CARBOHIDRATOS-GENERALIDADES

• Componente esencial en seres vivos

• Molécula biológica mas abundante en la naturaleza

• Incluye a las sustancia de formula (CH2O)n

• en vegetales sintetizados mediante la fotosíntesis

• En animales: sintetizados a partir de algunos aminoácidos, glicerol y propionil

FUNCIONES

• Almidón y : Proporcionar energía :síntesis de carbohidratos endógenos, proteínas, grasas

• Glicógeno: reserva nutricional

• Celulosa: 80% del peso seco de vegetales estructura

• Pectinas: transporte de agua

MONOSACARIDOS

• Poseen entre 3 y 8 carbonos

• Sufijo osa indica la presencia de un grupo carbonilo

• Los prefijos aldo y ceto indican su posición

• La mayoría pertenece a la serie D

• Con excepción de la D fructosa ninguna cetosa tiene importancia en la química de los alimentos

• Son ópticamente activos

• El grupo carbonilo C=O reacciona con el grupo hidroxilo del carbono 5 formando un hemiacetal, la molécula forma un ciclo la piranosa.

• La conformación termodinámicamente mas estable: disposición silla,

AZUCARES EN DISOLUCIÓN

• La estructura en silla es la disposición termodinámicamente mas favorable para la mayoría de las estructuras anulares alifáticas de seis miembros

• Para cada anómero existen dos posibles conformaciones C1 y 1C

• Cuando el oxigeno se representa hacia a la derecha y atrás del plano la conformación es C1 cuando el C1 se sitúa por debajo del plano del asiento formado por C2, C3 y C5

• Y es 1C cuando el C1 se ubica por encima de este plano

C 1

CONFORMACIÓN MÁS FAVORABLE DE LA D GLUCOSA

• El anómero B tiene un mayor número de sustituyentes voluminosos como OH ó CH2OH en posición ecuatorial y los grupos OH vecinos se encuentran los mas distanciado posibles.

• Dos factores controlan las proporciones relativas de los anómeros: la tendencia de un hidroxilo a buscar la posición axial y el carácter desfavorable que pueda tener lugar entre el oxígeno del anillo y el hidroxilo anomérico en posición ecuatorial

• Rotación especifica= +52º

ANOMEROS ALFA Y BETA

MUTARROTACION

0,02% EN SOLUCION

36,2% 63,8%

Solución recién preparada+18.7° Solución recién preparada

112°

• La B-D glucosa posee un valor de polarimetría de +18.7° y tras varias horas alcanza un valor constante de +52°.

• la α D glucosa exhibe un valor inicial de 112° que al final se equilibra también en 52°, este valor constante en equilibrio se corresponde con la presencia en solución de 36.2% de α D-glucosa y 63.8% de β d glucosa.

• El medio acido o alcalino actúa como catalizador, incrementando fuertemente la velocidad de mutarrotación

DERIVADOS DE MONOSACARIDOS DE IMPORTANCIA EN LOS ALIMENTOS

Formado por :glucosa oxidasa

Especifica para B D glucosa

Fundamento de técnica para: Determinar glucosa en Alimentos

eliminar Trazas de glucosa en huevo liquido (en industria pastelera)

ÁCIDO GLUCÓNICO

Compuestos de sabor dulce no se absorben en el intestino.

Se obtienen Por reducción en presencia de níquel xilitol sorbitol

galactictol

POLIOLES

REACCIONES DE LOS MONOSACARIDOS

1.-CON UNA BASE DILUIDA

coH

c

R

OHH c

cO

O

H

D-GLUCOSA

1,2 ENEDIOL

CH2OH

C=O

R

D-FRUCTOSA

C=O

HO-C-H

H-C- OH

R

H

D MANOSA

:Transformación de Lobry Bruyn-Van Ekenstein

enolización, a través de la forma abierta

si el par de electrones del doble enlace del enodiol migran hacia abajo en la cadena para dar un carbonilo en C2, el resultado es la aparición de fructosa a partir tanto de D glucosa como de D manosa

La pérdida de asimetría del C2 en la forma dienólica provoca que la D glucosa pueda sufrir reacciones directa e inversa, de modo que se produce una mezcla de D glucosa y su epímero en C2, D manosa

