HIDRATOS DE CARBONO

v  Los Hidratos de Carbono son compuestos que están formados por carbono ©, Hidrogeno (H) y Oxigeno (O).

 Formula general: Cm (H2O)n   

v  Los Hidratos de Carbono son los compuestos orgánicos más abundantes de la biosfera.

v  Aportan 4 kcal/g.

CARACTERISTICAS.

v  Los hidratos de carbono incluyen azucares, almidones, celulosa y otros compuestos que se encuentran en los organismos vivos, generalmente blancos y cristalinos en agua y con sabor dulce.

FUNCIONES.

v  Suministran energía al cuerpo (cerebro y sistema nervioso).

v  Presentes en la dieta en forma de azucares, almidones y fibras.

CLASIFICACIÓN.

MONOSACARIDOS

ESTRUCTURA

ALDOSAS

CETOSAS

OLIGOSCÁRIDOS

v  2 o más moléculas de azúcar.

-Homogéneos: Iguales

-Heterogéneos: Diferentes   

v  Los de mayor importancia para la alimentación.

v  Mas importantes (sacarosa, lactosa y maltosa).

HOMOGENEOS

·         Celobiosa                                                        

·         Maltosa

·         Isomaltosa

·         Gentibiosa

·         Trehalosa

HETEROGENEOS

·         Sacarosa

·         Lactosa

·         Luctulosa

·         Meliobiosa

ESTRUCTURA

                   

                     Isomaltosa 

                              

            

                                    

                                                            Lactulosa

POLISACÁRIDOS

v  Sustancias de gran tamaño y peso molecular.

v  Insolubles en agua, en la que pueden formar dispersiones coloidales.

v  No tienen sabor dulce.

v  Pueden ser cristalizados.

v  Aspecto sólido de color blanco y carecen de poder reduc­tor.

v  Realizan funciones metabólicas, alimentarias, estructurales y orgánicas.

ESTRUCTURA

v  AMILOSA LINEAL

                                         alfa (1,4)

v  AMILOPECTINAS RAMIFICADAS

                        α-D-(1,6)

POLISACÁRIDOS

·         Almidón

·         Glucógeno

·         Celulosa

·         Hemicelulosa

·         Quitina

·         Glicoproteína

·         Glucoaminoglucanos

·         Gomas:

·         Pectinas

·         Xantano

·         Agar

·         Guar

·         Garrofin

·         Arábiga

ALMIDÓN

v  Reserva en alimentos.

v  Proporciona el 70-80% de kcal consumidas.

v  Se obtiene de maíz, trigo y varios tipos de arroz.

v  Es predomínate en las plantas.

v  Existen tres tipos (granos, semillas y plantas).

v  Carecen de sabor dulce.

v  Degradación parcial (hidrolisis enzimática).

GLUCÓGENO

v  Reserva energética de los animales.

v  Formado por cadenas ramificadas de glucosa (amilopectina).

v  Abunda en el hígado en un 10% y 1% en el musculo.

v  Se utiliza para la glucolisis.

CELULOSA

v  Compuesto de moléculas de glucosa.

v  Rígido e insoluble en agua.

v  Formado por unión de enlaces B1-4 glucosídicos: 300 y 1500u de glucosa.

v  Estructura lineal y fibrosa.

HEMICELULOSA

v  Fibras insolubles, no forma cadenas largas.

v  Ricas en acido.

v  Parte más interna de los árboles.

v  Aumenta la excreción de ácidos biliares.

QUITINA

v Componente principal de las paredes celulares de hongos y exoesqueletos de los artrópodos.

v  Polímero natural más importante después de la celulosa.

v  Estructura cristalina altamente ordenada con formas polimórficas.

 

GLUCOPROTEÍNAS

v  Móleculas compuestas por una proteína que contiene HC (simples y compuestos).

Función:

v  Reconocimiento celular.

v  Se encuentran en los eritrocitos.

v  Compuestos por una B-D-glucosa y B-D-xilosa se unen por enlaces covalentes.

GLUCOAMINOGLUCANOS (AMINOGLUCANOS)

v  Polímeros monosacáridos de glucosa.

v  Sus cadenas tienen N acetil glucosamina o N acetil galactosamina.

v  Azucares sulfatados.

v  Al combinarse con proteínas crean proteoglicanos.

v  Son amorfos y viscosos.

v  Inhiben la síntesis de proteínas.

v  No se absorben en el tracto digestivo.

v  Presentan toxicidad en mayor o menor grado.

v  Contiene aminoazucares unidos a anilla a minocelitol mediante enlaces glucosídicos.

