatabilidad muy similar a la de las grasas (a las que de hecho reemplaza en numerosos productos de bajas calorías, en especial lácteos y helados).
Estas propiedades son particularmente ventajosas debido a que la inulina contiene entre un tercio y un cuarto de las calorías del azúcar y entre un sexto y un noveno de las calorías de las grasas.
Además incrementa la absorcion de calcio y posiblemente también de magnesio, sumado al hecho de que promueve la flora intestinal beneficiosa.
Produce un impacto mínimo en el azúcar sanguíneo, regulariza el transito intestinal y ayuda a mejorar la calidad de vida de las personas con síndrome de colon irritable.
XIII.-POLISACÁRIDOS
Frecuentemente son compuestos amorfos, insolubles e insípidos, con masas molares sumamente grandesLos polisacáridos son biomoléculas formadas por la unión de una gran cantidad de monosacáridos. Se encuadran entre los
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
glúcidos, y cumplen funciones diversas, sobre todo de reserva energética y estructural.
Los polisacáridos son polímeros, cuyos monómeros constituyentes son monosacáridos, los cuales se unen repetitivamente mediante enlaces glucosídicos. Estos compuestos llegan a tener un peso molecular muy elevado, que depende del número de residuos o unidades de monosacáridos que participen en su estructura. Este número es casi siempre indeterminado, variable dentro de unos márgenes, a diferencia de lo que ocurre con biopolímeros informativos, como el ADN o los polipéptidos de las proteínas, que tienen en su cadena un número fijo de piezas, además de una secuencia específica.
Los polisacáridos pueden descomponerse, por hidrólisis de los enlaces glucosídicos entre residuos, en polisacáridos más pequeños, así como en disacáridos o monosacáridos. Su digestión dentro de las células, o en las cavidades digestivas, consiste en una hidrólisis catalizada por enzimas digestivas (hidrolasas) llamadas genéricamente glucosidasas, que son específicas para determinados polisacáridos y, sobre todo, para determinados tipos de enlace glucosídico. Así, por ejemplo, las enzimas que hidrolizan el almidón, cuyos enlaces son del tipo llamado α(1→4), no pueden descomponer la celulosa, cuyos enlaces son de tipo β(1→4), aunque en los dos casos el monosacárido sea el mismo. Las glucosidasas que digieren los polisacáridos, que pueden llamarse polisacarasas, rompen en general uno de cada dos enlaces, liberando así disacáridos y dejando que otras enzimas completen luego el trabajo.
En la formación de cada enlace glucosídico «sobra» una molécula de agua, igual que en su ruptura por hidrólisis se consume una molécula de agua, así que en una cadena hecha de n monosacáridos, habrá n-1 enlaces glucosídicos. Partiendo de que la fórmula general, no sin excepciones, de los monosacáridos es
CxH2xOx
se deduce fácilmente que los polisacáridos responderán casi siempre a la fórmula general:
Cx(H2O)x–1
13.1.-CLASIFICACIÓN DE LOS POLISACÁRIDOS
Para la clasificación de los polisacáridos, se acude a uno de dos criterios, el funcional, que es el más difundido, o el químico, que se atiene a su estructura y composición.
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
SEGÚN LA FUNCIÓN BIOLÓGICA
Según la función biológica, podemos clasificar los polisacáridos en los siguientes grupos:
POLISACÁRIDOS DE RESERVA
Los polisacáridos de reserva representan una forma de almacenar azúcares sin crear por ello un problema osmótico. La principal molécula proveedora de energía para las células de los seres vivos es la glucosa. Su almacenamiento como molécula libre, dado que es una molécula pequeña y muy soluble, daría lugar a severos problemas osmóticos y de viscosidad, incompatibles con la vida celular. Los organismos mantienen entonces sólo mínimas cantidades, y muy controladas, de glucosa libre, prefiriendo almacenarla como polímero. La concentración osmótica depende del número de moléculas, y no de su masa, así que la célula puede, de esta forma, almacenar enormes cantidades sin problemas.
Es de destacar que los polisacáridos de reserva no juegan el mismo papel en organismos inmóviles y pasivos, como plantas y hongos, que en los animales. Éstos no almacenan más que una pequeña cantidad de glucógeno, que sirve para asegurar un suministro permanente de glucosa disuelta. Para el almacenamiento a mayor escala de reservas, los animales recurren a las grasas, que son lípidos, porque éstas almacenan más del doble de energía por unidad de masa; y además, son líquidas en las células, lo que las hace más compatibles con los movimientos del cuerpo. Un organismo humano almacena como glucógeno la energía necesaria para no más de seis horas, pero puede guardar como grasa la energía equivalente a las necesidades de varias semanas.
La mayoría de los polisacáridos de reserva son glucanos, es decir, polímeros de glucosa, más exactamente de su isómero de anillo hexagonal (glucopiranosa). Se trata sobre todo de glucanos α(1→4), representados en las plantas por el almidón y en los animales por el glucógeno, con cadenas que se ramifican gracias a enlaces de tipo α(1→6). En numerosos grupos de protistas cumplen la misma función glucanos de tipo β(1→3).
POLISACÁRIDOS ESTRUCTURALES
Se trata de glúcidos que participan en la construcción de estructuras orgánicas. Los más importantes son los que constituyen la parte principal de la pared celular de plantas, hongos y otros organismo eucarióticos osmótrofos, es decir, que se alimentan por absorción de sustancias disueltas. Éstos no tienen otra manera más económica de sostener su cuerpo, que envolviendo a sus células con una pared flexible pero resistente, contra la que oponen la presión osmótica de la célula, logrando así una solución del tipo que en biología se llama esqueleto hidrostático.
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
La celulosa es el más importante de los polisacáridos estructurales. Es el principal componente de la pared celular en las plantas, y la más abundante de las biomoléculas que existen en el planeta. Es un glucano, es decir, un polímero de glucosa, con enlaces glucosídicos entre sus residuos de tipo β(1→4). Por la configuración espacial de los enlaces implicados, los residuos de glucosa quedan alineados de forma recta, no en helicoide, que es el caso de los glucanos α(1→4), del tipo del almidón. Ésta es la regla en cuanto a la conformación de todos los polisacáridos estructurales de las paredes. Esas cadenas rectas se enlazan transversalmente, por enlaces de hidrógeno, en haces de cadenas paralelas.
La quitina cumple un papel equivalente al de la celulosa, pero en los hongos, y además es la base del exoesqueleto de los artrópodos y otros animales emparentados. La quitina es un polímero de la N-acetil-2, D-glucosamina, un monosacárido aminado, que contiene por lo tanto nitrógeno. Siendo éste un elemento químico de difícil adquisición para los organismos autótrofos, que lo tienen que administrar con tacañería, la quitina queda reservada a heterótrofos como los hongos, que lo obtienen en abundancia.
SEGÚN LA COMPOSICIÓN
Se distinguen dos tipos de polisacáridos según su composición:
1. Homopolisacáridos: están formados por la repetición de un monosacárido.
2. Heteropolisacáridos: están formados por la repetición ordenada de un disacárido formado por dos monosacáridos distintos (o, lo que es lo mismo, por la alternancia de dos monosacáridos). Algunos heteropolisacáridos participan junto a polipéptidos (cadenas de aminoácidos) de diversos polímeros mixtos llamados peptidoglucanos, mucopolisacáridos o proteoglucanos. Se trata esencialmente de componentes estructurales de los tejidos, relacionados con paredes celulares y matrices extracelulares.
XIV.-AGAR
El agar, o agar -agar, es un polisacárido que se obtiene de algas del género Gelidium, algas que se han utilizado en la cocina tradicional japonesa, por sus propiededes gelificantes, desde hace muchos siglos. También se obtiene de otras algas, entre ellas especies de los géneros Gracillaria , de las que procede actualmente la mayoría del agar, y de Gelidiella y Pterocladia, que aportan pequeñas cantidades. El agar de mejor calidad de obtiene de Gelidium, aunque en los últimos años se ha extendido mucho la obtención a partir de cultivos marinos de Gracillaria, que son ahora la fuente principal de este polisacárido. En España se obtiene sobre todo de Gelidium corneum. En el listado de aditivos alimentarios de la Unión Europea, el agar es el E-406
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
ESTRUCTURA
El agar se considera formado por la mezcla de dos tipos de polisacáridos, la agarosa y la agaropectina. La agarosa es el componente principal, representando alrededor del 70% del total. Tanto la agarosa como la Agarosa y agaropectina se diferencian en la presencia de restos de sulfato y piruvato,relativamente abundantes en la agaropectina y muy escasos (idealmente, ausentes) en la agarosa. Los restos de sulfato aparecen sobre unidades de galactosa, que entonces ocupan el lugar de una anhidrogalactosa en la secuencia alterna. Existe una gradación de tipos entre la agarosa y la agaropectina muy sulfatada. Precisamente las algas sintetizan el agar en forma sulfatada, produciendose la anhidrogalactosa en la eliminación enzimática del sulfato. Esto es un detalle muy importante, dado que el contenido de sulfato decrece con la madurez de la planta, a la vez que aumenta mucho la resistencia de los geles del agar obtenido a partir de ella. También, dependiendo de las especies, algunos restos de galactosa tienen grupos metilo en el carbono 6. La cantidad y calidad del agar acumulado depende de diversos factores biológicos y ambientales, en incluso es distinto en distintas zonas del alga.
En disolución, a temperatura alta, las cadenas de agar están desenrrolladas y plegadas al azar. Los geles de agar se forman fundamentalmente por uniones en forma de doble hélice entre las cadenas de agarosa. La presencia de grupos sulfato, como sucede en la agaropectina, impediría la formación de estas hélices. Para obtener el agar de Gracillaria, el alga se trata en medio alcalino antes de la extracción del polisacárido, para reducir su contenido de sulfato y mejorar sus propiedades. Esta técnica, desarrollada en la década de 1950, ha permitido utilizar el agar de este alga, que sin tratamiento alcalino es de muy mala calidad.Los geles de agar se forman a concentraciones de menos del 1% de polisacárido, y son transparentes, duros y quebradizos. Esta última propiedad los diferencia de la mayoría de los otros geles de polisacáridos, que son más elásticos. Además tienen la propiedad particular de presentar una gran histéresis térmica. Es decir, mientras que el gel se forma (en el caso del agar de Gellidium) a una temperatura de alrededor de entre 30ºC, volver de nuevo a la disolución exige calentar el gel hasta entre 75ºC y 90ºC, según el tipo. Los geles de agar de Gracillaria presentan el mismo fenómenos, pero menos acusado. Con esta salvedad, los geles de agar son reversibles térmicamente.
El agar es un polisacárido relativamente caro, por lo que se utiliza en forma limitada, y en muchas aplicaciones se ha sustituido por el carragenano. Como gelificante, se
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enplea en productos cárnicos y de pescado de gama alta, para mimetizar la gelatina, que tiene el inconveniente de fundir a temperatura baja, asi como en otros productos "gelatinosos". Como estabilizante, puede utilizarse en productos lácteos y helados, combiando con la goma de algarroba.
El agar es un polisacárido no digerible, que desde el punto de vista nutricional forma parte de la "fibra". Las enzimas capaces de degradar el agar son extarordinariamente raras, incluso entre los microrganismos. Por eso el agar es también un valioso medio de cultivo en bacteriología, utilizándose en esta aplicación desde la década de 1880.
XV.-CARRAGENATOS
El carragenato es un producto natural extraído de algas marinas rojas de la clase Rhodophyceae mediante diversas técnicas. Se utiliza ampliamente en la
Industria alimentaria (E-407) como gelificante, espesante, emulsionante y estabilizante.
El origen del producto se remonta a su utilización tradicional como espesante de la leche en Irlanda, siendo extraído del alga Irish moss, conocida en botánica como Chondrus crispus. La disponibilidad limitada de este tipo de alga y la creciente demanda del hidrocoloide hizo que el campo de materias primas de las que procede el carragenato se ampliara a otras algas del género Euchema (E. Cottonii y E. Spinosum) y Gigartina.
La estructura química exacta del carragenato depende del tipo de alga y proceso empleado. La estructura molecular del carragenato permite según la extracción, refinamiento y tratamiento de purificación de las algas la obtención de productos con propiedades substancialmente diferentes. Tradicionalmente los diferentes tipos de carragenato se clasifican en función de su estructura molecular particular y efecto en el producto final:
• Kappa: forma geles fuertes y rígidos.• Iota: se mezclan con agua o leche para formar geles débiles, sin sinéresis y elásticos. Presenta comportamiento tixotropia (estable a su destrucción mecánica) y
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estabilidad a ciclos de congelación/ descongelación. La sal sódica es soluble en agua fría.• Lambda:no gelifica pero ofrece alta viscosidad. Soluble en agua fría.
Hispanagar es una de las pocas compañías a nivel mundial que fabrica una gama completa de carragenatos incluyendo todas las fracciones (Kappa, Iota y Lamda), los diferentes tratamientos alcalinos (Na+, Ca++, K+) por precipitación alcohólica o salina del gel y diferentes grados de pureza, dando lugar a diferentes líneas de productos: Secogel, Secolacta y Secovis.
La versatibilidad de este hidrocoloide le hace idóneo como estabilizante, espesante o gelificante, en una gran cantidad de aplicaciones en la industria alimentaria. Es ideal para proporcionar una textura específica así como optimizar el producto final.
