Carbohidratos• Los carbohidratos constituyen más del 90% de la materia seca de los vegetales.• Poseen muchas estructuras moleculares diferentes, tamaños y formas, y exhiben una gran variedad de propiedades fisicas y quimicas.• Son susceptibles de modificación quimica y bioquimica, y ambos tipos de modificaciones se utilizan comercialmente para mejorar sus propiedades y para ampliar su uso.• Contienen C, H y O, los últimos en la proporción del H2O. Integran moléculas del tipo Cn(H2O)n.

MONOSACARIDOS:Los carbohidratos contienen átomos de carbono quirálicos o asimétricos, presentan cuatro sustituyentes diferentes entre si.

La D-glucosa, el carbohidrato más abundante y también el compuesto orgánico más abundante. Los monosacáridos son moléculas de carbohidratos que no pueden ser degradadas a moléculas de carbohidratos más simples.

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Carbohidratos

D-glucosa polialcohol y aldehido aldosa-osa significa que es un azúcarald- por el grupo aldehído

estructura acíclica

átomos de carbono quirálicos: C-2, C-3, C-4 y C-5.

existen 2" formas de estos átomos. En una aldosa de 6 carbonos, existirán 24

16 formas diferentes de C con grupos OH secundarios,

16 azúcares de seis carbonos con un grupo aldehído Ocho de la serie D y ocho de la serie L.

proyección de Fischer

Series D y L: Indican la posición del OH del C asimétrico con máxima numeración en la proyección de Fisher.D → OH a la derecha L → OH a la izquierda.Dan lugar a enantiómeros: imagen especular no superponible

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Estructura de Rosanoff de las D-aldosas que contienen de 3 a 6 átomos de C.

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la función carbonílica es un grupo cetona.otro tipo de monosacáridos

cetosas

El sufijo que designa una cetosa es -ulosa

D-fructosa

Es una de las dos unidades de monosárido de la sacarosa Llega a constituir hasta el 55% de los jarabes de maíz ricos en fructosa y hasta el 40% de la miel. La D-fructosa posee solamente tres átomos de carbono quirilicos, C-3, C-4 y C-5. existen 23 o sea 8 D-cetohexosas.La D-fructosa es la cetosa principal desde el punto de vista comercial y la única que se encuentra de forma libre en los alimentos, pero, al igual que la D-glucosa, sólo en pequeñas cantidades.

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Isomerización de monosacaridos

Las aldosas y cetosas sencillas que contienen el mismo número de átomos de C son isómeras entre sí.• una hexosa y una hexulosa poseen ambas la fórmula empírica C6H12O• pueden interconvertirse una en otra por isomerización.La reacción de isomerización implica tanto al grupo carbonilico como al hidroxilico adyacente. En esta reacción, una aldosa se convierte en otra aldosa (con la configuración opuesta en C-2) y la cetosa correspondiente, y a su vez la cetosa se convierte en las dos aldosas correspondientes.Así pues, por isomerización, la D-glucosa, la D-manosa y la D-fructosa son interconvertibles entre si. Epimeros: la única diferencia es la posición de un solo hidroxilo que no sea el de referencia en su molécula.

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Formas ciclicas de los monosacáridos

Formación de un hemiacetal por reacción de un aldehído o cetona con un alcohol.

Formación de un anillo hemiacetálico piranósico a partir de D-glucosa.

L-Arabinosa en forma de anillo furánico y en configuración -L.

Relación entre ambas conformaciones: lo que está a la derecha de C en proyección de Fischer, en la de Haworth aparece por debajo del anillo, y viceversa. Excepción en el último carbono asimétrico: el grupo -CH2OH queda por encima del anillo en proyección de Haworth. En el carbono anomérico, el OH en la forma se representa hacia abajo, y el OH en forma hacia arriba.

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La D-Glucopiranosa es una mezcla de dos formas quirales.

