Carbohidratos o Hidratos de Carbono Introducción
Estos compuestos están formados por Carbono, Hidrógeno y Oxígeno. Estos dos últimos elementos se encuentran en los glúcidos en la misma proporción que en el agua, de ahí su nombre clásico de Hidratos de Carbono, aunque su composición y propiedades no corresponden en absoluto con esta definición. La principal función de los glúcidos es aportar energía al organismo. De todos los nutrientes que se puedan emplear para obtener energía, los glúcidos son los que producen una combustión más limpia en nuestras células y dejan menos residuos en el organismo. De hecho el cerebro y el sistema nervioso solamente utilizan glucosa para obtener energía. De esta manera se evita la presencia de residuos tóxicos (como el amoníaco, que resulta de quemar las proteínas) en contacto con las delicadas células del tejido nervioso. Identificación de carbohidratos Los carbohidratos son polialcoholes con una función aldehído o cetona, las moléculas derivadas de estos, y polímeros de ambos. Clasificación Monosacáridos:
Simples: Simples: son sustancias sustancias cristalinas cristalinas,, soluble solubless en agua, agua, y generalmen generalmente te de de sabor dulce (C,H,O). Ej: aldosa, cetosa.
Funciones: *Son combustibles celulares (principalmente la glucosa) *Son intermediarios en procesos metabólicos: -En respiración: Fructosa, gliceraldehído -En fotosíntesis: ribulosa, eritrosa, sedoheptulosa.
Derivados: Derivados: Son Son aquello aquelloss en los los cuales cuales una funció función n química química ( a veces veces más más de una) de un monosacárido simple ha sido sustituido o modificado. •
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Aminoazúcares: En ellos, un grupo OH ha sido reemplazado por un grupo NH2 .Los más importantes son: la glucosamina, constituyente de un polisacárido complejo llamado quitina, y la galactosamina, que también integra un polisacárido complejo, el ácido condroitinsulfúrico. Alcohol-azúcares: Son aquellos en los cuales las funciones aldehído o cetona han sido reemplazada por una función OH.( más reducida).
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Ácido-azúcares: Son aquellos en los cuales una función aldehído, o una función alcohol terminal, o ambas, son reemplazadas por un grupo ácido carboxílico.
Disacáridos:
Los disacáridos o azúcares dobles son un tipo de hidratos de carbono, o carbohidratos, formados por la condensación (unión) de dos monosacáridos iguales o distintos mediante enlace O-glucosídico (con pérdida de una molécula de agua), mono o dicarbonílico, que además puede ser α o β en función del OH hemiacetal o hemicetal. Los disacáridos más comunes son:
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Sacarosa: Formada por la unión de una glucosa y una fructosa. A la
sacarosa se le llama también azúcar común. No tiene poder reductor.
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Lactosa: Formada por la unión de una glucosa y una galactosa. Es el
azúcar de la leche. Tiene poder reductor. •
Maltosa, Isomaltosa, Trehalosa, Celobiosa: Formadas todas por l a unión
de dos glucosas, son diferentes dependiendo de la unión entre las glucosas. Todas ellas tienen poder reductor, salvo la Trehalosa. Polisacáridos:
Polisacáridos simples: No son cristalinos, son insolubles en agua y no presentan sabor dulce. Son importantes los polímeros de glucosa; aunque el monómero es siempre el mismo, las distintas uniones glucosídicas y los diversos pesos moleculares que se alcanzan determinan que los polisacáridos resultantes tengan propiedades diferentes. Ejemplos: Celulosa: Es un polímero lineal, con función estructural, principalmente en
paredes celulares vegetales. Almidón: Es una mezcla de dos polisacáridos: uno lineal, amilosa y uno
ramificado, amilopectina, en diferentes proporciones según el origen; es la macromolécula de reserva energética vegetal.
Glucógeno: Es un polímero muy ramificado y de muy alto peso molecular,
constituido por 30.000 glucosas; es el polisacárido de reserva energética animal, especialmente acumulado en hígado y músculos. Polisacáridos complejos: Están constituidos por muchas unidades de derivados de monosacáridos. No son cristalinos, son insolubles en agua y no poseen sabor dulce.