• Lácteos (natillas, batidos, yogures, flanes, helados, mousse de chocolate, leche condensada, queso fresco y en polvo, cremas) • Cárnicos, aves y pescados (salchichas, jamones cocidos, carne de cerdo, pollo, pavo, hamburguesas, gelatinas de pescado) • Pastelería ( tartas, postres de gelatina, mermeladas, siropes, gominolas, glaseados) • Salsas y bebidas ( zumos de frutas concentrados, cerveza, sopas, salsa de aliño) • No alimenticios ( pasta de dientes, cosméticos, ambientadores, champús)
Además de esta amplia gama de extractos muy refinados, Hispanagar ofrece también una selección de carragenatos semirefinados (Algas Euchema Procesadas o PES). Del mismo modo se comercializan mezclas que incluyen carragenato refinado y PES muy asequibles y funcionales.
XVI.-GOMA ARÁBIGA
La goma arábiga es la secreción gomosa desecada de las ramas y troncos de la Acacia senegal o de otras especies de acacias de la familia de las Fabáceas (antes denominadas leguminosas).
Descripción
Son lágrimas esferoidales de hasta 32 mm de diámetro o fragmentos angulosos de color blanco o blanco amarillentos, translúcido, mas o menos opaco debido a la presencia de pequeñas fisuras numerosas. Son quebradizas, la rotura es brillante y ocasionalmente iridiscente. Casi sin olor.
Es muy soluble en agua a temperatura ambiente, pero es insoluble en alcohol.
Historia
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La goma arábiga encontró uso hace más de 4000 años en Egipto, donde ya se usaba en la fabricación de cosméticos, tintas y en la preparación de los vendajes para los cuerpos que iban a ser momificados.
Obtención
La goma resinosa se obtiene de varias especies de acacia, aunque es de la Acacia senegal de la que se ha extraído desde siempre. La goma aparece como un exudado de manera natural como largas esferas durante un proceso llamado gomosis en el cual se sellan las heridas en las cortezas de los árboles a modo de protección. De esta manera, si la corteza de un árbol se corta, se producirá goma para cerrar los agujeros. Este proceso dura alrededor de 3 a 8 semanas. Cuando se requiere la goma para el comercio se hacen una serie de cortes con el fin de obtener una mayor cantidad de resina, lo que ocurre de un mes a un mes y medio. Un árbol de acacia puede llegar a producir entre 2 y 5 kg de goma al año durante la estación seca, de octubre a junio. La calidad de pureza de la goma se valora según si posee un color más claro. El precio en el mercado de la goma arábiga depende de la cantidad extraída, y esta depende de las sequías.
Composición
La goma arábiga tiene como componentes una mezcla de polisacáridos y proteínas cuya cantidad varía según su origen. Los polisacáridos tienen como componentes principales
← Galactosa
← Arabinosa
← Ramnosa
← Ácido glucurónico
En cambio las proteínas son fundamentalmente glicoproteínas muy ricas en hidroxiprolina. Los restos glucídicos de las glucoproteínas son arabinogalactanos.
La goma arábiga es fácilmente soluble, produciendo soluciones relativamente poco viscosas incluso a concentraciones elevadas (20%).
Usos
Se utiliza como emulsificante, especialmente en la industria de bebidas refrescantes, para formar películas protectoras, para encapsular y dispersar aromas, pigmentos y aceites esenciales en productos concentrados y en polvo. También estabiliza espumas.
Uso en enología
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El empleo de las goma arábiga en enología se describe a finales de 1800 y en 1933 Ribéreau-Gayon demostraba que la adición en cantidad media de goma arábiga constituía una técnica útil para mejorar globalmente la estabilidad y consolidar las características organolépticas en los vinos blancos y tintos.
Spindal, sociedad del grupo AEB, es líder mundial en la producción de goma arábiga para uso enológico y es la única empresa capaz de controlar todo el proceso productivo, desde la recolección hasta su utilización final.
Las especies de acacias que producen goma tienen una gran diversidad genética, como consecuencia la cantidad y la calidad de este producto es muy diferente de una planta a otra. Es por lo tanto importante seleccionar la goma arábiga en base al tipo de planta que la produce y la zona de producción. La transformación de las “piedras” de goma se lleva a cabo según una consolidada tecnología que prevé tratamientos para eliminar todas las impurezas presentes en el producto natural. La última filtración se realiza con placas, para asegurar la absoluta asepticidad de la goma y su filtrabilidad después de la adición al vino.
XVII.-TRAGACANTO
Goma tragacanto
La goma tragacanto es el exudado del arbol Astragalus gummifer, y también se utiliza desde antiguo, al menos desde hace 2.000 años. A diferencia de la goma arábiga, que suele adoptar en el arbol formas redondeadas, la goma tragacanto forma cintas y copos irregulares.La goma tragacanto está formada por dos fracciones principales, conocidas con el nombre de tragacantina y basorina. La primera representa alrededor del 30% del total y es soluble en agua. La basorina es insoluble, pero se hincha para formar un gel. Ambas están formadas fundamentalmente por arabinogalactanos. La goma tragacanto es estable a pH muy bajos, y da unas dispersiones muy viscosas con concentraciones de menos del 1%, las más viscosas de las producidas por cualquier goma. También actúa como emulsionante, debido a la presencia de proteínas, y como estabilizante de suspensiones y de dispersiones de sólidos en materiales pastosos.
El tragacanto o goma adragante es una resina de consistencia gomosa que sale de las incisiones practicadas en la corteza del Astragulus gummifer.
El primer tragacanto que se recoge al hacer las ¡nicisiones es de color blanco, pero la resina que fluye un poco más tarde tiene color amarillo limón.
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Se cuaja formando unas cintas de consistencia gruesa que al secarse pierden aproximadamente el 14 % del agua que contienen.
Una vez solidificado, el tragacanto es muy quebradizo y se recoge con facilidad para su uso comercial.
La planta del tragacanto, espinosa y frondosa, crece en Persia, Turquía. Grecia y ciertas partes del sur y el este deEuropa.
El tragacanto pulverizado, de color amarillento, es insaboro e inodoro y no se disuelve del todo en agua. Pero se disuelve perfectamente en un medio alcalino.
XVIII.-PECTINAS
Las mermeladas y derivados de frutas en los que intervienen las pectinas se han elaborado desde hace siglos. En 1825, el químico francés Henri Braconnot aisló las pectinas por primera vez, reconociendo su papel en esos productos. La producción comercial de pectinas comenzó en 1908 en Alemania, a partir de los restos de la fabricación de zumo de manzana. Actualmente se obtienen de los restos de la extracción de zumo de manzana y, sobre todo, de los de la industria de los zumos de cítricos. La pectina de manzana suele ser de un color algo más oscuro, debido a las reaccciones de pardeamiento enzimático. La pectina se extrae con agua caliente acidificada, perecipitándo la de la disolución con etanol o con una sal de aluminio.
Las pectinas están formadas fundamentalmente por largas cadenas formadas por unidades de ácido galacturónico, que puede encontrarse como tal ácido, con el grupo carboxilo libre, o bien o con el carboxilo esterificado por metanol (metoxilado).
En las frutas, la mayoría de los grupos ácidos del ácido galacturónico están esterificados por metanol. Este metanol fuede perderse con relativa facilidad por hidrólisis ácida o enzimática, dejando el grupo ácido libre. En función del porcentaje de restos de ácido galacturónico esterificado, las pectinas se clasifican como "de alto metoxilo", cuando este porcentaje es superior al 50%, y "de bajo metoxilo", cuando es inferior.
Pectina de alto metoxilo
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PECTINA DE BAJO METOXILO
En las pectinas existen zonas en las que la continuidad de la cadena se rompe por la presencia de algunos restos de ramnosa, con ramificaciones de galactosa, arabinosa y xilosa. La proporción es de alrededor de una ramnosa por cada 40 galacturónicos, pero no se encuentran dispersas individualmente, sino agrupadas en algunas zonas, las llamadas "zonas peludas". Las "zonas peludas" de las pectinas están formadas por una cadena de ramnogalacturonano, con unidades alternas de ácido galacturónico y ramnosa, con ramificaciones sobre la ramnosa que pueden ser de cuatro tipos: Cadenas lineales de galactosa, cadenas ramificadas de arabinosa, cadenas lineales de galactosa con alguna ramificación de arabinosa, y cadenas ramificadas de galactosa con alguna arabinosa.
En los vegetales, la pectina se encuentra en forma insoluble, la llamada "protopectina", que se solubiliza durante la maduración de las frutas y en la extracción con ácido, formando la pectina soluble. En este proceso se pierden sobre todo las regiones ramificadas. La pectina de remolacha azucarera contiene algunos grupos ferolilo en lugar del metanol.
GELES DE PECTINA DE ALTO METOXILO
La primera condición para obtener geles de pectina de alto metoxilo es que el pH sea bajo, Para que los grupos ácidos, minoritarios, se encuentren fundamentalmente en forma no ionizada, y no existan repulsiones entre cargas. A pH 3,5, aproximadamente la mitad de los grupos carboxilo del ácido galacturónico se encuentran ionizados, pero por debajo de pH 2 el porcentaje es ya muy pequeño. Las cadenas de pectinas de alto metoxilo pueden entonces unirse a través de interacciones hidrofóbicas de los grupos metoxilo o mediante puentes de hidrógeno, incluidos los de los grupos ácidos no ionizados, siempre que exista un material muy hidrófilo (azúcar)que retire el a agua. En consecuencia, las pectinas de alto metoxilo formarán geles a pH entre 1 y 3,5, con contenidos de azúcar entre el 55% como mínimo y el 85%.
El grado de esterificación de las pectinas de alto metoxilo influye mucho sobre sus propiedades. En particular, a mayor grado de esterificación, mayor es la temperatura de gelificación. Por ejemplo, una pectina con un grado de esterificación del 75% es capaz de gelificar ya a temperaturas de 95º, y lo hace en muy pocos minutos a temperaturas por debajo de 85ºC. Por esto se llaman "pectinas rápidas". Son, por ejemplo, las que se utilizan en la fabricación de
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gominolas, que con una concentración muy elevada de azúcar, hasta el 80% de sólidos, forman geles que pueden desmoldearse al poco tiempo.
En cambio, una pectina con un grado de esterificación del 65% no gelifica auna temperatura de 75ºC, y tarda alrededor de media hora en hacerlo a 65ºC. Es lo que se llama una "pectina lenta". Además, las pectinas con un grado de esterificación mayor forman geles que son ireversibles térmicamente, mientras que los geles formados por pectinas de grado de esterificación menor son reversibles.
Para cada tipo de pectina con un grado de metoxilación concreto existe una combinación óptima de concentración de azúcar y pH, aunque se pueden obtener geles dentro de un cierto rango de pH.
GELES DE PECTINA DE BAJO METOXILO
En el caso de las pectinas de bajo metoxilo, el mecanismo de formación de geles es totalmente distinto, ya que la unión entre cadenas se produce a través de iones de calcio, que forman puentes entre las cargas negativas. La estructura es semejante a la "caja de huevos" de lso geles de alginato, pero algo menos ordenada, dada la presencia de grupos esterificados entre los galacturónicos sin esterificar. La concentración de calcio es importante hasta llegar a una cierta cantidad, que depende de cada tipo concreto de pectina, y que se conoce como "saturación de calcio". Suele estar en torno a las 500 ppm. Por encima, una mayor cantidad de calcio no tiene efecto, o incluso en algunos casos puede llegar a debilitar el gel. Esto no sucede en el caso de otros geles de este tipo, como es el de alginato. Las pectinas de bajo metoxilo forman geles de consistencia máxima con cantidades de calcio que oscilan de 20 a 100 mg de por gramo de pectina. La presencia de azúcar reduce mucho la cantidad de calcio necesaria. Consecuentemente, a menor cantidad de azúcar presente en el producto, es necesario utilizar pectinas de metoxilo menor para obtener la misma consistencia
PECTINAS AMIDADAS
Las pectinas amidadas se obtienen mediante procesos químicos, forrmando amidas con amoniaco en algunos de los grupos carboxilo de pectinas de bajo metoxilo. Forman geles en presencia de calcio, y tienen como ventaja una mayor tolerancia frente a la concentración de este ión, en comparación con las pectinas de bajo metoxilo convencionales. A mayor grado de amidación, la temperatura de formación de geles es también mayor.
LAS PECTINAS COMO ESTABILIZANTES
las pectinas se comportan muy bien como estabilizantes de las caseínas frente a los tratamientos térmicos a pH ácido. Dado que a pH por encima de 3,5 las pectinas tienen carga negativa, son capavces de unirse a las regiones con carga positiva de las micelas, formando una "bola peluda" que se mantiene en suspensión.
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Las pectinas, como muchos otros polisacáridos, se hinchan muy rápidamente con el agua, y por eso cuando se añaden de golpe, y especialmente si se añade agua sobre el sólido, forman agregados difíciles de disolver. La solución es separar las partículas cuando se se mezcla el polisacárido con el agua, con sistemas mecánicos o mezclandolo previamente con otro material no acuoso. son relativamente inestables desde el punto de vista químico, especialmente a temperaturas elevadas. Su máxima estabilidad está en torno a pH 4. Pueden perder grupos metoxilo, hidrolizarse, y en medio neutro o alcalino romperse por beta-eliminación. Esto afecta muy negativamente a su viscosidad y capacidad de formación de geles.
XIX.-ALMIDON
El almidón es un polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas, y proporciona el 70-80% de las calorías consumidas por los humanos de todo el mundo. Tanto el almidón como los productos de la hidrólisis del almidón constituyen la mayor parte de los carbohidratos digestibles de la dieta habitual. Del mismo modo, la cantidad de almidón utilizado en la preparación de productos alimenticios, sin contar el que se encuentra presente en las harinas usadas para hacer pan y otros productos de panadería.
