PROPIEDADES PIEDADES DE LOS AZUC ARES
Para la elaboración de un gran número de alimentos, la industria ha empleado trad trad icionalm iciona lmente ente di d iversos versos mono y disa disa c árido áridos s, como c omo la glucos gluc osa a , la la sa c arosa arosa , el azúca r invertido y la lactosa; sin embargo, ahora han adquirido mayor popularidad algunos azúcares-alcoholes, sobre todo el xilitol y el sorbitol, que, en ciertos casos, han desplazado a los primeros. Los diferentes usos de dichos azúcares se basan en las propiedades derivadas de su estructura química; dado que contienen un gran número de hidroxilos altamente hidrófilos, tienen la capacidad de hidratarse y de retener agua al establecer puentes de hidrógeno; generalmente son dulces, propician las reacciones de oscurecimiento y las fermentac fermentac iones, iones, inhiben inhiben el c rec imient imiento o mic mic robiano, ob iano, c onfieren onfieren visc visc osida osidad d y "c "c uerpo" a diver dive rsos alime alimentos ntos,, etc . 1. C RISTALIZAC IÓN IÓN
Una de las principales características de los azúcares es su capacidad de formar c ristales. istales. G e neralmente, neralmente , la la c ristaliz istaliza a c ión se se c onsigue onsigue enfriand enfriando o soluciones solucio nes sa tura tura da s de los azúcares, con lo que se provoca la inmovilización y reorganización de las moléc ulas, formándose formánd ose un c ristal. istal. Los fac fa c tore tore s q ue má s influy influye e n en e n el c rec imiento imiento d e los cris cristale tales s so n los siguientes: siguientes: grado de saturación de la disolución original, temperatura, naturaleza de la superf upe rficie icie del de l cristal cristal y natur na tura a leza y c onc e ntra ntra c ión de d e las impurezas impurezas prese prese ntes en la diso diso lución, las c uales ua les pue den de n ad sorber orbe rse a la supe rfic fic ie del de l cr c ristal istal red reduc uciend iendo o a sí su velocida veloc idad d d e c rec imiento. miento. El El tiempo tiempo de c ristali istaliz za c ión también infl influy uye e notab no tablemente lemente en e l ta ta maño de los c ristales istales ya que q ue c uanto más m ás lento lento es el enfriami enfriamiento, ento, mayor ma yor es el tama ño de los cris cristales tale s. Esto tiene un especial interés ya que no en todos los alimentos es deseable la presencia de cristales de un tamaño tan grande que puedan llegar a ser detectados por el paladar; es el caso, por ejemplo, de los grandes cristales de lactosa que pueden aparecer en la leche condensada y que confieren una textu texturra arenosa arenosa que hac e a l produc produc to prác prác tic tic ament ame nte e rechaz rec haza a ble. 2. HIGR IGROSC OSC OPICIDAD OPICIDAD
La atrac atrac c ión de a gua por po r los c a rbohi bo hidratos dratos es una de d e sus sus bá sica s y más útiles útiles propiedad pied ades es física física s. Esta propiedad de los azúcares está directamente relacionada con la facilidad que tienen sus OH de establecer puentes de hidrógeno con el agua, lo cual conduce a la solvatación y/o solubilización de los azúcares y de muchos de sus polímeros polímeros.. La La estr estructur uctura a del de l carbohi c arbohidr drato ato afec ta en gr g ran med ida a la velocida d de de unión unión con co n el agua, ag ua, así así como co mo a su ca ntidad. ntidad. La D-fructosa es mucho más higroscópica que la D-glucosa, a pesar de que ambas poseen el mismo número de grupos hidroxilo libres. A una humedad relativa del 100 %, sacarosa y maltosa ligan la misma cantidad de agua mientras que la lactosa liga mucha muc ha menos me nos..