R

65%

31%

2,4%

• 2.-CON UNA BASE FUERTE

C

C

ORH

OH

D GLUCOSA

C3

H2OH-C=O

C=O

CH2

R 3 DEOXIGLICOSULOSA

REORGANIZACION

COOH

CH OH

CH2

H-C-OH

H-C-OH

C H2O

A. METASACARINICO

1,2 enediol

En disolución fuertemente alcalina

el enediol es objeto de eliminación

en C3 para dar 3 deoxiglicosulosa

que a su vez sufre una reorganización

tipo acido bencílico para dar acido

metasacarínico

CETOSA 2,3 ENEDIOL A. SACARINICO

H2O

C1

H20

A. ISOSACARINICO

GLUCOSA

La formación del 2,3 enediol que sufre luego secuencias de reacciones similares conduce a los ácidos sacarinicos e isosacarinicos

C4

•FRAGMENTACION

DEOXIGLICOSULOSA C1-------C2 ACIDO + ALDEHIDO

1,2 ENEDIOL

2 TRIOSASC3--------C4

1,3 HIDROXI2PROPANONA

REORGANIZACION

A. LACTICO

•CONDENSACION

ALDEHIDOS POLIHIDROXI

• Los compuestos dicarbonilos como al doxiglicosulosa pueden escindirse en c1-c2 para dar un acido y un aldehido

• La escisión del 1,2 enediol en C3-C4 vía la inversa de una reaccion aldolica da origen a dos triosas una de ellas la 1,3 hidroxi 2 propanona sufre una reorganización bencílica para dar acido láctico

• Los fragmentos aldeihidos formados en las dos reacciones anteriores se condensan para dar nuevos compuestos polihidroxi

3.CON UNA DISOLUCIÓN ÁCIDA DILUÍDA

OH

OHO

OH2C

ALDOHEXOSA

H2O

HO

1,6 ANHIDROAZUCAR

H+ ∆

PORCENTAJE DE 1,6 ANHIDRO AZUCARES EN UNA MEZCLA EN EQUILIBRIO

Disolución de azúcar 0,20-0,50%, 025 M HSO4, 100°C

% de 1,6 anhidrohexosa

D-glucosa 0,2

D-manosa 0,8

D-altrosa 65,5

D-gulosa 65,0

D- Idosa 86,0

4.- EN DISOLUCION ACIDA FUERTE

glucosa fructosa

1,2 Enediol

H+

O

Hidroximetilfurfural

HOCH2CHO

3 DESOXIGLICOSULOSA

REACCIONES CON LOS IONES METALICOS

1. EN DISOLUCION NEUTRA: Secuencia A-E-A

H2O (30ºc) 13.8% 77,5%

Cl2Ca 0.85 M 37,2% 54,5%

• Las moléculas de los azucares que contienen grupos hidroxilo en una secuencia axial-ecuatorial-axial (en anillos hexagonales) o cis-cis en anillos pentagonales forman complejos con los cationes metalicos

• Ca y Ba forman complejos fuertes

• los anómeros alfa y beta se interconvierten por mutarrotación para formar una mezcla en equilibrio. Si uno de los anómeros se combina con el catión metálico para formar complejos estables el equilibrio se desplaza a favor de esa forma. La adición de ClCa se acompleja con el anómero alfa que tiene esta secuencia axial ecuatorial axial en C1,C2,C3. aumentando la proporción de este anómero.

1. EN DISOLUCION ALLLCALINA : ALCOHOLATOS

OO

H

M

A pH alcalino las moléculas de azúcar pierden fácilmente protones para dar alcoholatos con óxidos e hidróxidos metálicos