Los almidones comerciales se obtienen de las semillas de cereales, particularmente de maíz (Zea mays), trigo (Triticum spp.), varios tipos de arroz (Oryza sativa), y de algunas raíces y tubérculos, particularmente de patata (Solanum tuberosum), batata (Ipomoea batatas) y mandioca (Manihot esculenta). Tanto los almidones como los almidones modificados tienen un número enorme de posibles aplicaciones en los alimentos, que incluyen las siguientes: adhesivo, ligante, enturbiante, formador de películas, estabilizante de espumas, agente anti-envejecimiento de pan, gelificante, glaseante, humectante, estabilizante, texturizante y espesante.
El almidón se diferencia de todos los demás carbohidratos en que, en la naturaleza se presenta como complejas partículas discretas (gránulos). Los gránulos de almidón son relativamente densos, insolubles y se hidratan muy mal en agua fría. Pueden ser dispersados en agua, dando lugar a la formación de suspensiones de baja viscosidad que pueden ser fácilmente mezcladas y bombeadas, incluso a concentraciones mayores del 35%.
El trigo, el centeno (Secale cereale) y la cebada (Hordeum vulgare) tienen dos tipos de granos de almidón: los grandes lenticulares y los pequeños esféricos. En la cebada, los granos lenticulares se forman durante los primeros 15 días después de la polinización. Los pequeños gránulos, representando un total de 88% del número de granos, aparecen a los 18-30 días posteriores a la polinización.
Los almidones de los cereales contienen pequeñas cantidades de grasas. Los lípidos asociados al almidón son, generalmente, lípidos polares, que necesitan disolventes polares tales como metanol-agua, para su extracción. Generalmente el nivel de lípidos en el almidón cereal, está entre 0.5 y 1%. Los almidones no cereales no contienen esencialmente lípidos.
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Químicamente es una mezcla de dos polisacáridos muy similares, la amilosa y la amilopectina; contienen regiones cristalinas y no cristalinas en capas alternadas. Puesto que la cristalinidad es producida por el ordenamiento de las cadenas de amilopectina, los gránulos de almidón céreo tienen parecido grado de cristalinidad que los almidones normales. La disposición radial y ordenada de las moléculas de almidón en un gránulo resulta evidente al observar la cruz de polarización (cruz blanca sobre un fondo negro) en un microscopio de polarización cuando se colocan los polarizadores a 90° entre sí. El centro de la cruz corresponde con el hilum, el centro de crecimiento de gránulo.
La amilosa es el producto de la condensación de D-glucopiranosas por medio de enlaces glucosídicos a(1,4), que establece largas cadenas lineales con 200-2500 unidades y pesos moleculares hasta de un millón; es decir, la amilosa es una a-D-(1,4)-glucana cuya unidad repetitiva es la a-maltosa. Tiene la facilidad de adquirir una conformación tridimensional helicoidal, en la que cada vuelta de hélice consta de seis moléculas de glucosa. El interior de la hélice contiene sólo átomos de hidrógeno, y es por tanto lipofílico, mientras que los grupos hidroxilo están situados en el exterior de la hélice. La mayoría de los almidones contienen alrededor del 25% de amilosa. Los dos almidones de maíz comúnmente conocidos como ricos en amilosa que existen comercialmente poseen contenidos aparentes de masa alrededor del 52% y del 70-75%.
La amilopectina se diferencia de la amilosa en que contiene ramificaciones que le dan una forma molecular a la de un árbol; las ramas están unidas al tronco central (semejante a la amilosa) por enlaces a-D-(1,6), localizadas cada 15-25 unidades lineales de glucosa. Su peso molecular es muy alto ya que algunas fracciones llegan a alcanzar hasta 200 millones de daltones. La amilopectina constituye alrededor del 75% de los almidones más comunes. Algunos almidones están constituidos exclusivamente por amilopectina y son conocidos como céreos. La amilopectina de papa es la única que posee en su molécula grupos éster fosfato, unidos más frecuentemente en una posición O-6, mientras que el tercio restante lo hace en posición O-3.
19.1.-FORMA DE LOS GRANOS DE ALMIDÓN
El tamaño y la forma de los granos de almidón de las células del endospermo, varía de un cereal a otro; en el trigo, centeno, cebada, maíz, sorgo y mijo, los granos son sencillos, mientras que los de arroz son compuestos. La avena tiene granos sencillos y compuestos predominando estos últimos.
La mayor parte de los granos de almidón de las células del endospermo prismático y central del trigo tiene dos tamaños: grande, 30-40 micras de diámetro, y pequeño, 1-5 micras, mientras que los de las células del endospermo sub-aleurona, son principalmente de tamaño intermedio 6-15 micras de diámetro. En las células del endospermo sub-aleurona hay relativamente más proteína y los granos de almidón están menos apretados que en el resto del endospermo.
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19.2.-GELATINIZACIÓN
Los gránulos de almidón son insolubles en agua fría, pero pueden embeber agua de manera reversible; es decir, pueden hincharse ligeramente con el agua y volver luego al tamaño original al secarse. Sin embargo cuando se calientan en agua, los gránulos de almidón sufren el proceso denominado gelatinización, que es la disrupción de la ordenación de las moléculas en los gránulos. Durante la gelatinización se produce la lixiviación de la amilosa, la gelatinización total se produce normalmente dentro de un intervalo más o menos amplio de temperatura, siendo los gránulos más grandes los que primero gelatinizan.
Los diversos estados de gelatinización pueden ser determinados utilizando un microscopio de polarización. Estos estados son: la temperatura de iniciación (primera observación de la pérdida de birrefrigerancia), la temperatura media, la temperatura final de la pérdida de birrefrigerancia (TFPB, es la temperatura a la cual el último gránulo en el campo de observación pierde su birrefrigerancia), y el intervalo de temperatura de gelatinización.
Al final de este fenómeno se genera una pasta en la que existen cadenas de amilosa de bajo peso molecular altamente hidratadas que rodean a los agregados, también hidratados, de los restos de los gránulos.
19.3.-RETROGRADACIÓN
Se define como la insolubilización y la precipitación espontánea, principalmente de las moléculas de amilosa, debido a que sus cadenas lineales se orientan paralelamente y accionan entre sí por puentes de hidrógeno a través de sus múltiples hidroxilos; se puede efectuar por diversas rutas que dependen de la concentración y de la temperatura del sistema. Si se calienta una solución concentrada de amilosa y se enfría rápidamente hasta alcanzar la temperatura ambiente se forma un gel rígido y reversible, pero si las soluciones son diluidas, se vuelven opacas y precipitan cuando se dejan reposar y enfriar lentamente pero en si no se tiene un concepto claro dedido a las palabras que se utilizan en este articulo.
La retrogradación esta directamente relacionada con el envejecimiento del pan, las fracciones de amilosa o las secciones lineales de amilopectina que retrogradan, forman zonas con una organización cristalina muy rígida, que requiere de una alta energía para que se rompan y el almidón gelatinice.
ANEXO (19-01-08): Las moléculas de amilosa y amilopectina están dispersas en la solución acuosa (gelatinizada) de almidón. Después del enfriamiento, las porciones lineales de varias moléculas se colocan paralelamente debido a la formación de enlaces H. Esto obliga a las moléculas de agua a apartarse y a permitir que las moléculas cristalicen juntas. Cuando se disuelve el almidón en agua, la estructura cristalina de las moléculas de amilosa y amilopectina se pierde y éstas se hidratan, formando un gel, es decir, se gelatiniza. Si se enfría este gel, e inclusive si se deja a temperatura ambiente por suficiente tiempo, las moléculas se reordenan, colocándose las cadenas lineales de forma
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paralela y formando puentes de hidrógeno. Cuando ocurre este reordenamiento, el agua retenida es expulsada fuera de la red (proceso conocido como sinéresis), es decir, se separan la fase sólida (cristales de amilosa y de amilopectina) y la fase acuosa (agua líquida). El fenómeno de sinéresis puede observarse en la vida cotidiana en las cremas de pastelería, yogures, salsas y purés. Para ver una imagen de este proceso se puede ir a: http://www.landfood.ubc.ca/courses/fnh/301/water/waterq5.htm
19.4.-GELIFICACIÓN
Tipo de almidón Maíz Trigo
Amilosa 27 % 24 %
Forma del gránulo Angular poligonal, esférico Esférico o lenticular
Tamaño 5-25 micras 11-41 micras
Temperatura de gelatinización
62-72 °C 58-64 °C
Características del gel
Tiene una viscosidad media, es opaco y tiene una tendencia muy alta a gelificar
Viscosidad baja, es opaco y tiene una alta tendencia a gelificar
19.5.-ALMIDÓN Y ARQUEOLOGÍA
Debido a las cualidades morfológicas diferenciadas con que cuentan los gránulos de almidón según la planta a la cual pertenecen, se ha diseñado una técnica de investigación paleoetnobotánica (granos de almidón en arqueología) de gran ayuda para la arqueología de las regiones tropicales del mundo. Muchas plantas, sobre todo tuberosas y de semillas, no habían podido ser identificadas en los contextos arqueológicos de los trópicos, situación que arrestaba el conocimiento que se podía tener sobre la importancia que tuvieron las plantas para los pueblos antiguos de estas áreas. Los gránulos de almidón, al ser estructuras perdurables en las herramientas arqueológicas relacionadas con la producción de alimentos y otros derivados, pueden ser recuperados e identificados. El proceso de extracción de almidones de herramientas arqueológicas comienza con la recolección de muestras de sedimentos en los poros, grietas y fisuras de dichas herramientas para luego someterlas a un
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proceso de separación química (por medio de centrifugación con cloruro de cesio).
Gracias a la aplicación del estudio de granos de almidón en arqueología, en la actualidad existen varias investigaciones sobre el origen y evolución de las plantas en el neotrópico americano que han servido para comenzar a trazar, de manera efectiva, muchas de las dinámicas bioculturales en torno al desarrollo de las plantas económicas (silvestres y domésticas) y de la complejidad sociocultural de los pueblos indígenas.
Para conocer más sobre granos de almidón y arqueología busque en la Web: granos de almidón y arqueología (starch grain analysis and archaeology).
19.6.-ALMIDÓN Y EVOLUCIÓN HUMANA
Investigaciones concluidas en septiembre de 2007 realizadas por el equipo dirigido por Nathaniel Domihy han demostrado que el Homo sapiens (el ser humano) posee copias adicionales de un gen denominado AMY1 el cual es básico para sintetizar la enzima amilasa en las glándulas salivales y, en el páncreas. Concretamente, el ser humano posee más AMY1 que los demás primates (triplica en cantidad a sus parientes vivos más cercanos: los chimpancés y los bonobos).Esta copia abundante de AMY1 en el ser humano le ha posibilitado sobrevivir ante carestías de carnes o frutas merced a dietas ricas en almidón como el que se encuentra en cereales, tubérculos y bulbos. Se considera que la capacidad de asimilar el almidón por parte de los ancestros del humano ocurrió unos 2 millones de años antes del presente y está asociado al rápido desarrollo del cerebro debido al rápido aporte de carbohidratos los cuales son un excelente combustible para la actividad cerebral. Los animales que se alimentan de bulbos y de tubérculos producen masa corporal a partir del almidón con patrones coincidentes con los de los ancestros humanos.
Aún entre las poblaciones humanas actuales se encuentran pequeñas diferencias de dosaje de la AMY1 según predomine o no una dieta rica en almidón: la mayoría de los japoneses actuales, con una dieta en la cual abunda el almidón procedente del arroz poseen más gen AMY1 que poblaciones con dietas más carnívoras como los turcos yakutas de Siberia o los biaka de África.
Empero, no todas parecen ser ventajas en la capacidad humana de consumir y metabolizar el almidón, sus carbohidratos de combustión rápida parecen provocar la afección llamada síndrome de hígado graso, tal afección se vería particularmente potenciada cuando a una dieta muy abundante en almidón (con elevado índice glucémico) se le suma un modo de vida sedentario como el que es frecuente en las sociedades urbanas contemporáneas.
XX.-CELULOSA
La celulosa es un polisacárido compuesto exclusivamente de moléculas de glucosa; es pues un homopolisacárido (compuesto por un solo tipo de monosacárido); es rígido, insoluble en agua, y contiene desde varios cientos
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hasta varios miles de unidades de β-glucosa. La celulosa es la biomolécula orgánica más abundante ya que forma la mayor parte de la biomasa terrestres.
20.1.-Estructura de la celulosa
La celulosa se forma por la unión de moléculas de β-glucosa mediante enlaces β-1,4-O-glucosídico. Por hidrólisis da glucosa. La celulosa es una larga cadena polimérica de peso molecular variable, con fórmula empírica (C6H10O5)n, con un valor mínimo de n= 200.
Estructura de la celulosa; a la izquierda, β-glucosa; a la derecha, varias β-glucosa unidas
La celulosa tiene una estructura lineal o fibrosa, en la que se establecen múltiples puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilo de distintas cadenas yuxtapuestas de glucosa, haciéndolas impenetrables al agua, lo que hace que sea insoluble en agua, y originando fibras compactas que constituyen la pared celular de las células vegetales.
20.2.-Función de la celulosa
La celulosa es un polisacárido estructural en las plantas ya que forma parte de los tejidos de sostén. La pared de una célula vegetal joven contiene aproximadamente un 40% de celulosa; la madera un 50 %, mientras que el ejemplo más puro de celulosa es el algodón con un porcentaje mayor al 90%.
A pesar de que está formada por glucosas, los animales no pueden utilizar la celulosa como fuente de energía, ya que no cuentan con la enzima necesaria para romper los enlaces β-1,4-glucosídicos; sin embargo, es importante incluirla en la dieta humana (fibra dietética) porque al mezclarse con las heces, facilita la digestión y defecación, así como previene los malos gases.