Los anillos de piranosa no son planos

Anillo de piranosa mostrando las posiciones de enlace ecuatoriales y axiales.El nº delante de C indica que el átomo de C está por encima del plano perpendicular al eje de simetría. Si está detrás, indica que está por debajo.

Representación conformacional

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β-D-Glucopiranosa en la confomación 4C1. Los grupos de mayor tamaño se encuentran en las posiciones ecuatoriales, mientras que todos los átomos de hidrógeno estén en posiciones axiales.

La conformación de un anillo se indica usando el sufijo -anosa

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Furanosas: Anillos de 5 átomos de C, son menos estables que los de 6 át. de C.

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Metil-a-D-glucopiranósido y metil-β-D-glucopiranósido .

Glicósidos Las formas hemiacetálicas de los azúcares pueden reaccionar con un alcohol para producir un acetal, denominado glicósido.

El enlace acetal situado en el C anomérico es indicado por la terminación - ósido. Son azúcares NO reductores, contrariamente a los hemiacetales.

Derivados de Monosacáridos

Alcoholes: por reducción de los grupos carbonilo

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Ácidos aldónicos por oxidación suave.Sólo se transforma el grupo aldehido en carboxilo.

Ácidos aldáricos por oxidación fuerte.Se transforma el grupo aldehido y el del alcohol primario en carboxilo.

Acidos por oxidación

Acidos aldurónicos: por oxidación a carboxilo del grupo alcohol primario terminal

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Productos de la reacción de D-glucosa con una amina (RNH2).

Eteres del grupo hidroxilo

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MONOSACÁRIDOS SIMPLES: MUTARROTACIÓN

Cuando se disuelve en agua la D-glucosa cristalina su poder rotatorio varía gradualmente con el tiempo, hasta alcanzar un valor estable (+52,5º). Este fenómeno se llama mutarrotación.

glucosa fructosa

La mutarrotación se debe a la transformación de un anómero en otro a través de la forma abierta hasta alcanzar el equilibrio.

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• Un oligosacárido contiene de 2 a 20 unidades de azúcar unidas por enlaces glicosidicos.• Cuando una molécula de este tipo tiene más de 20 unidades se considera ya un polisacárido.• Los disacáridos son glicósidos en los que la aglucona es una unidad de monosacárido.• Un compuesto que contiene tres unidades es un trisacárido asi sucesivarnente• Sólo existen unos pocos oligosacáridos en la naturaleza. La mayoria se producen por hidrólisis de polisácaridos a unidades más pequeñas.

Oligosacáridos

Maltosa

Integrada por dos glucosas. Posee un grupo aldehído potencialmente libre; constituye el grupo reductor

Lactosa

Integrada por una glucosa y una de galactosa, es un azúcar reductora.

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Sacarosa

Está compuesta por una unidad ά-D-glucopiranosilo y otra β-D-fructofuranosilo, unidas cabeza con cabeza (por los extremos reductores), en lugar de la forma más usual cabeza-cola. Puesto que no posee extremo reductor libre, es un azúcar no reductor.No exhibe mutarrotación.La fructosa como furanosa hace que el enlace glicosídico sea muy lábil al calor y a los ácidos → se hidroliza con facilidad produciendo una mezcla altamente reductora.Su hidrólisis parcial→ azúcar invertido (muy usado en bebidas, aumenta el dulzor)

Fuentes principales de sacarosa comercial: la caña de azúcar y la remolacha azucarera.

Polisacáridos polímeros de monosacáridos.

El número de unidades de monosacárido en un polisacárido, denominadogrado de polimerización (GP), es muy variable. Sólo unos pocos polisacáridos poseen un GP menor de 100, y la mayoría presentan un GP comprendido en el interval0 200-3.000. Los más grandes, como puede ser la celulosa, tienen un GP de 7.000 a 15.000.