oC

HOCH2 OH

OH

OHOH

M

α-D ALOFURANOSA-M

M = Oxido metálicoO hidróxido metálico

REACCIONES DE OLIGO Y POLISACARIDOS

1. Hidrólisis del enlace glucosídico

OOR O

OH + R

Glucósido en H2SO4 0.5N 70ºC 80ºC 93ºC

α D GLUCOPIRANOSIDO DE METILO

2,82 13,8 76,1

β D GLUCOPIRANOSIDO DE METILO

6,01 15,4 141

EFECTO DE LA Tº SOBRE VELOCIDAD DE HIDRÓLISIS

2.DESHIDRATACION Y DEGRADACION TERMICA

TRANSGLICOSILACION : 200ºC

ENLACES α 1,4

ENLACES β 1,6

ENLACES β 1,2

ENLACES α 1,6 ROTURA ENLACE C-C

Ácidos

Aldehídos

Cetonas

Dicetonas

Furanos

Alcoholes

Grupos aromáticos

CO, CO2

HIDRÓLISIS DEL ALMIDON

1. H. ACIDA

SOLUCION ALMIDON 30-40%

D GLUCOSA

ED 45-50

20´ HCl 0.10-0.15%140-160ºC

CENTRIFUGACION FILTRADO

CONCENTRACIONED=EQUIV DE DEXTROSA

2. H. ACIDA-ENZIMATICA

SOLUCION ALMIDON

D GLUCOSA

ED : 45-50

JARABE DE ALMIDON G + F54% 42%

ED : 62

FUNCIONES DE MONO Y OLIGOSACARIDO

HIDROFILIA: OH AGUA ABSORBIDA % A VARIAS H.R. Y TIEMPOS (20ºc)

AZUCAR 60% 1H 60% 9 DIAS

100% 25 DIAS

D GLUCOSA 0.07 0.07 14.5

D FRUCTOSA 0.28 0.63 73.4

SACAROSA 0.04 0.03 18.4

MALTOSA ANHIDRA

0.80 7.0 18.4

MALTOSA HIDRATO

5.05 5.1 -

LACTOSA ANHIDRA

0.54 1.2 1.4

LACTOSA HIDRATO

5.05 5.1 -

FIJACION DE AROMAS

AZUCAR - AGUA + COMPUESTO AROMATICO

AZUCAR - COMPUESTO AROMATICO + H2O

CICLODEXTRINAS

formadas por distinto número de residuos de D(+) glucopiranosa unidos mediante enlaces alfa4)Producto de hidrólisis parcial de almidón.

• Las mas utilizadas: alfa-,beta- y gamma-CD

• contienen 6,7 y 8 moléculas

• son muy hidrosolubles

• el interior de la cavidad es apolar,

• forman complejos de inclusión con distintos tipos de moléculas que se alojan en su interior.

Aplicaciones :

• mejorar las características del producto terminado (solubilidad, caracteres organolépticos) e

• incrementar la estabilidad de los compuestos lábiles.

PRODUCTOS DE PARDEAMIENTO Y AROMAS

tienen olor a Caramelo potencia el sabor dulce de los azúcares

es alrededor de cinco veces más potente que el maltol

etilil

C2H5

PODER EDULCORANTE

relacionado con grupos OH y su Estereoquímica β Dglucosa……. dulce

βDmanosa… amarga

Afectado por el color, temperatura , concentración, acidez, viscosidad , presencia de polímeros, etc.

DULZURA

azúcar En solución Forma cristalina

β Dfructosa 135 180

Β D glucosa 40 82

Β D lactosa 48 32

Β D manosa 39

Intensifican la dulzuraetanolácidosmaltol

etil maltol Baja temperatura

Disminuyen el dulzoralmidón

carboximetilcelulosa

Presentan el fenómeno de poliformismoLactosa : produce isómeros α, β

CRISTALIZACION

CONSERVACION

Por ser de BPM reducen la presión de vapor de agua

Aumentan la presión osmótica

OLIGOSACARIDOS-SACAROSA

BD fructofuranosil alfa Dglucopiranosido

• Alto grado de solubilidadA 20ºC 67 gx100g de solución

• Funde a 160 ºC• Se convierte en caramelo

hacia 190ºC• Su poder rotatorio

dextrógiro es +66.5º

• En forma cristalina no es higroscópica

• Presente en remolacha azúcar de caña, frutas raíces y granos

• Inodora sabor característico

• Humedad muy baja 0.05%

• Estabilidad de almacenamiento muy grande

• Enlace lábil al calor y pH ácido: azúcar invertido

• Almidón Sacarosa

Tº <12ºC

25ºC

papas

Presenta propiedades de:

•Lubricación . Agente dispersante

•Texturización . caramelización

•Dar cuerpo

•Modificación y homogenización de los aromas

AZUCAR INVERTIDO

• Obtenida por C.Enzimática (α glucosidasa y β fructosidasa (invertasa) y c. ácida.