GOMAS

v  Son utilizadas en la industria alimentaria.

v  Actúan como espesantes y gelificantes.

v  Generalmente solubles en agua.

v  Extraíbles a partir de vegetales terrestres y marinos.

v  No forman parte de la pared celular.

v  Fibras solubles.

v  Formadas por largas cadenas de ácido crónico, xilosa, arabinosa, y manosa.

PECTINAS

v  Sirven como cemento en las paredes celulares de todos los tejidos de las plantas.

v  La pectina es un éster metilado del ácido poligalacturónico, y consiste de cadenas de 300 a 1000 unidades de ácido galacturónico conectadas por enlaces 1α→4.

v  El grado de esterificación (GE) afecta las propiedades gelificantes de la pectina.

v  Ingrediente importante para conservas de frutas, jaleas, y mermeladas.

XANTANO

v  Polisacárido con un esqueleto de β-D-glucosa, cada segunda unidad de glucosa está conectada a un trisacárido de manosa, ácido glucurónico y manosa.

v  Producida por la bacteria Xanthomonas campestris que se encuentra en vegetales crucíferos como la col y coliflor.

v  Se usa como espesante para salsas, para prevenir la formación de cristales de hielo en los helados, y como sustitutos de grasa con pocas calorías.

AGAR

v  formado por la mezcla de agarosa (componente principal, 70% del total) y agaropectina.

v  Se extrae de algas y se usa como espesante en muchos productos alimenticios por sus propiedades gelificantes.

v  Disacárido compuesto de D-galactosa y 3,6-anhidro-L-galactosa.

v  Los geles de agar refinado se usan para hacer culturas de bacterias o tejidos celulares, y para electroforesis de ácidos desoxirribonucleicos (ADN).

GUAR

D-galactopiranosil

v  Solubles en agua fría.

v  Altamente viscosa y tixotrópica.

v  Usada como emulsionante, estabilizante y espesante alimenticio.

GARROFIN

v  Galactomanano (manosa-galactosa) extraida de las semillas del algarrobo.

v  Utilizado en postres y helados para suavidad.

v  Espesante o modificador de viscosidad, absorbente de agua, agente de suspensión y estabilizador.

ARABIGA

v  Heteroglicano, utilizado en lácteos congelados, helados y sorbetes.

v  Se extrae de la resina de árboles subsaharianos

v  Utilizada como espesante y ligador.

v  Soluble y viscosa.

TRAGANCATO

v  Formada por el ácido tragacántico (insoluble en agua) y la arabinogalactana (soluble en agua).

v  Propiedad absorbente y soluble. 

v  Produce la viscosidad de todos los hidrocoloides extraídos de plantas y produce soles coloidales viscosos con textura similar a geles blandos.

v  Es soluble en agua fría, estable al calor y al ácido, y muy emulsionante.

v  Color utilizado en salsas y aderezos.

CARREGENANO

v  Polímero sulfatado, (galactosa y anhidrogalactosa).

v  Extraída de algas rojas.

v  Existen tres grupos: iota, kappa y lambda. Diferenciados por su contenido y distribución de los grupos de ésteres sulfatados.

v  Usada como gelificante, espesante, estabilizante, y emulsionante.

v  Sinérgico de gomas, incrementa la viscosidad y firmeza de geles.

ALGINATO

v  Extraídos de algas marrones.

v  Capacidad para producir geles irreversibles en agua fría, en la presencia de iones calcio. 

v  Espesantes, estabilizantes de emulsiones, gelificantes e inhibidores de sinéresis.

v  Utilizado en bebidas para mejorar potabilidad y liberación de aromas en jugos, estabiliza turbidez.

REACCIONES DE HIDRATOS DE CARBONO

HIDRÓLISIS

Es una reacción de los HC.

Hidro (agua) lysis (descomponer ruptura).

FACTORES.

v  pH acido.

v  Temperatura arriba de 150°C.

v  Configuración anomérica (α, β).

v  Tamaño del anillo glicósilo.

MECANISMO.

Catalizada por ácidos.

Diferentes velocidades segun los HC.

ETAPAS.

Ocurren al mismo tiempo

v  Descomposición: separación de moléculas de agua e Hidratos de Carbono.

v  Intercambio: reacomodo entre componentes.

TIPOS

v  Conversión acida 45% glucosa o equivalentes de dextrosa.

v  Conversión acido-enzimática 60%

v  Conversión enzimática-enzimática 80%

(Glucosa dos veces la enzima).

(Fructosa agregación de enzima alfa y después enzima beta).

DESHIDRATACIÓN Y DEGRADACIÓN TERMICA

v  Se puede realizar en alimentos ácidos y bases

v  Se elimina la configuración beta generalmente en pentosas y hexosas.