En el intestino de los rumiantes, de otros herbívoros y de termitas, existen microorganismos, muchos metanógenos, que poseen una enzima llamada celulasa que rompe el enlace β-1,4-glucosídico y al hidrolizarse la molécula de celulosa quedan disponibles las glucosas como fuente de energía.
Hay microorganismos (bacterias y hongos) que viven libres y también son capaces de hidrolizar la celulosa. Tienen una gran importancia ecológica, pues reciclan materiales celulósicos como papel, cartón y madera. De entre ellos, es de destacar el hongo Trichoderma reesei, capaz de producir cuatro tipos de celulasas: las 1,4-β-D-glucancelobiohirolasas CBH i y CBH II y las endo-1,4-β-D-glucanasa EG I y EG II. Mediante técnicas biotecnológicas se producen esas
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
enzimas que pueden usarse en el reciclado de papel, disminuyendo el coste económico y la contaminación.
20.3.-Historia y aplicaciones
La celulosa es la sustancia que más frecuentemente se encuentra en la pared de las células vegetales, y fue descubierta en 1838. La celulosa es la biomolécula orgánica más abundante de los seres vivos.
La celulosa constituye la materia prima del papel y de los tejidos de fibras naturales. También se utiliza en la fabricación de explosivos (el más conocido es la nitrocelulosa o "pólvora para armas"), celuloide, seda artificial, barnices, etc.
XXI.-DEXTRANOS
El dextrano es un polisacárido complejo y ramificado formado por muchas moléculas de glucosa unidades en cadenas de longitud variable (de 10 a 150 kilodaltons), usado como antitrombótico (anti-plaqueta) y para reducir la viscosidad de la sangre.
La cadena consiste en uniones glucosídicas α1->6 entre moléculas de glucosa, mientras que las ramificaciones empiezan en uniones α1->4 (en algunos casos también en uniones α1->2 y α1->3). El dextrano es sintetizado a partir de la sacarosa por ciertas bacterias ácido-lácticas, de las cuales la más conocidas son Leuconostoc mesenteroides y Streptococcus mutans. La placa dental es rica en dextrano.
XXII.-AGUA
Luego del oxígeno, el agua es el constituyente más importante en el mantenimiento de la vida. Las funciones del agua incluyen: (1) transporta sustancias hacia las células y desde ellas; (2) aporta un medio acuoso para el metabolismo celular y actúa como un solvente para los solutos disponibles en la función celular; (3) mantiene la constancia fisicoquímica del líquido intracelular y extracelular; (4) mantiene el volumen plasmático o vascular; (5) ayuda en la digestión de los alimentos; (6) aporta un medio para la excreción de los residuos corporales a través de la piel, los pulmones, los riñones y el tracto intestinal, y (7) regula la temperatura corporal. Una falta total de ingreso de agua puede producir la muerte en algunos días. La deshidratación, o pérdida de agua, mata mucho más rápidamente que el ayuno.
22.1.-FUENTE DE AGUA
La cantidad de agua que ingresa al cuerpo diariamente debe ser aproximadamente igual a la cantidad de pérdida de agua (Cuadro 1). Ingresa como agua o líquido bebido como resultado de la sed, como agua "escondida" en los alimentos y como agua de oxidación producida durante los procesos metabólicos. El lactante sano debe consumir líquidos que sumen hasta el 10 al
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15% del peso corporal; un adulto consume aproximadamente 2 a 4% del peso corporal por día.
Pérdidas de agua. En la persona normal sana, el agua se pierde continuamente a través del tracto gastrointestinal en la materia fecal y la saliva, a través de la piel y los pulmones como resultado de la evaporación de agua y a través de los riñones, cuya excreción contiene urea y otros productos de metabolismo en combinación con agua.
En la enfermedad estas pérdidas pueden estar aumentadas como resultado de la fiebre, mayor excreción urinaria, diarrea y vómitos. Si al mismo tiempo un niño no, ingiere el agua suficiente, se harán evidentes los signos de deshidratación como secreciones espesas, sequedad de la boca, pérdida de la turgencia cutánea, ojos hundidos, pérdida de peso y orina concentrada.
22.2.-REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES
La Comisión de Alimentos y Nutrición, Academia Nacional de Ciencias - Consejo de Investigación Nacional, ha publicado las Recomendaciones diarias para la dieta (revisadas en 1980) para personas sanas de distintas edades en los Estados Unidos. La leche humana aporta todas las sustancias nutritivas que el lactante necesita en un período de tiempo, pero ninguna otra comida sola cubre todos los requerimientos esenciales ara los seres humanos. Debe comerse una dieta variada, y debe incluir agua, calorías, proteínas, hidratos de carbono, grasas, vitaminas y minerales.
Cuadro 1: Rango de Requerimiento promedio de agua en niños en diferentes edades bajo condiciones
comunes
EdadPeso corporal promedio en
Kg.
Agua total en 24 horas,
ml.
Agua por Kg. de peso en 24 horas, ml
3 días 3,0 250-300 80-100
10 días 3,2 400-500 125-150
3 meses 5,4 750-850 140-160
6 meses 7,3 950-1.100 130-155
9 meses 8,6 1.100-1.250 125-145
1 año 9,5 1.150-1.300 120-135
2 años 11,8 1.350-1.500 115-125
4 años 16,2 1.600-1.800 100-110
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
6 años 20,0 1.800-2.000 90-100
10 años 28,7 2.000-2.500 70-80
14 años 45,0 2.200-2.700 50-60
18 años 54,0 2.200-2.700 40-50
22.3.-CONTENIDO DE AGUA EN LOS ALIMENTOS
Contenido agua en los
alimentos de origen animal
Contenido de agua en los alimentos de origen
vegetal
Agua Carnes Leches y Derivado
sAves Pescados
Crustáceos Moluscos
Huevos FrutosFrutos
Oleaginosos
50%Buey Cerdo
Cordero
Queso curado
Caballa Arenque Sardina
Yema de
HuevoAlmendra
75%
Cordero Jamón Conejo Ternera
Quesos blancos
Petit Suisse
Pavo Pato
Ganso Pollo
Lenguado Fletan Platija
Pescadilla
Bogavante Langosta
PaltaAguacate Plátano
Oliva
Avellana Legumbres
80%Ganso, Gallina
BacalaoAlmeja Ostras
Huevo entero
Guisante fresco Patata
Albaricoque Cereza
Pera Uva
Manzana
90%
Leche FrescaLeche
materna Yogur
Col Espinaca Tomate Lechuga
Limón Fresa Melón
Naranja Melocotón
XXIII.-CALORIAS
La gran caloría, o kilocaloría (1 Cal = 1 Kcal), es la unidad de calor en el metabolismo y se utiliza cuando se refiere al contenido de energía de los
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alimentos. La kilocaloría es la cantidad de calor requerida para elevar un kilogramo de agua en 1 ºC.
Cuadro 2: Gasto Calórico Básico para Lactantes y Niños
Edad Peso (kg.)Área de
superficie (m2)Cal/Kg.
Neonato 2.5 - 4 0.2 - 0.23 50
1 semana a 6 meses
3 - 8 0.2 - 0.35 60 - 70
6 a 12 meses 8 - 12 0.35 - 0.45 50 - 60
12 a 24 semanas
10 - 15 0.45 - 0.55 45 - 50
2 a 5 años 15 - 20 0.6 - 0.7 45
6 a 10 años 20 - 35 0.7 - 1.1 40 - 45
11 a 15 años 35 - 60 1.5 - 1.7 25 - 40
Adulto 70 1.75 15 - 20
Los niños necesitan un ingreso calórico adecuado para cubrir su consumo de calorías basado en su:
- Metabolismo basal - La energía mínima consumida para el mantenimiento de la circulación, respiración, peristaltismo, temperatura muscular, tono muscular, actividad glandular y otras funciones vegetativas del cuerpo. El ritmo del metabolismo basal se mide por medio de un calorímetro cuando el individuo está en reposo absoluto, aproximadamente 10 a 14 horas después de comer. Se expresa en calorías por ora por metro cuadrado de superficie corporal. El metabolismo basal aumenta aproximadamente 10% por cada grado centígrado de temperatura. Normalmente los lactantes necesitan alrededor de 55 kcal por kg por 24 horas, mientras que los adultos necesitan 25 a 30 kcal por kg por 24 horas.
- Acción dinámica específica (ADE) - El aumento en el metabolismo por encima del ritmo metabólico basal por ingestión y asimilación de alimentos. La ADE requiere aproximadamente 7 a 8% del ingreso calórico total en lactantes y 5% del ingreso calórico total en los niños mayores.
- Actividad física - Aproximadamente 15 a 25 kcal por kg por 24 horas o más se requieren para cubrir este requerimiento.
- Crecimiento - La diferencia entre calorías ingeridas y las utilizadas por otras razones representa las calorías consumidas por el crecimiento.
- Pérdida en materia fecal - Aproximadamente el 10% de los alimentos que producen ingreso de energía se pierde normalmente en la materia fecal.
Las necesidades energéticas varían dependiendo del tamaño y composición corporal, ritmo de crecimiento y nivel de actividad física. A medida que los
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niños crecen en tamaño necesitan más calorías debido a sus cuerpos más grandes pero necesitan menos calorías para energía por unidad de tamaño corporal. Los niños de diferentes edades difieren en sus niveles de actividad; en efecto, el nivel de actividad de cualquier niño varía día a día, tanto en intensidad como en duración (Cuadro 2). Las necesidades calóricas de los niños pueden anticiparse con mayor precisión a partir del área de superficie corporal que a partir de la edad o peso. Incluso son factores más importantes en la determinación del número de calorías requeridas si los niños están creciendo apropiadamente y si se sienten bien. Durante la lactancia, el requerimiento diario es de alrededor de 100 a 120 kcal por kg. Este requerimiento está disminuido en aproximadamente 10 kcal por kg por cada período de 3 años posteriores debido al enlentecimiento del ritmo de crecimiento. El consumo calórico aumentado es necesario durante períodos de crecimiento rápido, como la pubertad.
Los nutrientes que aportan energía son proteínas, grasas e hidratos de carbono. Las proteínas e hidratos de carbono aportan 4 kcal por gramo, mientras que las grasas aportan 9 kcal por gramo. En una dieta bien balanceada, aproximadamente 9 a 15% de las calorías se 0 tienen a partir de las proteínas, 45 a 55% de los hidratos de carbono y 35 al 45% de las grasas. El ingreso calórico total depende de estos nutrientes en los alimentos consumidos.
Una deficiencia de calorías ingeridas puede producir un crecimiento más lento que el normal, pérdida de peso y eventualmente la cesación del crecimiento lineal. Un ingreso excesivo de calorías puede producir ganancia de peso aumentada y obesidad.
XXIV.-PROTEINAS
Aunque las proteínas contribuyen a las calorías para el cuerpo, también constituyen el componente básico del protoplasma de las células. La proteína ayuda a la síntesis de purinas y pirimidina y se halla en el ácido desoxirribonucleico (DNA) y en el ácido ribonucleico (RNA). Además de hallarse en el sistema muscular y nervioso y en los tejidos visceral y glandular, se encuentra en los líquidos corporales, enzimas, hormonas y anticuerpos.
Las proteínas son moléculas grandes que contienen aminoácidos específicos. Los aminoácidos están compuestos por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno; algunos también contienen azufre. El número, tipo y disposición de los aminoácidos en una molécula proteica determinan las características de la proteína.
Los aminoácidos son 24, de los cuales 9 son esenciales para los lactantes y los niños pequeños (treonína, leucina, isoleucina, valina, metionina, fenilalanina, triptofano, lisina y probablemente histidina). La cistina y tirosina son esenciales
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
debido en parte a que estos aminoácidos reducen los requerimientos de metionina y fenilalanina. Los lactantes de bajo peso al nacimiento también necesitan cistina, tirosina tal vez taurina. La necesidad de proteínas disminuye lentamente en relación con el peso durante los años preescolares y escolares. Los escolares mayores no necesitan aminoácidos tanto como los lactantes. Las infecciones y estímulos tensionantes como la lesión aumentan la necesidad de proteínas.
La calidad de las proteínas está determinada por el contenido y patrón de aminoácidos esenciales. Las fuentes de proteínas en las dietas de lactantes incluyen la leche humana (el alimento ideal) y la leche de vaca. Pueden utilizarse aislados de soja hidrosolubles para las fórmulas de lactantes que son alérgicos a la leche de vaca. Las fuentes adicionales de proteínas para los lactantes mayores y niños incluyen carne, pollo, pescado, huevos, manteca de maní, cereales con alto contenido proteico y otros alimentos que contienen leche, como yogur y queso. Pueden agregarse nueces a la dieta cuando el niño es suficientemente grande como para masticarlas sin el peligro de aspiración.
Los aminoácidos que no necesita el cuerpo sufren deaminación. Sus porciones nitrogenadas son cambiadas a urea en el hígado y excretadas por los riñones. Debido a esto, cuando los niños que tienen enfermedad hepática ingieren proteínas excesivas pueden desarrollar toxicidad por proteínas. Si los lactantes ingieren más proteínas que el 20% de sus calorías totales, aumentan los solutos y la necesidad de agua se incrementa. Si no se administra agua en cantidad suficiente, puede producirse deshidratación.
Las anomalías en el metabolismo de las proteínas y aminoácidos producen trastornos denominados errores innatos del metabolismo. Una deficiencia mayor de ingreso proteico que de ingreso calórico puede producir un síndrome clínico conocido como kwashiorkor. El marasmo es el resultado de la deficiencia tanto de proteínas como de calorías.