• Tres veces mas viscosa que sacarosa

• Mayor poder de retención del agua

• Es humectante: confitería húmeda

• Descenso de la T de congelación.: natas heladas, productos lácteos frescos

• Poder rotatorio: giro de + 66 a -20

Sacarosa dextro rotatoria +66

Glucosa +52

Fructosa -92

• 27% Mas dulce que la sacarosa

• No cristaliza

• Es higroscópico

PRODUCTOS DERIVADOS DE LA SACAROSA

SucroésteresMezcla de hexa-, hepta- y octaesteres de sacarosa con ácidos graso de cadena larga (8-22 C)

Aspecto gusto y consistencia similar a aceites vegetalesReemplazan hasta el 25% de grasas sin modificar la receta.

Mejoran la extensibilidad de la masa y la cohesión durante la cocción

Sucroglicéridos Transesterificación de un triacilglicérido por la

sacarosa Utilizado como emulsificante .

MALTOSA 4 O B-Dglucopiranosil alfa Dglucopiranosa

• Azúcar reductor

• Presente en cebada, en hidrolizado de maíz, almidón

• Existe en isómeros alfa y beta

• Menos higroscópico

• Menos dulce que glucosa

• Es fermentable

• Soluble en agua• No cristaliza fácilmente

LACTOSA O B-Dgalactopiranosil Dglucopiranosa α ó β

• Azúcar reductor

• Existe en isómeros alfa y beta

• Menos soluble y dulce de los disacáridos

• Alto poder adsorbente

• fija aromas y pigmentos

• Se emplea en la panificación

Jugos de tomates, salsas,

ALMIDON

6 restos deglucosa por vuelta de hélice

ALMIDON

Granos formados por capas concéntricas de amilosa y amilopectina distribuidas radialmente, inalterables durante la molienda el procesamiento y la obtención de almidones comerciales

La mayor parte contiene 20-25% de amilosa mientras que las variedades céreas contienen poca o nada.

Son birrefriengentes: cruz de malta :almidones cereos

La cristalinidad se debe mas a a la amilopectina

Son insolubles en agua fría

GELATINIZACIÓN DEL ALMIDÓN• Por incremento de la temperatura

• Tº inicial de gelatinización (55-70)empieza a absorber agua

• El granulo aumenta de volumen,

• perdida progresiva de la birrefringencia

• Conversión al estado amorfo total (100ºC)

• Se incrementa la viscosidad

• Amilosa lixiviada de granos hinchados: pasta

RETROGRADACION DEL ALMIDON

• Por reposo durante unas horas

• Afecta a la amilosa

• Insolubilización y precipitación espontánea

• Pastas concentradas de almidón en reposo: Se tornan gomosos y exudan agua

• Soluciones de almidón : pierden viscosidad

PROPIEDADES FUNCIONALES DE ALMIDONES NATURALES Y ALMIDONES MODIFICADOS

• Retrogradan por 20-25% de amilosa:No uso como agentes espesantes

• Por alto contenido en amilosa :geles firmes y rápidos y resistentes a la cocciónUso como películas comestibles

• Almidones céreos: no retrogradanUso en condimentos, salsas, espesantes temporales. No resisten calentamiento prolongado

• Almidones reticulados (enlaces transversales con epicloridrina, trimetasfosfato de sodio, oxicloruro de fosforo.:

• Baja reticulación :alta viscosidad y estabiliza contra el estallido de gránulos hinchados

• Alta reticulación reduce la hinchazón y viscosidad y protege del calentamiento prolongado

• Útiles en conservas esterilizadas, platos cocinados con salsa, alimentos infantiles

• La reticulación de las moléculas de almidón mejora su estabilidad mientras se le cocina, particularmente bajo condiciones de corte y acidez.

• Disminuye la claridad de la pasta y la estabilidad durante el almacenamiento frío

• Almidones con grupos OH sustituidos por oxido de etileno o propileno:

Sustituyen cierta proporción de OH 2,3,6 por grupos hidroxietilo, acetilo, hidroxipropilo o fosfatoelevan el poder de retención de aguaNo :recristalizan, retrogradan , sinéresisfacilitan hinchazón, y gelatinización

Útiles en :alimentos con acidez baja almacenados a baja temperatura.