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Aspectos funcionales de los azúcares

contienen unidades glicosílicas Poseen 3 grupos hidroxilo en promedio

• son por tanto polioles en los que cada grupo hidroxilo tiene la posibilidad de formar puentes de hidrógeno con una o más moléculas de agua• los átomos de oxígeno del anillo y el glicosídico que conecta un anillo deazúcar al otro, pueden formar también puentes de hidrógeno con el agua.

• poseen una fuerte afinidad por el agua• se hidratan con mucha facilidad• tomar moléculas de agua, hincharse con ellas ysolubilizarse total o parcialmente

Modifican y controlan la movilidad del agua en los sistemas que forman los alimentos.El agua juega un papel importantísimo en las propiedades físicas y funcionales de los azúcares. Los azúcares y el agua conjuntamente controlan muchas propiedades funcionales de los alimentos, incluyendo la textura.

Solubilidad de los azúcares

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Los azúcares son solubles en mezclas etanol/agua hasta un 80 % de etanol e insolubles en solventes polares.Los polisacáridos son insolubles en etanol al 80% → permite su separación por precipitación.Solubilidad en agua: depende de facilidad que tenga el azúcar en formar puentes H.

azucaresTienen mas OH libres/unidad que los polisacáridos → son mas hidrofílicos, mas solubles.

Dependencia con T

Varía con la molécula de azúcar

Dependencia con la mutarrotación

Distintas formas tienen distinta solubilidad.

• La formación de puentes H intramoleculares también disminuye la solubilidad.

• La formación de puentes H produce solvatación y solubilización.

• La estructura y el estado físico tienen gran influencia sobre la capacidad y velocidad para absorber H2O de la atmósfera → Higroscopicidad

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Higroscopicidad

• La fructosa es muy higroscópica, por ej., produce pegajosidad en caramelos. • Las formas amorfas son mas higroscópicas que las cristalinas, no tienen uniones H

comprometidas en las uniones azucar-azúcar.• Las impurezas favorecen la higroscopicidad por intervenir en el ordenamiento

intermolecular.

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La higroscopicidad puede provocar cambios en la textura:Ej: en caramelos, se puede pasar de la forma amorfa (higroscópica) a la cristalina, liberando H2O absorbida. Esta solubiliza las moléculas superficiales produciendo “pegajosidad” al caramelo.Estos cambios están influenciados por la Humedad relativa (HR) y la temperatura.

HR (%) % max de H2O en forma amorfa

Duración de f amorfa antes de

pasar a crist. (dias)

16 2.8 380

24 4.1 58

28 8.1 17

Otro ejemplo: pegajosidad o de aglomeración en polvos para jugos de frutas, café o leche.Se evita protegiendo los alimento de HR y T con envases adecuados.En la leche en polvo instantánea se recristaliza la lactosa por rehumidificación parcial y luego se deshidrata.

Humectancia: capacidad para ligar H2O → mantener la HR y la plasticidad.

Higroscopicidad y humectancia de la fructosa es más rápida p/ absorber la humedad y más lento para lanzarla al ambiente que otros dulcificantes. Es un humectante excelente y conserva la humedad durante un largo periodo del tiempo incluso a bajas HR. Prolonga una vida útil de los productos alimenticios en los cuales se utiliza.

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H de C de alto PM y polialcoholes: Son humectantes pero no higroscópicos, mantienen la plasticidad de los alimentos.

Sorbitol puede usarse en masas de bollería, galletas y tartas en proporciones de 3-12%, proporcionando:• Mayor durabilidad del producto.• Textura húmeda.• Una estructura de la miga más fina.

Viscosidad:• Es un factor importante en los cambios de fase y en la textura de los alimentos, está asociada con la “sensación de cuerpo”.• Mayor PM mayor viscosidad.• Por sobre 40 %, las soluciones de azúcares son muy viscosas.• Las soluciones de sacarosa son intermedias entre la viscosidad de los jarabes de alta fructosa y los de glucosa (alto contenido de almidones no hidrolizados).• No hay grandes diferencias en las viscosidad de los monosacáridos.