Algunos ejemplos: Quitina: Es un polímero de acetilglucosamina; se encuentra en el exoesqueleto
de artrópodos. Pectinas: Son polímeros de ácido galacturónico; forman parte de la matriz cementante que rodea a las paredes celulares vegetales.
Heparina: Integrada por glucosamina , ácido glucurónico y radicales de ácido
sulfúrico, en una estructura particular; tiene funciones anticoagulantes. Fibra
La fibra es un conjunto de sustancias presentes en alimentos vegetales, que no pueden ser digeridas por las enzimas del aparato digestivo. Sin embargo existen algunos tipos de fibras que son atacadas por la flora microbiana intestinal y luego absorbidas. La fibra dietética presenta demostrados efectos benéficos sobre la salud y prevención de enfermedades. Clasificación de la Fibra
La fibra se puede clasificar en soluble e insoluble de acuerdo a su afinidad con el agua. El papel que juegan estos dos tipos de fibra en nuestro organismo es diferente. La fibra soluble básicamente retarda la absorción de glucosa, reduce los niveles sanguíneos de colesterol y es fermentada por las bacterias colónicas, sin tener un efecto laxante. La fibra insoluble en cambio tiene principalmente un efecto laxante ya que acelera el tránsito intestinal y aumenta el peso de la materia fecal, también reduce la absorción de glucosa. Las fibras del tipo solubles se encuentran básicamente en frutas y hortalizas y las insolubles principalmente en cereales integrales, y en menor cantidad en frutas y hortalizas. Diferentes Tipos de Fibra Celulosa: Fibra insoluble. Constituyente de las paredes celulares. Se
encuentra principalmente en frutas, vegetales y legumbres. Tiene la capacidad de retener agua. Hemicelulosas: Fibra soluble e insoluble. Es la principal constituyente de los
cereales integrales. Pectinas: Fibra soluble. Se encuentra en vegetales y frutas. Presenta la
propiedad de solubilizarse en agua y formar geles, por lo tanto es útil en la elaboración de jaleas.
Gomas y Mucílagos : Fibra soluble. Son utilizadas como aditivos y
estabilizantes en la industria alimentaria. Lignina: Fibra soluble.
Existen también otros tipos como la oligo- fructosa.
Propiedades de los Azucares
El Azúcar o sacarosa se obtiene de la caña de azúcar (de su tallo) o de la remolacha. Pertenece al grupo de los hidratos de carbono simples, de los disacáridos, más concretamente. Es una sacarosa que se encuentra en grandes cantidades en estas 2 plantas mencionadas anteriormente y en más o menos cantidad en todas las plantas. Es necesario consumir diariamente azúcar, porque es beneficioso para nuestro organismo. Lo aconsejable son 70 gr../día. La energía que proporciona el azúcar y la glucosa, son necesarias para el buen funcionamiento de nuestro cerebro, los ojos, el sistema nervioso, los músculos, los glóbulos rojos...Y nos dan la energía necesaria para afrontar nuestros quehaceres diarios, no solamente para los niños, sino también para los mayores. Se debe tomar a todas las edades. Con el azúcar se fabrican los caramelos, las gominolas...Y todos los productos de la industria de la golosina. Es base fundamental en la pastelería y la elaboración de los chocolates. Al azúcar tiene otras utilidades, que no son las alimenticias: es preservante del sabor en las conservas de frutas para que no se agrien; es antioxidante, evita la formación de óxidos en hierro; se utiliza utili za como excipiente y agente granulador y tensoactivo en jabones, productos de belleza y tintas. El Azúcar es un hidrato de carbono simple que contiene: molécula de glucosa, una molécula de fructosa y muchísimas calorías. Sólo aporta 4 calorías por gramo. Existen distintos tipos de hidratos de carbono simple: los monosacáridos (como la glucosa, fructosa y lactosa) y disacáridos (como la sacarosa o el azúcar). Propiedades nutricionales 100 gramos de Azúcar contienen : • • •
95% hidratos carbono. Vitaminas: B1 (0'10 ml.), B2 (0'20 ml.), A (50 U.I. unidades). 450 calorías.