XXV.-HIDRATOS DE CARBONO
Los hidratos de carbono aportan la mayor porción, aproximadamente el 40 a 50%, de las necesidades calóricas de los niños, y también son una fuente de volumen en la dieta. Los hidratos de carbono se almacenan principalmente en forma de glucógeno en el hígado y en el músculo liso cardíaco y esquelético. Pueden hallarse prácticamente en todos los órganos del cuerpo y se hallan como glucosa en la sangre y líquidos extracelulares. Como el hígado M lactante es tan pequeño, el lactante puede almacenar sólo un pequeño porcentaje de glucógeno comparado con el adulto.
Los hidratos de carbono ingresan al cuerpo en distintas formas: monosacáridos (glucosa, fructosa y galactosa), disacáridos (sucrosa, lactosa, maltosa e isomaltosa) y polisacáridos (almidones, glucógeno, dextrina, celulosa y resinas). Se absorben en la circulación portal principalmente en forma de monosacáridos. Los hidratos de carbono por último son oxidados a glucosa en el cuerpo. La glucosa puede ser oxidada directamente en el encéfalo y
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
corazón, pero en el hígado la glucogenólisis produce glucosa, mientras que en los músculos da ácido láctico.
Si no se aportan hidratos de carbono suficientes en la dieta para producir energía, las proteínas y las grasas son metabolizadas para cubrir esta necesidad. Un ingreso adecuado de hidratos de carbono permite que las proteínas sean utilizadas para la síntesis tisular.
La fuente de hidratos de carbono en la dieta del lactante es la forma de lactosa hallada tanto en la leche humana como en la leche de vaca. Aproximadamente a los 5 a 6 meses de edad, los cereales y otros alimentos para lactantes que contienen sucrosa, almidones, monosacáridos e hidratos de carbono no digeribles (fibras) contribuyen con cantidades aumentadas de hidratos de carbono en la dieta. Es importante incluir las formas más nutritivas de hidratos de carbono cuando se planifican dietas para niños más allá de la lactancia.
Una cantidad excesiva de alimentos que contienen sucrosa como galletitas y dulces pueden producir aumento de las caries dentales. La sucrosa agregada a los alimentos que tienden a adherirse a los dientes es especialmente cariogénica. Una dieta con alto contenido en azúcares refinados, también puede conducir a ateroesclerosis más tarde. Los hidratos de carbono que no son almacenados como glucógeno se convierten en lípidos, llevando a la obesidad. El ingreso excesivo de hidratos de carbono también puede producir diarrea.
Los principales trastornos del metabolismo de los hidratos de carbono incluyen la diabetes mellitus, la galactosemia, la enfermedad por almacenamiento de glucógeno, la intolerancia a la fructosa y la intolerancia a la glucosa. Si existen deficiencias de las enzimas que degradan a los azúcares (invertasa, lactasa y maltasa) en el intestino, puede producirse diarrea y malabsorción.
Los aminoácidos y lípidos son metabolizados para proporcionar energía y convertidos en glucógeno si existe un bajo ingreso de hidratos de carbono en la dieta. Cuando se degradan los lípidos, puede aparecer cetosis. Cuando se degradan las proteínas, se forma urea que necesitará el ingreso de agua adicional para su excreción. Si se eliminan por completo de la dieta los hidratos de carbono, se producen síntomas de inanición como deshidratación, cetosis, fatiga y pérdida de las proteínas corporales.
XXVI.-LIPIDOS
Los lípidos se absorben a partir del intestino. Y se depositan en las células de almacenamiento de lípidos en todo el cuerpo. Algo de estos lípidos es utilizado para la síntesis de lípidos para el uso celular, mientras que algunos son oxidados para aportar energía. Los lípidos aportan entre el 40 y 50% de la energía requerida en la lactancia y aproximadamente el 40% de las necesidades proteicas de los individuos en otros grupos etarios. Los lípidos también ayudan a formar componentes tisulares y celulares esenciales y funcionan como transportadores de las vitaminas liposolubles A, D, E y K. Aunque no se ha realizado ninguna recomendación específica relativa al
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
ingreso de lípidos, las dietas que aportan menos del 30% del ingreso calórico total generalmente son desagradables al gusto. Cuanto mayor cantidad de grasas contenida en el alimento, más tiempo permanece en el estómago. Cuando un individuo come más alimento del que requiere para energía, los lípidos se acumulan en las células de depósito, aumentando así la cantidad de tejido adiposo. Este tejido adiposo aporta protección y sostén a los órganos y aislamiento al cuerpo.
Tanto las fuentes vegetales como animales contribuyen con lípidos en la dieta. Los lípidos deben pensarse como los ésteres ácidos grasos de alcoholes. El triglicérido, el lípido más común, es la combinación de glicerol con tres ácidos grasos por una unión éster. Los fosfolípidos contienen glicerol, ácidos grasos, un compuesto nitrogenado y fosfato. Los fosfolípidos son constituyentes de todas las células v las estructuras de membrana y están involucrados en la absorción y transporte de los lípidos. Las lecitinas constituyen el grupo más grande de fosfolípidos. El colesterol, un esteroide de alcohol similar a un lípido, se halla en grasas animales y es un precursor de la producción de sales biliares, vitamina D y algunas hormonas. Está presente en distintos tejidos, incluyendo las vainas de mielina en el sistema nervioso.
Los ácidos grasos son cadenas de carbono que contienen desde 4 a 24 átomos de carbono. Uno de los ácidos grasos esenciales, el ácido linoleico poliinsaturado, puede hallarse en aceites vegetales pero no puede ser sintetizado en los seres humanos. El ácido linoleico y su derivado, el ácido araquidónico, (un ácido graso esencial ya que se halla también en fuentes animales de grasa), son componentes de las membranas celulares. Una de sus funciones es servir como precursores para la clase de sustancias biológicamente activas denominadas prostaglandinas. El ácido linoleico presente en muchos lípidos estructurales en el encéfalo, también puede considerarse un ácido graso esencial, aunque no se ha comunicado una deficiencia de esta sustancia en los seres humanos.
La grasa de la leche de vaca tiene sólo un cuarto del contenido de ácidos grasos esenciales del contenido de la leche humana. Por esta razón muchos productores de fórmulas para lactantes agregan aceite vegetal en forma de aceite de soja 0 de maíz (ambos son ricos en ácido linoleico) a la base láctea desnatada de sus fórmulas.
Los neonatos de término normalmente tienen niveles séricos más bajos de ácidos grasos esenciales que los niños mayores. En lactantes prematuros, no se han establecido los niveles séricos de ácidos grasos esenciales. Los lactantes prematuros pueden requerir un mayor ingreso de ácidos rasos esenciales que el de los neonatos normales por su carencia de células de depósito de grasas y pobre absorción de ellas debido a una falta de bilis. En los niños mayores de los 6 y 9 meses de edad, los lípidos se digieren igual que en los adultos.
Es difícil producir una dieta con bajo contenido en ácidos grasos esenciales. Habitualmente estas deficiencias se observan en niños con hiperalimentación parenteral libre de grasas. Los niños que tienen fibrosis quística también
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
pueden tener una deficiencia de ácidos grasos esenciales. Las dietas que contienen menos de 1l a 2% de las calorías como ácido linoleico pueden producir deficiencia de ácido linoleico. Los síntomas clínicos incluyen piel seca, engrosada con descamación e intertrigo. Si la dieta aporta menos de 30% del ingreso calórico total en grasas, los ingresos de hidratos de carbono y proteínas están aumentados y pueden producir diarrea o hípernatremia.
En los lactantes no se conocen los efectos a largo plazo de una deficiencia de ácidos grasos esenciales. Como estos ácidos grasos son constituyentes de las membranas celulares y los lípidos encefálicos y como son los precursores de las prostaglandinas, los lactantes deben ser alimentados con leche humana o una fórmula que conten a aceite de soja u otro aceite vegetal agregado para evitar una deficiencia. Cuando se den alimentos sólidos a los lactantes pueden incluirse los aceites vegetales en la a para aportar ácidos grasos esenciales.
Las dietas que aportan ingresos excesivos de grasas producen saciedad en los niños y reducen el ingreso de otros alimentos. Una dieta que tiene un contenido extremadamente alto en grasas puede producir cetosis.
La relación del ingreso de grasas en la dieta de lactantes y niños con la repercusión de las grasas en la íntima en los vasos arteriales mayores durante la niñez no está clara. En adultos que tienen hiperlipidemia, un aumento en la relación de ácidos grasos insaturados a saturados y una disminución en el ingreso total de grasas en la dieta produce niveles séricos reducidos de colesterol.
XXVII.-VITAMINAS
La palabra vitamina es un término general para algunas sustancias orgánicas no relacionadas que pueden hallarse en muchos alimentos en pequeñas cantidades y que son necesarias en bajas cantidades ara el funcionamiento metabólico normal del cuerpo. Pueden ser liposolubles o hidrosolubles.
Debido a que las vitaminas liposolubles -A, D, E y K- son almacenadas en las grasas corporales, no es esencial que se consuman diariamente a menos que sólo se tomen cantidades mínimas. Asimismo, éstas pueden ser almacenadas y suelen elevarse hasta niveles tóxicos si ingresan en demasiada cantidad al cuerpo.
Las vitaminas hidrosolubles -B y C- en su mayor parte no son almacenadas en el cuerpo. Deben ingerirse en cantidades adecuadas en la dieta cada día de modo que no ocurra deficiencia en un período de tiempo. Las vitaminas hidrosolubles son frágiles y pueden destruirse durante el almacenamiento, procesamiento o preparación de los alimentos.
El manejo de enfermería relativo al ingreso de vitaminas en el cuidado de los niños incluye lo siguiente:
1. Estimular el ingreso de cantidades adecuadas de alimentos que contengan las vitaminas esenciales.
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2. Estimular la exposición moderada de la piel al rayo del sol como una fuente de vitamina D.
3. Enfatizar la importancia del uso de técnicas de almacenamiento y cocción adecuadas para conservar las vitaminas en los alimentos. Los vegetales especialmente deben cocinarse durante un tiempo mínimo en la cantidad más pequeña de líquido posible o, de preferencia, al vapor.
4. Explicar el uso correcto de los suplementos vitamínicos: la cantidad para cubrir la necesidad nutricional y los peligros de las sobredosis.
5. Obtener una historia nutricional y un registro diario de alimentos para calcular el ingreso diario aproximado de vitaminas. Si se incluyen cantidades adecuadas de vitaminas, no es necesario el suplemento.
6. Explicar, si es necesario, que las dietas caprichosas aportan cantidades inadecuadas de nutrientes porque pueden no incluir algunos grupos de alimentos.
7. Explicar el cuidado de los niños que tienen deficiencias vitamínicas, especialmente escorbuto y raquitismo.
Una dieta variada de alimentos sanos es la mejor forma de obtener todas las vitaminas importantes requeridas por el cuerpo. La enfermera puede ayudar tanto a padres como a hijos a lograr este objetivo.
XXVIII.-MINERALES
Los minerales son sustancias homogéneas inorgánicas, muchas de las cuales se requieren en cantidades de vestigios para el cuerpo. Los elementos electropositivos significativos, o catíones, son calcio, magnesio, sodio y potasio. Los elementos electronegativos importantes, o aniones, son cloro, fósforo y azufre. El hierro, cobalto y yodo son complejos orgánicos importantes. Los vestigios de elementos cuyas unciones en el cuerpo se han definido son cobre, flúor, zinc, manganeso y cromo. Los vestigios de elementos cuyas funciones no se han definido o aclarado son silicio, boro, selenio, níquel, aluminio, bromo, arsénico, molibdeno y estroncio.
El manejo de enfermería referente al ingreso de minerales en la asistencia de los niños incluye lo siguiente:
1. Estimular el ingreso de alimentos que contengan proteínas como parte de una dieta sana, ya que no es probable que los niños que consumen cantidades adecuadas de proteínas desarrollen deficiencias de minerales.
2. Informar a los padres de lactantes y niños que viven en áreas con deficiencia de flúor v en consecuencia no están bebiendo agua fluorada, que puede ser necesario el suplemento de flúor.
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
3. Informar a los padres de lactantes y niños que están preocupados porque habitan en zonas con deficiencia de yodo, que la carencia de éste actualmente es rara; esto se debe a que algunos alimentos provienen de diferentes áreas geográficas, sin embargo, está difundido el uso de sal yodada y algunos aditivos de alimentos que contienen yoduros.
4. Explicar que aunque el hierro adicional puede ser necesario para los estados con deficiencia de hierro como anemia, los bajos niveles de hierro en el cuerpo generalmente son el resultado de pérdida sanguínea y no de ingreso restringido en la dieta.
5. Precisar por control de los informes de laboratorio, si las deficiencias de cobre, manganeso, zinc y otros vestigios de elementos, existen en lactantes y niños que reciben sólo nutrientes administrados por vía parenteral.
XXIX.-FIBRA
La fibra de la dieta incluye un grupo de compuestos que son resistentes a la digestión por el tracto gastrointestinal humano. Cuando se consume una dieta que contiene cantidades aumentadas de fibra, aumenta la cantidad de agua en la materia fecal, disminuyen el tiempo de tránsito intestinal y el colesterol sérico. Las frutas y verduras contribuyen con más fibra a la dieta por caloría que la mayor parte de los otros alimentos. Distintos granos de cereales que contienen salvado también son buena fuente de fibra en la dieta.
Los niños pequeños que ingieren una dieta bien balanceada generalmente reciben cantidades suficientes de alimentos con escorias; sin embargo, a medida que se hacen mayores, consumen crecientes cantidades de alimentos muy refinados. En consecuencia, las dietas de los niños mayores y adultos en los Estados Unidos tienen alto contenido en colesterol y rasas saturadas y un bajo contenido no deseable de fibra, o volumen. Se dice que esta falta de fibra en la dieta contribuye a la enfermedad cardíaca, obesidad, hernia hiatal, cálculos biliares, enfermedad diverticular, pólipos y cáncer colorrectal durante la adultez.