Pentosas: 2-furaldehido como principal

Hexosas: 5-hidroxiacetil- 2 –furaldehído (HMF)

                2-hidroaxiacetilfurano

                   Isomaltol

EFECTOS.

v  Algunos de estos productos de degradacion poseen intenso color y pueden conferir por tanto fuertes aromas tanto deseables como no deseables.

v  El 2 –furaldehído y HMF se producen en zumos de frutas procesados térmicamente.

v  La reaccion de β- eliminacion puede continuar con la forma enolica de la 3-desoxiglusona. El azúcar cis - 3.4 – eno puede sifrir una ciclacion y deshidratacion para dar lugar a HMF.

v  Las reacciones termicas inducen el rompimiento de cadenas, dando lugar como productos primarios a: 

·          Acidos

·          Aldehidos

·          Cetonas

·          Dicetonas

·          Alcholes

·          Grupos aromaticos

·          CO – CO2

REACCION DE OBSCURECIMIENTO NO ENZIMATICO

REACCION DE PARDEAMIENTO

El pardeamiento de los alimentos es debido a reacciones oxidativas o no oxidativas.

OXIDATIVAS: O2, Sustrato fenólico, Enzimas polifenol-oxidasa.

Ejemplo: Pardeamiento en manzanas, peras, plátanos.

NO OXIDATIVAS (no enzimáticas):

v  CARAMELIZACIÓN: El calentamiento directo de carbohidratos, particularmente azúcares y jarabes, producen reacciones complejas de “caramelización”. Las cuales son favorecidas por pequeñas cantidades de ácidos y ciertas sales. En los alimentos se suele producir estas reacciones produciendo oscurecimiento del producto.

·         Puede realizarse de 3 formas acido rápido, color malteado y caramelo de confitería.

v  INTERACCIÓN DE PROTEÍNAS O AMINAS CON HIDRATOS DE CARBONO.

v REACCIÓN DE MAILLARD: Descomposición de glúcidos y proteínas en compuestos intermedios liberando polímeros en color pardo y sabor amargo.

SUSTRATOS:

·         Compuesto amínico: proteína.

·         H2O

·         Azúcar reductor.

BENEFICIOS.

-Productos: aldehídos, pirazinas, componentes de fragmentos de azúcar.(AROMA agradable y no agradable: chocolate, miel, jarabe, pan).

PERJUICIOS EN ALIMENTOS.

FASES.

1ra. CONDENSACIÓN: Intervienen sustratos como azúcares reductores, carbonilos, vitaminas (C-K). Se forma glicosilamina.

2da. REORGANIZACIÓN DE AMADORI: La glicosamina por reorganizacipon da lugar a una cetosamina.

3ra. DESCOMPOSICIÓN DE CETOSAMINAS:

-Reacción de deshidratación. Aparecen compuestos.

-Alfa-dicarbonilos.

-Dicarbonilos insaturados reductores.

-Melanoidinas-color.

4ta. DEGRADACIÓN DE STRECKER:

-Aldehidos de Strecker.

  *Bajo peso molecular.

  *Se detectan por olfato.

-Melanoidinas toxicas que a determinadas condiciones de temperatura dan lugar a distintos compuestos tóxicos.

CONSECUENCIAS.

·         Componente estetico sensorial.

·         Efectos antinutricionales.

·         Productos mutagenicos.

                                                                           -Colores parduzcos.

                                                                           -Calidad del alimento al destruirse azúcares, aminoácidos y vitaminas.

                                                                           -Baja valor nutritivo.

CONTROL.

Medidas de la reacción:

·         Controlar Temperatura.

·         Aw

·         Al aw, las reacciones son favorecidas sobre todo a 0.7

·         pH-medio ácido-6 (por arriba de 6 se presenta alcalino).

·         Grupo de aminos ionizado.

SE PRESENTA:

·         Costra de pan/bollería.

·         Carne horneada.

·         Carne al carbón.

·         Eliminar sustratos.

·         Transformar la glucosa.

·         Utilizar aditivos.

FUNCIONES DE LOS MONOSACÁRIDOSEN LOS ALIMENTOS

PODER EDULCORANTE. (PE)

Es la capacidad de una sustancia para dar un sabor dulce a los alimentos y la intensidad de dulzura de un compuesto.

Únicamente para:

v  Monosacáridos.

v  Oligosacáridos.

FACTORES.

v  Temperatura.

v  Concentración.

v  Estructura molecular.

v  Entre otros.

EDULOCORANTES.