El azúcar contiene : • •
Las citadas Vitaminas: B1, B2, A. Otros: sacarosa, glucosa (dextrosa), fructosa (levulosa). policosanol, ácido pantoténico, antioxidante.
Beneficios y propiedades Recomendado para : • •
el metabolismo. reduce los niveles de colesterol y/o triglicéridos tr iglicéridos en sangre.
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Antioxidante favorece la circulación sanguínea: evita la formación de trombos para el corazón: que incrementa la irrigación sanguínea. Antitrombótica: evita la formación de trombos o coágulos de sangre. Incrementa el efecto hipotensivo de los beta-bloqueantes, sin modificar el ritmo cardiaco.
Está contraindicado para : •
Diabetes.
Reacción de Maillard
La reacción de Maillard (técnicamente: glucosilación no enzimática de proteínas ) se trata de un conjunto complejo de reacciones químicas que se producen entre las proteínas y los azúcares reductores que se dan al calentar (no es necesario que sea a temperaturas muy altas) los alimentos o mezclas similares, como por ejemplo una pasta. Se trata básicamente de una especie de caramelización de los alimentos, es la misma reacción la que colorea de marrón la costra de la carne mientras se cocina al horno. Los productos mayoritarios de estas reacciones son moléculas cíclicas y policíclicas, que aportan sabor y aroma a los alimentos, aunque también pueden ser cancerígenas. Esta reacción la investigó en profundidad el químico LouisCamille Maillard en los comienzos del siglo XX. En 1916 Maillard (1878-1936) demostró que los pigmentos marrones y los polímeros que ocurren durante la pirólisis (degradación química producida únicamente por calor) se liberan después de la reacción previa de un grupo de aminoácidos con un grupo carbonilo de azúcares. No fue sino hasta 1953 cuando se descubrió el mecanismo de las complejas interacciones que se producen. Alimentos con la reacción de Maillard
La reacción de Maillard, también conocida como 'Pardeamiento no enzimático', es la responsable de muchos de los colores y sabores existentes en todos los alimentos: •
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Galletas: el color tostado del exterior de las galletas genera un sabor característico. El caramelo elaborado de mezclas de leche y azúcar, también llamado toffee. Es el responsable del color marrón en el pan al ser tostado. El color de alimentos tales como la cerveza, el café, y el sirope de arce. Productos para las cremas bronceadoras. El sabor de la carne asada y de las cebollas cocinadas en la sartén cuando se empiezan a oscurecer. El color del dulce de leche, obtenido al calentar la leche con el azúcar.
El compuesto 6-acetil-1,2,3,4-tetrahidropiridina (1) es el responsable del olor de las galletas o en el pan, palomitas de maíz, productos de tortilla. El compuesto químico 2-acetil-1-pirrolino (2) es el responsable de los sabores aromáticos en las variedades de arroz cocinado. Ambos compuestos tienen un nivel olfativo por debajo de 0.06 ng/L. Fases de la reacción
Es muy importante tener en cuenta que la reacción de Maillard (dorar o sellar un alimento) se da solo en una atmósfera seca. Imposible si existe agua o algún tipo de líquido En la Reacción de Maillard existen cuatro (4) fases sucesivas que enumeramos a continuación:
1. No existe producción producción de color. En esta esta fase se produce produce la unión entre los azúcares y los aminoácidos. *Posteriormente se le dará el nombre de: reestructuración de Amadori (Azúcares + proteínas). 2. Existe la formación inicial de colores amarillos amarillos muy ligeros, así como como la producción de olores algo desagradables. En esta fase se produce la deshidratación de azúcares formándose las reductonas o dehidrorreductonas y tras esto se sobreviene la fragmentación. En el paso posterior, conocido como degradación de Strecker, se generan compuestos reductores que facilitan la formación de los pigmentos. 3. En esta tercera fase se produce la formación de los conocidos pigmentos oscuros que se denominan melanoidinas; el mecanismo no es completamente conocido, pero es seguro que implica la polimerización de muchos de los compuestos formados en la anterior segunda fase. 4. La cuarta y última fase es la degradación de de Strecker. En esta fase se forman los denominados aldehídos de Strecker que son compuestos con bajo peso molecular que se detectan fácilmente por el olfato. Empleo en la cocina