XXX.-REQUERIMENTOS NUTRICIONALES EN LA DIETA HUMANA
30.1.-REQUERIMIENTOS DE CARBOHIDRATOS
No existen recomendaciones especiales para los carbohidratos por parte de las RDA. La Asociación Americana de Cardiología y Cáncer recomienda aportar en forma de carbohidratos del 55-60% del valor calórico total de la dieta. Un aporte de hasta 200 gr. diarios de estos nutrientes, es bien tolerado por el anciano. La disminución de la tolerancia a la glucosa aconseja dietas con alto contenido en carbohidratos complejos y fibra (cereales integrales y verdura), hay que evitar el consumo excesivo de sacarosa y de lactosa, si hay intolerancia.
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
30.2.-REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS
No está muy documentado que los requerimientos energéticos (disminución del metabolismo basal) disminuyan con la edad, especialmente ahora que la actividad es mayor en las personas de edad avanzada. Dietas con un aporte calórico inferior a 1800 kcal para las mujeres y 2300 kcal para los hombres, serán probablemente inadecuadas en proteínas, y micronutrientes, por lo que deben ser evitadas. Para el cálculo de los requerimientos energéticos se debe tener en cuenta que es necesario mantener un balance energético equilibrado en función de la actividad física y del gasto energético basal (que no ha quedado claramente demostrado que disminuya con la edad).
Además la experiencia ha demostrado que sobre este grupo de población tiene efectos más nocivos la ingesta reducida (elevada prevalencia de malnutrición), que un moderado exceso de peso. Lo que lleva a pensar que se debe ser "generoso" en la recomendación energética, sin llegar tampoco al riesgo de obesidad.
30.3.-REQUERIMIENTOS PROTEICOS
El mantenimiento del equilibrio nitrogenado, es muy importante para el organismo, y marca la pauta para establecer los requerimientos y las raciones de proteínas.
La ración proteica está relacionada con la energética, podría parecer que debido a la reducción de contenido proteico en la masa corporal, las necesidades son menores, pero no es cierta esta premisa. Hay que asegurar el aporte adecuado sobre todo en los portadores de enfermedades crónicas y en los ancianos que viven solos. La recomendación es la habitual 0,75 g/kg de peso/día, al igual que para los demás adultos. Los estados carenciales en proteínas pueden causar graves trastornos: alteraciones cutáneas, edemas, fatiga etc. que pueden empeorar o alterar el estado de salud de los ancianos.
30.4.-REQUERIMIENTOS LIPÍDICOS
Aunque son las enfermedades coronarias las que causan una de las mayores tasas de mortalidad en la sociedad actual, y se asocia directamente con los elevados niveles de colesterol en sangre, no es aconsejable reducir totalmente el aporte de grasa en la dieta. Además a partir de los 65 años, se discute la eficacia de las dietas altamente restrictivas en grasa para prevenir el riesgo cardio-vascular. Hay que elegir, como en las dietas en todas las edades, aquellos alimentos que aportan ácidos grasos monoinsaturados (aceite de oliva y vegetales en general), entre otros motivos para asegurar el aporte de vitaminas liposolubles.
Aunque para este grupo de población, las RDA no establecen recomendaciones específicas, el aporte de grasas no debe ser inferior al 30%
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
del total de kcal que se aporten en la dieta. En general menos de 100 gr/día son bien tolerados.
La calidad de la grasa es también un factor muy importante. Se recomienda que un 10-15% de la grasa que se consuma debe sea monoinsaturada. Este tipo de grasa está en mayor proporción en productos como el ácido oleico, que es el componente fundamental del aceite de oliva, así como el de soja y maíz, también en la carne de ternera. Otro 10% puede darse en forma de ácidos grasos saturados, que se pueden obtener de los aceites de semillas y de la carne de ternera, y aproximadamente un 8% de ácidos grasos poliinsaturados que están bien representados en alimentos como el aceite de girasol y aceite de palma.
30.5.-REQUERIMIENTOS MINERALES
Es importante asegurar las cantidades adecuadas de minerales en general y en especial del hierro, zinc y calcio.
Parece estar justificado un aumento en el aporte de calcio debido a los problemas de malabsorción de este mineral, comentados en el epígrafe anterior, y para la prevención de la osteoporosis. Se recomiendan 800 mg/día para mujeres a partir de los 51 años.
Parece importante también la relación calcio/fósforo en la dieta. Las recomendaciones establecen una relación 1/1 y por tanto un total de fósforo de 800mg/día.
Con la deficiencia de hierro hay que ser cuidadoso. Debido a la elevada prevalencia de las anemias en los ancianos, se podría pensar en el hierro como principal implicado en este proceso. Parece que esto no ocurre así (Manore et al, 1989), las anemias en los ancianos frecuentemente tienen su origen en pérdidas sanguíneas sobre todo a través del intestino.
Por ello no hay una recomendación de hierro suplementario, ya que debido a la disminución de la capacidad de absorción sería inútil. Se recomienda una cantidad de 10mg/día. Se debe saber que elementos como el ácido ascórbico aumentan la biodisponibilidad de hierro y por lo tanto la capacidad de ser absorbidos, mientras que los fitatos, salvados, fosfatos, té y antiácidos la disminuyen.
El hierro que mejor se absorbe es el que está en los tejidos animales, y el que peor el de los tejidos vegetales. Este motivo es el que lleva a recomendar, para esta etapa de la vida, la ingesta de una cantidad mínima diaria de alimentos (carne, huevos o pescado) que aseguren el aporte de hierro en una forma fácilmente accesible.
El zinc suele disminuir su concentración con la disminución de la aportación calórica total. La recomendación es entre 12-15 mg/día. Los bajos niveles de este metabolito pueden producir alteraciones relacionadas con la inmunidad,
68
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
ulceras, etc, pero no está justificada la recomendación de suplementos debido a problemas de malabsorción.
La hipertensión es otro de los problemas más comunes en los ancianos, relacionado con las recomendaciones de minerales en la dieta. Se recomienda limitar a 2g/dia la ración de sodio para contrarrestarla y suplementar la dieta con magnesio y potasio para mejorar la diuresis.(Kannel, 1988).
Las recomendaciones para el selenio son las mismas que para la población adulta y que las RDA establecen en 55-70 microgramos /día. Está muy relacionando con la vitamina E y realiza un importante papel como antioxidante.
30.6.-REQUERIMIENTOS DE VITAMINAS
La deficiencia en vitamina D parece que puede deberse, en muchos casos, a la falta de exposición al sol de muchos ancianos por diferentes problemas (inmovilidad, institucionalización, etc.). En los casos en que no sea posible un mínimo de exposición al sol, es necesario asegurar en la dieta 300 IU/día a través de la alimentación.
La vitamina A no parece presentar problemas de disminución por lo que se recomienda lo habitual para las dietas en adultos 1000 ER/día para hombres y 800-900 para mujeres, y que con una alimentación equilibrada y variada; frutas, verduras, hidratos de carbonos, se puede asegurar. Algunos alimentos de origen animal son especialmente ricos en vitamina A en forma de retinol: hígado, aceite de hígado de pescado, leche, etc.
El ácido ascórbico tiende a bajar sobre todo en personas con antecedentes de tabaquismo, estrés. También se reducen los niveles de vitamina C. La deficiencia en estas dos vitaminas se relaciona con la aparición de púrpura, alteraciones en las encías, rotura de los vasos sanguíneos de pequeño diámetro (capilares), etc. En ambos casos se recomienda el consumo de alimentos ricos en estos nutrientes (naranjas, mandarinas, patatas), más que suplementos en la dieta, debido a que se absorben mejor desde los alimentos.
Vitaminas Alimentos con alto contenido
Vit A Albaricoque, ciruelas, cereza, mandarina, melocotón melón, acelgas, batata, repollo, espinacas, alubias, zanahoria, mantequilla, leche, queso.
Vit. B Albaricoque, ciruelas, cereza, mandarina, melocotón, acelgas, coliflor, repollo, escarola, guisante, habichuelas, maíz, nabo, zanahorias, frutos secos, arroz, avena, leche, queso, carne de cerdo.
Vit C Albaricoque, ciruela, cereza, fresa, limón, mandarina, manzana, melón, naranja, coles de bruselas, espinacas, habichuelas, patata, pimiento.
Vit D Luz solar. Leche, mantequilla, huevos.69
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
30.7.-CARACTERISTICA DE LAS VITAMINAS HIDROSOLUBLES
Intervenci
ónFuentes
Termoestable
Termo sensible
Carencia
DéficitNecesidad
esTratamie
nto
Vitamina B1
Tiamina
Metabolismo de los Glúcidos
Germen de
cereales Legumino
sas Levadura
s
Termo sensible. La
cocción disminuye en un 40%
su contenido
Beri-Beri
Afecta a los
sistemas nervioso
periférico, al central y
al cardiovasc
ular
En función de: peso corporal,
alimentación,
Actividad física 0,5 mg/1000
cal
De las neuralgia
50/100 mg vía
intramuscular y
500/1000 mg vía
parenteral
Vitamina B2
Riboflabina
En la acción de
numerosas enzimas
Germen de
cereales, legumino
sas, levaduras
Termo sensibles y
foto sensibles, la leche
expuesta al sol pierde
65% de sus cualidades
Se manifiesta a través
de signos oculares
(conjuntivitis),
faríngeos, mucosos y cutáneos
0,5 mg/1000
cal
Vitamina B3 o PP Ácido
nicotídico
Metabolismo de los glúcidos, lípidos y
los proteidos
Germen de
Cereales, legumino
sas, levaduras
Pelagra
Se manifiesta a través
de signos cutáneos, trastornos nerviosos
y digestivos
5 a 10 mg
Vitamina B5 ácido
pantoténico
Numerosas
reacciones de síntesis
Se halla en todas partes
No se observa
5 a 10 mg
En dosis de 15 a
1000 mg Tratamien
to de garganta, escaras, ulceras
varicosas
Vitamina B6
Piroxina
Metabolismo de los aminoácid
os
Carnes Pescados verduras
No se observa
Se manifiesta a través
de signos cutáneos, nerviosos
y sanguíneo
s
2 mg
Vitamina B7
Mesoinosito
Todos los metabolis
mos
Alimentos ricos en
proteínas animales
o vegetales
No se observa
Vitamina B8 Biotina
Hígado riñones
Yema del huevo
No se observa
150 a 300 mg
70
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
Vitamina B12
Cianobalanina
Una de las formas del principio
antipernicioso
Hígado Pescados
azules2 mg
De las anemias en dosis 15 a 20
mg y ciertas
neuralgias 1000
unidades
Vitamina C Acido
ascorbico
Metabolismo de los glúcidos, del hierro, aminoácid
os intervienen
en las funciones de córtico
suprarrenales y
ovarios
Se encuentra en todos
los vegetales
sobre todo en
los agrios
Termo sensible y
fotosensible.
Se utiliza en la agro-alimentació
n como antioxidant
e
Escorbuto
Responsable de
trastornos mucosos y vasculares
50 a 100 mg
30.8.-CARACTERÍSTICAS DE LAS VITAMINAS LIPOSOLUBLES
Intervención FuentesTermoestable
Termo sensible
Carencia Déficit Necesidades Tratamiento
Vitamina A Axeroptol
En la función visual e indispensable
para los tejidos
epiteliales
Tejidos animales
(leche mantequilla
) parte colocada
de los vegetales
(pro-vitaminas)
Trastornos visuales y cutáneos
5000 U por día en el hombre y
4000 U por día en la
mujer
Ictiosis sin eficacia probada.
En dosis elevadas eficaz
en síndrome pre-mestrual
Vitamina D Calciferol o antiraquítica
En el metabolismo del calcio y el de los huesos
Fuente esencial
endógena (sol) La D"
se encuentra
en levaduras,
setas, cereales. La D se
encuentra en leche,
carne, pescados
Muy fotosensible y
oxidable. Sintética
ergosterol D2 Natural
Colecalciferol D3 o aceite de
hígado de pescado
Raquitismo en
lactantes
Se manifiesta a través de
signos oculares
(conjuntivitis)
faríngeos, mucosos y cutáneos
400 U por día
Vitamina E Tocoferol
Como antioxidante preservando los complejos enzimáticos
del metabolismo celular y la
acción de los ácidos grasos
Germen de cereales. Verduras,
granos oleaginoso
s en cantidades menores en
huevos y leche
No se conoce
5 a 15 U por día
Se utiliza en dosis elevadas en el
tratamiento de la hipercolesterolemi
a
Vitamina K Indispensable Todo el No se 3 mg por dia
71
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
Tocoferol
en los mecanismos
de coagulación sanguínea
pescado y en menores proporcione
s en vegetales
conoce
XXXI.-CONTENIDO DE NUTRIENTES EN ALIMENTOS SELECCIONADOS
Este anexo suministra información sobre el contenido de energía y de diez nutrientes importantes en algunos alimentos seleccionados. Los datos se basan en estudios hechos por numerosos científicos de diversos países y ya han sido publicados en Alimentos y nutrición en la gestión de programas de alimentación a grupos (FAO, 1995).