• Almidones pregelatinizados:

Cocidos por extrusión o sobre rodillos y después secosÚtiles en salchichas y alimentos infantiles deshidratados de rehidratación instantánea

PECTINAS

• Heteropolisacáridos de ácido galacturónico (1000 residuos) con diferentes porcentajes de ésteres metilo más azúcares neutros (5-20%).

• En lamina media de las plantas dicotiledoneas y en pared celular

• Función: transporte de agua

• Formadas por largas cadenas de ácido galacturónico enlace α 1,-4; Con restos de ramnosa (α 1,2), con ramificaciones de galactosa, arabinosa y xilosa.

• La proporción : 1 ramnosa por cada 40 galacturónicos,

• Las "zonas peludas“ formadas por una cadena de ramnogalacturonano

• con ramificaciones sobre la ramnosa que pueden ser de cuatro tipos:

o Cadenas lineales de galactosa,o cadenas ramificadas de arabinosa,o cadenas lineales de galactosa con alguna ramificación de

arabinosa,o y cadenas ramificadas de galactosa con alguna arabinosa

DENOMINACIONES DE PECTINAS

• Protopectina– Insoluble en agua– Da firmeza– Al madurar se transforma en pectina

• Acidos pectínicos– Tiene un cierto grado de esterificación– Se demetila al madurar una fruta

• Acido péctico– Practicamente libre de ésteres metílicos

Piel de limón 35

Piel de naranja 25

Infrutescencia de girasol 25

Remolacha azucarera 20

Residuos de manzana 15

Zanahoria 10

Tomate 3

Patata 2.5

Uva 0.6

Fuentes de obtención de las pectinas en la industria:

GRADOS DE ESTERIFICACIÓN DE LAS PECTINAS

• proporción de grupos carboxilos metilado (ésteres metílicos) entre los carboxilos totales de las moléculas de ácido galacturónico.

TIPOS DE PECTINAS: • Pectinas de alto metóxilo : GE mayor al 50%. • Pectinas de bajo metóxilo :GE menor al 50%• Pectinas amidadas

Pectina de bajo metoxilo

Pectina de alto metoxilo

PECTINAS HM

• Pectinas rápidas

• GE > 50

• SS > 55%

• Ph 1-3,5

• A mayor grado de esterificación, mayor es la temperatura de gelificación.

• Forman geles irreversibles

PECTINAS LM

• Pectinas lentas

• GE < 50

• SS 10-20%

• Ph 2,5-6,5

• concentración de calcio : oscilan 20 a 100 mg por gramo de pectina

• Forman geles reversibles

MECANISMOS DE FORMACION DEL GELDE PECTINA HM

1. formación de puentes de H intermoleculares

A bajo pH se protona y disminuye la repulsión electrostática

2. Interacción hidrofóbica por adición de sacarosa

• a mayor grado de esterificación :el gel será más fuerte.

• Requiere mayor temperatura de gelificación,

O IH___O

OH-OH

CO O

O O

C

CARBOXILO-CARBOXILO

CARBOXILO-HIDROXILO

O =C O

O

PUENTES DE H

HH H

H

H

COOCH3

COOCH3

COOCH3

COO-

COOCH3

CH3OOC

CH3OOC

CH3OOC

CH3OOC

INTAERACCION HIDROFOBICA

PROPIEDADES DE LAS PECTINAS: Solubilidad:

• solubles en disoluciones acuosas Cuanto mayor sea el grado de esterificación, mayor será la solubilidad

• Pueden ser insolubles en presencia de calcio o de otros cationes bivalentes por la formación de pectatos cálcicos que van a precipitar.

• También son insolubles en alcohol.

Forman geles

GE. % Velocidad de gelificación

>72 muy rápida

71 Rápida

61 Media

59 Lenta

VELOCIDAD DE GELIFICACIÓN EN FUNCIÓN DEL TIEMPO

• pH 3-3,5: inversión de 30-50% de sacarosa. Impide la cristalización

• pH <: inversión excesiva. gelificación muy rápida con formación de grumos. Sinéresis. Muy ácido

• Exceso de pectinas geles muy firmes

GELIFICACION EN FUNCION DEL PH Y CC DE PECTINAS

APLICACIONES

• Uso en alimentos como gelificantes• Con azúcar y ácido dan geles: mermeladas, jaleas• En pastas de tomates y pulpas de fruta dan

consistencia• En jugos dan turbidez: mantienen partículas en

suspensión.