Se clasifican en dos:

NATURALES: frutas, vegetales, levhe, miel.

v  Sacarosa

v  Fructuosa

v  Glucosa

v  Lactosa

v  Maltosa

ARTIFICIALES: dañinos para el organismo. Compuestos sintéticos, son más dulces que los azucares naturalesy no se digieren ni se absorben, contienen pocas kcal y carecen de valor nutritivo.

v  Asparatame

v  Acelsufamex

v  Sacarina

v  Ciclomato de sodio

FUENTES ALIMENTICIAS.

Todos los edulcorantes artificiales se procesan químicamente. Pueden venir agregados a los alimentos y durante la preparación de estos. también se pueden agregar al comer. La mayoría de los productos dietéticos o de alimentos bajos en calorías se hacen usando edulcorantes artificiales.

Aspartamo (Equal y NutraSweet): 

v  Combinación de dos aminoácidos: fenilalanina y ácido aspártico.
v  Es 220 veces más dulce que la sacarosa.
v  Pierde su dulzor cuando se expone al calor. Se aprovecha más en bebidas que en productos horneados.
v  No muestra ningún efecto secundario serio.
v  Aprobado por la FDA.

Sucralosa (Splenda): 

v  Es 600 veces más dulce que la sacarosa.

v  Se emplea en muchos alimentos y bebidas dietéticas, la goma de mascar, postres de leche congelados, jugos de fruta y gelatina.

v  Se le puede agregar a los alimentos en la mesa.

Sacarina (Sweet 'N Low, Sweet Twin, NectaSweet):

v  Es de 200 a 700 veces más dulce que la sacarosa.

v  Se emplea en muchos alimentos y bebidas dietéticas. 

v  Tiene un sabor amargo o un retrogusto metálico en algunos líquidos. 

v  No se utiliza para cocinar y hornear.

v  Aprobado por la FDA.

Estevia (Truvia, Pure Via, Sun Crystals):

v  Edulcorante no calórico a base de plantas.

v  Hecho de la planta Stevia rebaudiana, que se cultiva por sus hojas dulces.

v  Se conoce como hierba dulce, hoja dulce, hierba de azúcar o simplemente estevia.

v  Se considera un suplemento dietético.

Acesulfamo K (Sunett y Sweet one):

v  Es un edulcorante artificial

v  Es termoestable y puede usarse para cocinar y hornear. 

v  Se comercializa con el nombre de Sweet One.

v  Se usa junto con otros edulcorantes, tales como la sacarina, en bebidas carbonatadas y otros productos con contenido bajo de calorías.

v  Es el más parecido al azúcar de mesa tanto en sabor como en textura.

v  Aprobado por la FDA.

Neotamo: 

v  Edulcorante artificial.
v  Se usa en alimentos y bebidas dietéticas. 
v  Se utiliza como un endulzante en la mesa.

Fruta del monje (Nectresse): 

v  Es el extracto en polvo de la fruta del monje, un melón verde y redondo.
v  Es 150 a 200 veces más dulce que la sacarosa.
v  Es termoestable y se puede utilizar para hornear y cocinar y es más concentrado que el azúcar (¼ de cucharadita equivale al dulzor de 1 cucharadita de azúcar).
v  Aprobado por la FDA.

Ciclamatos:

v  30 veces más dulces que la sacarosa. 

v  Están prohibidos en los Estados Unidos debido a que se demostró que causaban cáncer de vejiga en animales.

FUNCIÓN DE LOS CRIOPROTECTORES

Estos compuestos muy hidrófilos (en general polialcoholes) tienen la capacidad de penetrar fácilmente en la célula por simple difusión (ósmosis), sus moléculas retrasan la formación de cristales de hielo por el descenso del punto de congelación. Por otra parte, limitan los efectos de la solución, eliminando una parte del agua intracelular por elevación de la presión osmótica extracelular. Los hidratos de carbono desempeñan una función protectora de las membranas celulares.

La sacarosa confiere un efecto protector adicional, ya que este crioprotector, no permeable, causa una deshidratación, con lo cual se reduce la probabilidad de formación de hielo intracelular.

HIDROFILIA

Una molécula hidrofílica es aquella que puede enlazarse temporalmente con el agua a través de un enlace hidrógeno. Esto es favorable termodinámicamente, y hace solubles a las moléculas no sólo en agua sino también en otros disolventes polares. Debido a esto también se las conoce como moléculas polares. Algunas sustancias hidrofílicas no se disuelven, y este tipo de mezcla se denomina entonces coloide. Las membranas celulares tienen partes hidrofílicas e hidrofóbicas.