Cuando se cocina lentamente un conjunto de verduras (que contienen azúcares) y se les añade un alimento con contenido proteínico aparece la reacción de Maillard. Esta técnica requiere alimentos de buena calidad, no proporcionando buenos resultados en alimentos no frescos o poco jugosos. El resultado final es la generación de una concentración de sabores y un tostado superficial del alimento, consiguiendo efectos muy sabrosos. Es muy importante que la intensidad del calor emitido por el foco calorífico sea directamente proporcional al grosor de la pieza calentada, y que éste se aplique durante el tiempo justo, para no llegar a quemarlo ni resecarlo por exceso de cocción (Esto produce efectos nocivos). Los alimentos que se hacen a la plancha pueden ser piezas pequeñas, o ir algo troceados. En cambio, en el horno pueden hacerse piezas más grandes o alimentos sin trocear. Para acelerar la reacción se pueden emplear soluciones de azúcares en las proteínas, de ahí la receta del pato laqueado al estilo Pekin, que es cubierto durante varios días con una capa de miel. A la inversa, los alimentos con azúcares o almidón pueden rociarse con una solución de proteínas hidrolizadas como la salsa de soya que acelera la aparición de un color dorado. Ya que los azúcares sencillos reaccionan más rápido, muchas salsa para barbacoa contienen algún ácido como jugo de limón o vinagre que rompen la sacarosa de la azúcar común en fructuosa f ructuosa y glucosa. Factores que influyen en la Reacción de Maillard
1- Tipo de hidrato de carbono 2- Tipo de aminoácidos o proteína 3- Concentración de sustratos 4- Tiempo y temperatura de cocción 5- pH 6- Presencia de inhibidores
7- Actividad de agua Tipo de hidrato de carbono Los hidratos de carbono se pueden clasificar según su estructura química en Monosacáridos, Disacáridos, Polisacáridos. • Los monosacáridos dan una reacción más intensa que los disacáridos. • Dentro de los disacáridos, los azúcares reductores dan mayor intensidad que los no reductores • Dentro de los monosacáridos, las pentosas dan reacción más intensa que las hexosas Pentosas > Hexosas > Disacáridos reductores > Disacáridos no reductores La intensidad de la reacción depende del tipo de hidrato de carbono Tipo de proteínas y aminoácidos.- El aroma de los productos de reacción
depende de los aminoácidos que componen las proteínas y de la temperatura de cocción. La intensidad de color también depende del tipo de aminoácido. Los básicos son los más reactivos. Concentración de hidratos de carbono y proteínas
•Para que se lleve a cabo la reacción es necesario que estén presentes los 2 sustratos: hidratos de carbono y proteínas. •Al aumentar la concentración de estos sustratos en el alimento, mayor será la intensidad de la reacción. Tiempo y temperatura de cocción
•Si bien la reacción puede ocurrir a temperatura ambiente, se ve favorecida a altas temperaturas. •Al aumentar el tiempo de cocción, aumenta la intensidad de la reacción. •Los aromas generados también dependen de la temperatura y tiempo de cocción. pH La intensidad de la reacción aumenta a pH alcalinos (pH > 7) y disminuye a pH ácidos (pH<7) Actividad de agua (aw) Los alimentos de humedad intermedia, con valores de aw de 0.6 a 0.9, son los que más favorecen esta reacción :
• Un aw menor no permite la movilidad de los reactivos. • Un aw mayor ejerce una acción inhibidora ya que el agua diluye a los reactivos.
Inhibidores
•Los inhibidores más comunes son los sulfitos, metabisulfitos, bisulfitos y anhídrido sulfuroso. •Actúan en la etapa de inducción retardando la aparición de productos coloreados, pero no evitan la perdida del valor biológico de los aminoácidos. •Su uso esta limitado ya que produce efectos adversos a la salud.
Est uctura de las reac iones
El ecanism de la reacción de Maillard es complejo, sin embargo puede divi irse en c atro etapas principales: con ensación del azúcar con el rupo ami o, trans osición de los pr ductos de la condensación, reacció de pro uctos de transposición, p limerización y fo mación e susta cias coloreadas.