El contenido de nutrientes se da por 100 g de porción comestible de los alimentos enumerados. Se debe señalar que los alimentos varían en su contenido de nutrientes, según la variedad particular del alimento y las condiciones en las que se produce, procesa, comercializa, almacena y prepara. Por ejemplo, en estos cuadros se da una cifra de vitamina A contenida en «tomate maduro», pero hay muchas variedades de tomates, algunos se cosechan muy maduros y otros cuando están verdes; algunos se consumen crudos y que otros se hierven, se fríen o se cuecen en diversas formas. Todos estos factores pueden influir sobre el contenido de caroteno o precursor de vitamina A. La cifra de 113 µg de vitamina A por 100 g de tomate se ha obtenido a partir de muchos análisis de distintas variedades de tomates tratados bajo diferentes condiciones; se considera que es una cantidad habitual de vitamina A en tomates promedio. Aunque algunos tomates bajo ciertas condiciones pueden suministrar sólo 80 µg por 100 g y otros 140 µg, el cuadro muestra sin embargo, que los tomates siempre contienen menos vitamina A que las zanahorias (con 2 813 µg de vitamina A por 100 g) y más que los bananos (con 20 µg por 100 g). Por lo tanto, si el cuadro se utiliza con buen criterio, es útil para aconsejar sobre alimentación y otros temas relacionados.
Los lectores que necesiten datos no incluidos en este cuadro, deben consultar las publicaciones originales que se citan como referencias.
CUADRO A 24Nutrientes en 100 gramos de porción comestible de alimento
Alimento(desperdicio %)a
Energía
(kcal)
Proteína
(g)
Grasa
(g)
Calcio
(mg)
Hierro
(mg)
Vitamina A(µg)
Tiamina
(mg)
Riboflavina
(mg)
Niacina
(mg)
Folato
(µg)
Vitamina C(mg)
Cereales
Cebada 350 8,2 1,0 16 2,0 0 0,12 0,05 3,1 20 0
Harina de maíz, entera
353 9,3 3,8 10 2,5 0 0,30 0,10 1,8 U 0
72
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
Harina de maíz, refinada
368 9,4 1,0 3 1,3 50b 0,26 0,08 1,0 U 0
Mijo 341 10,4 4,0 22 3,0 0 0,30 0,22 1,7 U 0
Arroz, pulido
361 6,5 1,0 4 0,5 0 0,08 0,02 1,5 10 0
Arroz, cocido
364 6,7 1,0 7 1,2 0 0,20 0,08 2,6 11 0
Sorgo 345 10,7 3,2 26 4,5 U 0,34 0,15 3,3 U 0
Trigo, entero
323 12,6 1,8 36 4,0 0 0,30 0,07 5 51 0
Harina de trigo, blanca
341 9,4 1,3 15 1,5 0 0,10 0,03 0,7 22 0
Pan, blanco 261 7,7 2,0 37 1,7 0 0,16 0,06 1,0 17 0
Pasta 342 12,0 1,8 25 2,1 0 0,22 0,03 3,1 34 0
Productos cereales (ítems ayuda alimentaria)
Trigo bulgur 354 11,2 1,5 23 7,8 0 0,30 0,1 5,5 38 0
Trigo bulgur fortificado con soja
350 17,3 2,0 54 4,7 0 0,25 0,13 4,2 74 0
Harina de maíz amarilla, sin germen
364 7,9 1,2 25 1,1 132 0,14 0,05 1,0 U 0
Harina de maíz fortificada con soja
392 13,0 1,5 178 4,8 228 0,70 0,30 3,1 U 0
Avena en hojuelas
363 13,0 7,0 70 4,0 0 0,60 0,20 1,3 24 0
Sémola de sorgo fortificada con soja
360 16,0 1,0 40 2,0 t 0,20 0,10 1,7 50 0
Avena en hojuelas
380 20,0 6,0 81 5,3 0 0,74 0,14 4,0 U 0
73
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
fortificada con soja
Harina de trigo (extracción media)
350 11,5 1,5 29 3,7 0 0,28 0,14 4,5 U 0
Harina de trigo fortificada con soja, 6% soja
355 14,0 1,2 0 U 0 U U U U 0
Harina de trigo fortificada con soja, 1 la 12% soja
355 16,5 1,4 211 4,8 265 0,65 0,36 4,6 U 0
Mezclas de alimentos y galletas
Leche soja maíz + leche trigo y soja
380 20,0 6,0 1000 18,0 510 0,80 0,80 8,0 200 40
Leche maíz soja instantánea
380 20,0 6,0 1000 18,0 510 0,80 0,80 8,0 200 40
Mezcla maíz soja
380 18,0 6,0 513 18,5 500 0,65 0,50 6,8 U 40
Mezcla trigo soja
360 20,0 6,0 750 20,8 496 1,50 0,60 9,1 U 40
Galletas alto contenido proteico, australianas
450 20,0 20,0 1125 25,0 0 2,75 4,08 27,5 U 63
Galletas alto contenido proteico, danesas
480 20,0 19,0 179 7,2 0 0,25 U 1,0 U 1
Raíces feculentas y frutas
Yuca fresca (26)
149 1,2 0,2 68 1,9 15 0,04 0,05 0,60 24 31
74
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
Harina de yuca
344 1,6 0,5 66 3,6 0 0,06 0,05 0,90 U 0
Plátano (34)
134 1,2 0,3 8 1,3 390 0,08 0,04 0,60 16 20
Patata, Irlandesa (20)
79 2,1 0,1 7 0,8 0 0,09 0,04 1,50 13 20
Batata (amarilla) (19)
105 1,7 0,3 22 0,6 2000c 0,07 0,04 0,70 52 23
Ñame fresco (16)
118 1,5 0,2 17 0,5 0 0,11 0,03 0,80 23 17
Semillas comestibles
Habichuela seca
333 23,6 0,8 143 8,2 0 0,5 0,22 2,1 180 5
Frijol Mung seco
347 23,9 1,1 132 6,7 11 0,6 0,23 2,3 120 5
Lenteja seca
338 28,1 1,0 51 9,0 4 0,5 0,25 2,6 U 6
Guandú seco
343 21,7 1,5 130 5,2 3 0,6 0,19 3,0 100 0
Maní seco 567 25,8 49,2 92 4,6 0 0,6 0,14 12,1 110 0
Soja seca 416 36,5 20,0 277 15,7 2 0,9 0,25 1,6 210 0
Semillas de girasol
605 22,5 49,0 98 6,3 0 1,9 0,14 4,1 U 0
Coco pulpa (27)
376 3,9 36,5 20 2,3 0 0,6 0,80 0,4 U 0
Verduras
Zanahoria (19)
43 1,0 0,2 27 0,5 2813 0,10 0,06 0,9 14 9
Berenjena (17)
26 1,1 0,1 36 0,6 7 0,09 0,02 0,6 18 2
Hojas verde oscuro (espinaca)
22 2,9 0,4 99 2,7 672 0,08 0,19 0,7 194 28
75
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
(15)
Hojas verde medio (repollo chino) (15)
16 1,2 0,2 77 0,3 120 0,04 0,05 0,4 79 27
Hojas verdes claro (lechuga) (32)
13 1,0 0,2 19 0,5 33 0,05 0,03 0,2 56 4
Cebolla (8) 34 1,2 0,3 25 0,4 0 0,06 0,10 0,1 20 8
Pimiento verde (23)
25 0,9 0,5 6 1,3 53 0,09 0,05 0,6 17 128
Pimiento rojo
25 0,9 0,5 6 1,3 530 0,09 0,05 0,6 17 128
Calabaza (30)
26 1,0 0,1 21 0,8 160 0,05 0,11 0,6 8 9
Tomate maduro
19 0,9 0,2 7 0,5 113 0,06 0,05 0,6 9 18
Hojas de batata
35 4,0 0,3 37 1,0 130 0,16 0,35 1,1 U 11
Amaranto 26 2,5 0,3 215 2,3 292 0,03 0,16 0,7 85 43
Frijoles frescos
36 2,5 0,2 43 1,4 375 0,08 0,12 0,5 U 27
Maíz fresco 165 5,0 2,1 2 0,5 28 0,20 0,06 1,7 46 7
Frutas
Aguacate o palta (50)
161 2,0 15,3 11 1,02 61 0,11 0,12 1,9 22 8
Banano (33)
92 1,0 0,5 6 0,30 20 0,05 0,10 0,5 19 9
Naranja (28)
47 0,9 0,1 40 0,10 120 0,09 0,04 0,3 30 53
Lima (36) 30 0,7 0,2 33 0,60 1 0,03 0,02 0,2 8 23
Limón (36) 29 0,6 0,3 26 0,60 3 0,04 0,02 0,1 11 53
76
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
Guayaba (11)
51 0,8 0,6 20 0,30 79 0,05 0,05 1,2 7 184
Mango (31) 65 0,5 0,3 10 0,10 389 0,06 0,06 0,6 7 28
Papaya (28)
39 0,6 0,1 24 0,10 201 0,03 0,03 0,3 1 62
Piña (46) 49 0,4 0,4 7 0,40 2 0,09 0,04 0,4 11 15
Sandía (56) 32 0,6 0,4 8 0,20 37 0,08 0,02 0,2 2 10
Baobab (72)
290 2,2 0,8 284 7,40 70 0,37 0,06 2,1 U 270
Frutas y azúcar
Albaricoques secos
238 3,7 0,5 45 4,7 724 0,01 0,15 3,0 10 2
Pasas 300 3,2 0,5 49 2,1 1 0,16 0,09 0,8 3 3
Dátiles secos (10)
275 2,0 0,5 32 1,2 5 0,09 0,10 2,2 13 0
Mermelada 243 0,4 0 32 2,0 t t t t t 4
Conservas 234 0,4 0 10 2,0 t 0,10 0,10 0,3 t 9
Azúcar 400 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Carne
Carne de conejo
122 20,4 3,40 12 1,8 U 0,18 0,25 5,8 3 0
Carne de ganado
115 22,0 1,90 4 1,9 20 0,23 0,26 7,5 15 0
Grasa de ganado
900 1,5 94,00 0 0 0 0 0 0 0 0
Sangre de ganado
80 17,8 0,13 6 44 21 0,90 0,30 1,0 0 0
Hígado de vaca
123 19,7 3,10 7 7,1 1500 0,30 2,88 14,7 22 30
Carne de cerdo
114 22,0 1,90 3 1,0 6 0,90 0,23 5,0 6 2
77
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
Carne de cabra (con grasa)
161 19,5 7,90 10 2,0 36 0,15 0,28 4,9 U 0
Cecina 225 25,3 12,00 14 4,1 0 0,20 0,23 3,2 2 0
Cerdo enlatado
536 11,0 51,30 U U 0 0,60 0,16 2,5 U 0
Pollo (33) 139 19,0 7,00 15 1,5 0 0,10 0,15 9,0 U 0
Pescado
Bacalao (25)
82 17,7 0,4 24 0,4 10 0,6 0,46 2,3 12 2
Perca (60) 89 18,4 0,8 20 1,0 7 0,8 0,12 1,7 U 0
Pescado seco, salado
225 47,0 7,5 343 2,8 0 0,07 0,11 8,6 U 0
Bacalao seco (Noruega) sin salar (36)
330 79,0 1,4 60 4,3 U 0,9 0,10 3,5 U 0
Sardinas (enlatadas en aceite)
238 24,1 13,9 330 2,7 58 0,4 0,30 6,5 16 0
Concentrado de proteína pescado. Noruego tipo B
390 73,0 10,0 1800 26,9 500 UI 0,3 0,73 12,6 U 0
Concentrado de proteína pescado, Astro typo A
330 80,0 0,1 300 U U U U U U U
Productos lácteos y huevos
Leche materna
70 1,0 4,4 32 0,05 64 0,01 0,04 0,18 5 5
Leche de vaca entera
61 3,3 3,3 119 0,05 31 0,04 0,16 0,10 5 1
78
CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
Leche entera seca
496 26,3 26,7 912 0,50 280 0,28 1,21 0,60 37 9
Leche descremada en polvo
362 36,2 0,8 1257 1,0 1500d 0,42 1,55 1,00 50 7
Leche condensada, edulcorada
321 7,9 8,7 284 0,20 81 0,09 0,42 0,21 11 3
Leche evaporada
134 6,8 7,6 261 0,20 54 0,05 0,32 0,20 8 2
Queso enlatado (promedio)
355 22,5 28 630 0,20 120 0,03 0,45 0,20 U 0
Queso nuevo danés
275 19,0 21,0 480 0,60 1000 0,02 0,14 4,40 38 0
Barras de leche
475 23,5 23,0 U U U U U U U U
Tabletas de leche
540 27,0 27,0 U U U U U U U U
Huevos frescos
158 12,1 11,2 56 2,1 156 0,09 0,30 0,3 65 0
Huevos secos
594 45,8 41,8 212 7,9 588 0,31 1,17 6,40 184 0
Grasas y aceites
Grasa animal (manteca)
900 0 100,0 0 0 0 0 0 0 0 0
Mantequilla 717 0,9 81,0 24 0,2 754 t 0,04 t 3 0
Ghee 876 0,3 99,5 0 0 925 0 0 0 0 0
Margarina 719 0,9 80,5 30 0 993d 0,01 0,04 t 1 0
Aceite de palma
884 0 100,0 0 0 5000e 0 0 0 0 0
Aceite vegetal (maíz)
884 0 100,0 0 0 0 0 0 0 0 0
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
Alimentos cocidos
Arroz pulido, hervido
123 2,2 0,3 U 0,2 0 0,01 0,01 0,3 3 0
Habichuelas, hervidas
127 8,7 0,5 U 2,9 0 U U 0,6 129 1
Lentejas, hervidas
116 9,0 0,4 U 3,3 1 U U 1,1 180 2
Maní, hervidos
318 13,5 22,0 U 1,0 0 U U 5,3 75 0
Maní, secos asados
585 23,7 49,7 U 2,3 0 U U 13,5 45 0
Patatas hervidas, sin piel
86 1,7 0,1 U 0,3 0 0,10 U 1,3 9 7
Espinaca hervida, sin agua
23 3,0 0,3 U 3,4 819 U U 0,5 145 10
XXXII.-CONTENIDO DE LOS ALIMENTOS
Resulta inconcebible emprender una dieta adelgazante sin conocer el valor calórico de los alimentos. El experto en dietética es como el asesor al que se recurre para que "dirija una empresa en crisis por una mala gestión". Si este asesor, después de equilibrar la balanza, abandona la empresa sin haber enseñado a los directivos los principios de una buena administración habrá fracasado en su labor, porque los directivos cometerán inevitablemente los mismos errores: al poco tiempo la empresa volverá a encontrarse de nuevo en la misma situación de crisis. El experto en dietética ha de programar el restablecimiento del equilibrio ponderal (adelgazamiento),pero al mismo tiempo debe enseñar al paciente las reglas del recuento de calorías, pues de lo contrario, al terminar el régimen, el paciente volverá a cometer por ignorancia los mismos errores, con el resultado de la recuperación de los kilos perdidos. EI sujeto obeso, considerado a menudo un "gran comilón", es en realidad una persona que necesita "aprender a comer"El paciente debe por tanto saber cuál es el valor de la "moneda en circulación" que sirve para nutrir su organismo, es decir debe saber cuántas calorías tiene
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
cada alimento que consume día a día. A este respecto, puede resultar de gran ayuda mencionar aquí algunos de los prejuicios más ilustrativos:
LOS GRISINES NO ENGORDAN:
Es una leyenda que los grisines sean muy buenos para las dietas adelgazantes. Tienen una humedad valorada en torno al 3 %, frente a la humedad del pan, que puede alcanzar el 40 ~. A igualdad de peso, 100 g de grisines tienen un poder calórico mucho más alto que 100 g de pan, en la medida en que son todo harina y grasas y no contienen agua, es decir el único elemento que no posee poder calórico; el valor calórico del pan es de aproximadamente 250 calorías por cada 100 g, mientras que el valor energético de los grisines es de alrededor de 400 calorías por cada 100 g (el sujeto que come 100 g de grisines con la comida es como si comiera mas de 150 g de pan) Por consiguiente, los grisines engordan más que el pan debido a su mayor poder calórico.