Las moléculas hidrofóbicas son moléculas sin grupos cargados y sin átomos capaces de formar puentes de hidrógeno.

v  Se trata principalmente de moléculas con cadenas hidrocarbonadas alifáticas o aromáticas.

v  Las moléculas hidrofóbicas fuerzan a las moléculas de agua a formar una estructura en forma de jaula alrededor de la molécula.

La atracción del agua por parte de los carbohidratos es una de sus propiedades más importantes y está condicionada por la presencia de grupos OH en la estructura. La velocidad de unión de los carbohidratos con el agua está dada en muchos casos por su estructura, así la D-fructosa es mucho más higroscópica que la D-glucosa, por su parte la sacarosa y la maltosa a una humedad de 100% absorben la misma cantidad de agua, mientras que la lactosa absorbe mucho menos.

En dependencia del alimento se utilizan azúcares con maso menos capacidad de embeber agua.

Ejemplo:

Los escarchados en confitería utilizan azúcares con capacidad de absorción de agua limitada como la lactosa o la maltosa para evitar una consistencia pegajosa tras el envasado.

En panadería se utilizan azucares que controlen la Aw evitando la perdida de agua como el jarabe o el almidón: los jarabes ricos en fructuosa y los azucares invertidos.

Porcentaje de agua absorbida por diferentes azúcares de la humedad ambiente.

FIJACIÓN DE AROMAS

Fijacion de los colores y y los componentes volátiles del aroma.

Se clasifican en dos:

CARBOXINÍLICOS:

v  Aldehídos

v  Cetonas

CARBOXILICOS:

v  Ésteres

Los hidratos de carbono de alto peso molecular son eficaces fijadores de aromas.

v  Particula aromatica (H20) (Goma arábiga).

v  Ciclo dextrinas o dextrinas de schardinger.

Son utilizados como emulsificantes en emulsiones aromáticas de limón, lima, naranja, etc.

MECANISMO.

Azúcar H20 + componente aromático + azúcar + componente aromático + H20

ÚTIL EN:

Acciones pulverizados ó liofilizados: (aroma en el proceso, aroma y componentes volátiles, colores).

PRODUCTOS DE PARDEAMIENTO Y AROMA

Responsables moléculas volátiles aromáticas. (aldehídos, cetonas, ésteres, alcoholes).

v  Aromas deseables o NO: poseen un fuerte y característico aroma de caramelo y al mismo tiempo son potenciadores del sabor dulce; MALTOL e ISOMALTOL (g).

Responsables de pardeamiento NO oxidativas, pigmentos MELANOIDICOS, “MELANOIDINAS”.

v  Los productos de pardeamiento pueden poseer aromas específicos por si mismos o potenciar otros aromas.

Los productos de descomposición térmica pueden emplear ambas.

v  Piranos y furanos (ad+).

v  Furanonas, lactanas, carbonilos y ésteres.

Ejemplo:

v  Valina

v  Prolina

v  Histidina

v  Metionina

v  Clorhidrato de cisteína

v  Cistina

Proporcionan aromas como: pan, pollo y carne.

FUNCIÓN DE LOS POLISACÁRIDOS

Se clasifican en tres:

COMPACIDAD: compacto, pesado.

TERSURA: suave.

PALATIBILIDAD: sensación en el paladar.

Se encuentran en:

v  Almidón

v  Celulosa

v  Hemicelulosa

v  Glucógeno

v  Sustancias peptídicas

v  Gomas.

FUNCIÓN.

v  Fuente de buena fibra.

v  Motilidad en el intestino.

v  Contribuyen a la textura deseable.

v  Incrementan la viscosidad y formación de geles.

v  Mejoran la palatibilidad y liberan aroma.
v  Estabilizantes de la turbidez en algunas bebidas.

ESPESANTES Y ESTABILIZANTES


Material que reduce la tasa en la cual suceden algunos cambios dentro de un producto alimenticio durante su almacenamiento, transporte y manipuleo; los estabilizantes retardan o evitan cualquiera de los siguientes procesos (Walker, 1984)

v  Cristalización, usualmente del agua o del azúcar.

v  Sedimentación gravitacional de partículas en suspensión.

v  Encuentro entre partículas, gotitas o burbujas en un medio fluido.

v  Floculación, coagulación o coalescencia de fracciones dispersas.

v  Desagregación de agregados.

v  Descremado.

v  Pérdida de pequeñas moléculas o iones.

v  Sinéresis en geles.

MUCILAGOS

Polisacáridos obtenidos de algas y secreciones de semillas. Lo últimos son polímeros muy ramificados de pentosas principalmente, así como de arabinosa y xilosa. Los de algas son polímeros del ácido D-manurónico o del L-galacturónico, o una mezcla de ambos. Utilizado en la industria como espesante y estabilizante.