EL ARROZ NO ENGORDA:
el arroz es un alimento completo, sano, nutritivo y de digestibilidad superior a todos los demás farináceos. Esta constituido fundamentalmente, y al igual que las pastas, por hidratos de carbono, cuenta con una permanencia corta en el estómago y larga en el intestino y con un alto grado de absorción, dando lugar a una rápida reaparición del apetito. Por esta razón el arroz, al contrario de cuanto se cree, puede ser muy útil en las dietas engordantes, mientras que no es adecuado en las adelgazantes. Su alta digestibilidad se debe a la ausencia casi total de celulosa, lo que hace que esté especialmente indicado en las afecciones inflamatorias intestinales (colitis, enteritis, etc.), en la medida en que requiere poco trabajo por parte de las vías digestivas.
EL QUESO FRESCO NO ENGORDA:
los lacticinios como el queso blanco, el queso fresco, la crema de leche, etc. se consideran poco nutritivos y sin grasa; en realidad estos lacticinios poseen un porcentaje graso de alrededor de un 20 % y su valor calórico no es en absoluto bajo: 100 g de queso semigraso proporcionan 340 calorías; 100 g de queso magro 334 calorías y 100 g de crema de leche 269 calorías. Estos datos no son reconfortantes si se tiene en cuenta que una porción normal de queso semigraso de unos 200 g tiene un valor de unas 600 calorías, superior al de un plato de tallarines a la boloñesa (590 calorías), al de un filete de buey de 200 g (586 calorías), al de una porción de tarta de fruta (535 calorías), al de un plato de pasta con mantequilla (509 calorías) o al de un plato de espaguetis con tomate (463 calorías).Hay personas que por la noche comen queso fresco para adelgazar, acompañado de una rebanada de pan, y luego se comen una abundante ensalada mixta bien condimentada con aceite, todo ello regado con un buen vino, tras lo cual se levantan de la mesa seguros de haber comido muy poco y listos para compensar al día siguiente, al menor signo de cansancio, el "ayuno nocturno" con cafés con leche y brioches. El cálculo de las calorías de tan
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
"frugal comida" pone de manifiesto que, cutre queso, pan y aceite, se produce una ingestión de unas 1.000 calorías, lo que corresponde a una racional dieta engordante.
LOS ALIMENTOS ESPECIALES
como la pasta hipocalórica (al gluten), el pan y las pastas integrales, el queso "light", el yogur desnatado, etc. no engordan: se trata de alimentos realmente hípocalorícos, pero sólo en comparación con los correspondientes productos normales presentes en el mercado, por lo que la diferencia en calorías que los caracteriza es muy pequeña. Las pastas al gluten poseen 362 calorías, frente a las 368 calorías de la pasta normal; el pan integral tiene 240 calorías, frente a las 276 calorías del pan blanco; el queso fresco de vaca tiene 250 calorías frente a las 340 calorías del queso graso; el yogur de leche semidesnatada tiene 51 calorías frente a las 72 calorías del de leche entera.
EL VINO, LA CERVEZA, LOS LICORES, LA COCA-COLA, LA NARANJADA, LOS JUGOS DE FRUTA
etc. no engordan:muy a menudo, por el solo hecho de ser líquidas, estas bebidas no son ni tan siquiera tenidas en cuenta como posibles fuentes de calorías. En realidad, sólo el agua no tiene calorías, mientras que cualquier otra bebida debe considerarse un liquido-alimentoporque tiene calorías.Si las analizamos por separado y considerando siempre 100 g, vemos que el vino blanco seco proporciona 65 calorías, el vino tinto seco 70 calorías, el vino dulce 145 calorías, el brandy 298 calorías, la cerveza 51 calorías, los licores dulces unas 500 calorías, un jarabe de fruta 310 calorías, un zumo de fruta 310 calorías, el zumo de naranja 50 calorías, el zumo de uva 63 calorías y la Coca-Cola unas 110 calorías.Resulta muy fácil, sobre todo en verano, aumentar de forma importante la ingestión diaria de calorías a través del consumo de bebidas, que deben siempre tenerse en cuenta al realizar el recuento calórico.
LA SACARINA Y OTROS EDULCORANTES SINTÉTICOS NO ENGORDAN:
un comprimido de sacarina sustituye a una cucharadita de azúcar, con un valor de 20 calorías, Si se usan 5 comprimidos al día, se ahorran al final del día apenas evitar 100 calorías. El uso de la sacarina puede considerarse válido durante una dieta hipocalórica cuando el ahorro de unas cuantas calorías puede favorecer la ingestión de alimentos mucho más nobles que el azúcar, siendo en. cambio ridículo su uso habitual cuando otras fuentes de calorías, mucho más ricas, no son ni tan siquiera tenidas en cuentaLa dietética es ciencia matemática aplicada a la medicina y por consiguiente hay que aproximación, so pena de fracasar en el programa dietética El cálculo dietético de las calorías es muy exacto expresa en gramos, por lo que no es posible valorar a ojo la cantidad de alimentos permitidos; es necesario pesar todos los ingredientes usando una balanza que pueda estimar variaciones de al menos 10 g .
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
Generalmente no se da ninguna importancia a las transgresiones que se pueden cometer a lo largo del día, ya que se considera que muchos pequeños errores no influyen en el resultado final. Toda caloría por encima de las permitidas ha de ser tenida en cuenta, ya que la suma de muchos pequeños errores, fruto de las tentaciones de la indulgencia hacia uno mismo y sobre todo de los premios como recompensa a la rigurosidad con la que se sigue el régimen, pueden hacer que hasta la más estricta de las dietas hipocalóricas se tambalee.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Fennema, Owen R. “Química de los alimentos” 2a. ed.
Wade, L. G. “Química Orgánica” 2a. ed.
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/
002469.htm#Funciones
http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_de_los_alimentos
http://es.geocities.com/a_h_ramirez/glucidos.doc
http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r18755.DOC
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
INDICE
DEDICATORIA....................................................................................................1
INTRODUCCIÓN................................................................................................2
RESUMEN..........................................................................................................3
CARBOHIDRATOS............................................................................................4
I.-DEFINICIÓN DE CARBOHIDRATO....................................................................................................4
II.-TIPOS DE CARBOHIDRATOS..........................................................................................................42.1.-LOS CARBOHIDRATOS COMPLEJOS.........................................................................................52.2.-LOS CARBOHIDRATOS SIMPLES...............................................................................................6
III.-MONOSACÁRIDOS.............................................................................................................................6
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
3.1.-PROPIEDADES FÍSICAS:...............................................................................................................73.2.-PROPIEDADES QUÍMICAS:........................................................................................................10
IV.-RESUMEN DE LAS MÁS IMPORTANTES REACCIONES DE LOS MONOSACÁRIDOS: 12
V.-CLASIFICACION.................................................................................................................................135.1.-POR EL GRUPO FUNCIONAL.....................................................................................................135.2.-POR EL NÚMERO DE ÁTOMOS DE CARBONO EN SU CADENA MOLECULAR..............14
VI.-MONOSACÁRIDOS IMPORTANTES.............................................................................................14
VII.-MONOSACÁRIDOS DERIVADOS.................................................................................................16
VIII.-QUÍMICA DE LA CARAMELIZACIÓN......................................................19
8.1.-REACCIONES DE CARAMELIZACIÓN......................................................................................19
8.2.-FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CARAMELIZACIÓN......................................................21
IX.- REACCIÓN DE MAILLARD.......................................................................21
X.-CONTROL DE LA REACCIÓN DE OSCURECIMIENTO............................32
XI.-EFECTOS DAÑINOS DEL OSCURECIMIENTO........................................34
XII.-OLIGOSACÁRIDOS...................................................................................35
12.1.-FUNCIONES DE LOS OLIGOSÁCARIDOS EN DISOLUCIÓN.............................................37ALIMENTOS PROCESADOS..............................................................................................................38
XIII.-POLISACÁRIDOS.....................................................................................39
13.1.-CLASIFICACIÓN DE LOS POLISACÁRIDOS.........................................................................40SEGÚN LA COMPOSICIÓN................................................................................................................41
XIV.-AGAR........................................................................................................41ESTRUCTURA......................................................................................................................................42
XV.-CARRAGENATOS.....................................................................................43
XVI.-GOMA ARÁBIGA.....................................................................................44Descripción..........................................................................................................................................44Historia..................................................................................................................................................45Obtención.............................................................................................................................................45Composición.......................................................................................................................................45Usos.......................................................................................................................................................45
XVII.-TRAGACANTO........................................................................................46Goma tragacanto.....................................................................................................................................46
XVIII.-PECTINAS..............................................................................................47GELES DE PECTINA DE ALTO METOXILO....................................................................................48
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
GELES DE PECTINA DE BAJO METOXILO.....................................................................................49PECTINAS AMIDADAS.......................................................................................................................49LAS PECTINAS COMO ESTABILIZANTES......................................................................................50
XIX.-ALMIDON..................................................................................................50
19.1.-FORMA DE LOS GRANOS DE ALMIDÓN...............................................................................51
19.2.-GELATINIZACIÓN.........................................................................................................................52
19.3.-RETROGRADACIÓN....................................................................................................................52
19.4.-GELIFICACIÓN...............................................................................................................................53
19.5.-ALMIDÓN Y ARQUEOLOGÍA.....................................................................................................53
19.6.-ALMIDÓN Y EVOLUCIÓN HUMANA.........................................................................................54
XX.-CELULOSA................................................................................................55
20.1.-Estructura de la celulosa............................................................................................................55
20.2.-Función de la celulosa................................................................................................................55
20.3.-Historia y aplicaciones................................................................................................................56
XXI.-DEXTRANOS............................................................................................56
XXII.-AGUA.......................................................................................................56
22.1.-FUENTE DE AGUA........................................................................................................................57
22.2.-REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES.....................................................................................57
22.3.-CONTENIDO DE AGUA EN LOS ALIMENTOS.......................................................................58
XXIII.-CALORIAS..............................................................................................59
XXIV.-PROTEINAS...........................................................................................61
XXV.-HIDRATOS DE CARBONO.....................................................................62
XXVI.-LIPIDOS..................................................................................................63
XXVII.-VITAMINAS...........................................................................................64
XXVIII.-MINERALES.........................................................................................65
XXIX.-FIBRA.....................................................................................................66
XXX.-REQUERIMENTOS NUTRICIONALES EN LA DIETA HUMANA..........67
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CARBOHIDRATOS QUIMICA DE LOS ALIMENTOS
30.1.-REQUERIMIENTOS DE CARBOHIDRATOS...........................................................................67
30.2.-REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS.........................................................................................67
30.3.-REQUERIMIENTOS PROTEICOS..............................................................................................67
30.4.-REQUERIMIENTOS LIPÍDICOS..................................................................................................68
30.5.-REQUERIMIENTOS MINERALES..............................................................................................68
30.6.-REQUERIMIENTOS DE VITAMINAS.........................................................................................69
30.7.-CARACTERISTICA DE LAS VITAMINAS HIDROSOLUBLES.............................................70
30.8.-CARACTERÍSTICAS DE LAS VITAMINAS LIPOSOLUBLES..............................................71
XXXI.-CONTENIDO DE NUTRIENTES EN ALIMENTOS SELECCIONADOS 72
XXXII.-CONTENIDO DE LOS ALIMENTOS.....................................................79
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................82
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