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Ing. Elena Chau L
La hidratación se aprovecha para el control de la actividad acuosa de los alimentos, sobre todo los de humedad intermedia. En algunos casos estos hidratos de carbono son higroscópicos, es decir, se hidratan con la humedad del aire, ocasionando un problema en los derivados de la confitería ya que se vuelven pegajosos. La selección de un azúcar para un uso específico debe hacerse tomando en cuenta el grado de higroscopia que éste tiene, ya que este fenómeno es indeseable en los productos deshidratados, como la leche en polvo, los granulad os, etc.; sin embargo, en algunos prod uctos de la c onfitería sí es benéfico ya que se mantiene una cierta humedad constante, que les da aspecto de frescura. 3. PODER EDULCORANTE
Una de las propiedades más reconocidas de los carbohidratos es su poder edulcorante. Salvo muy pocas excepciones, los mono- y oligosacáridos poseen sabor dulc e y se diferencian entre sí, entre otras c osas, po r su poder edulcorante. La mayoría de los azúcares tienen la c arac terístic a de ser dulc es (aun c uando los hay amargos), con un poder edulcorante diferente que depende de diversos factores. Dulzura Azúcar -D-fructosa -D-glucosa -D-glucosa -D-galactosa -D-galactosa -D-manosa -D-manosa -D-lactosa -D-lactosa -D-maltosa
En solución 135 60 40 27 -59 Amargo 27 48 39
Forma cristalina 180 74 82 32 21 32 Amargo 16 32 --
Existen muchas teorías para explicar el fenómeno de la percepción de la dulzura de los azúc ares y de otras moléc ulas; la más ac eptad a considera que se debe a la facilidad que tienen los OH de establecer puentes de hidrógeno con el sitio rec eptor sensor de la boc a. La propiedad de ser dulces de estos hidratos de carbono está muy relacionada con los grupos hidroxilo y con su estereoquímica ; por ejemplo, la -D-glucosa es dulce, mientras que su epímero, la -D-manosa, es ama rgo. Otros fac tores que influyen en el po der edulc orante son la temperatura y la conc entrac ión del azúcar: La D-fructosa es más dulce a temperaturas bajas, fenómeno que se aprovec ha e n la elabo rac ión de bebidas refresc antes que se c onsumen normalmente frías. La glucosa es menos dulce que la sacarosa, pero ambas causan la misma sensac ión a una c onc entración de 40%. Química de los Alimentos
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La presenc ia de ác idos, sales y algunos polímeros, así como la visc osidad del sistema, modifican esta percepción; el etanol intensifica la dulzura de la sacarosa y lo mismo hacen los ácidos con la fructosa, mientras que la carboximetilcelulosa y el almidón la reducen, posiblemente porque ocupan los sitios activos receptores. Cuando se disuelven en agua, los azúcares presentan reacciones de mutarrotación que producen una mezcla de tautómeros con distinta dulzura; esto se ha observado en la fructosa, c uyas soluciones rec ién preparadas son más dulces que las que se dejan reposar y alcanzan el equilibrio tautómerico.
Debido a que la fructosa es hasta 1.8 vec es más dulce que la sac arosa, su uso se ha intensificado en los últimos años, ya sea en forma de azúcar invertido o en jarabes Debido a los problemas de salud que se asocian con el consumo excesivo de sacarosa, en la actualidad hay muchos azúcares-alcoholes, o polioles, y edulcorantes sintéticos que se emplean como sustitutos de este disacárido. 4. MUTARROTACION
Cuando se prepara una solución acuosa de un azúcar, se observa la transformación de unos isómeros en otros. Esta transformación se manifiesta con un cambio en la rotación específica hasta que se alcanza un valor final que corresponde al momento en el que las formas isoméricas se encuentran en equilibrio. Bajo condiciones normales pueden tardar varias horas en alcanzarse el equilibrio y, en consecuencia, la rotación específica característica de la solución. El camb io de una s formas isoméricas en otras se sigue c on facilidad por polarimetría, y los valores que se a lc anzan son c arac terístic os para c ad a azúcar en unas condiciones determinadas. Existen diferentes factores que influyen en la mutarrotac ión: Los ác idos y las bases ac túan c omo catalizad ores, siendo las bases las más efec tivas ya que a umentan c onsiderablemente la veloc idad de rea cción. La temperatura influye también de forma notable en el proceso, aumentando la mutarrotac ión del orden de 1,5 a 3 vec es por c ada 10°C de incremento. Dependiendo del número de isómeros, se habla de mutarrotación simple (dos isómeros) o compleja (más de dos). 5. ESTADO VITREO
El estado vítreo es un estado amorfo en el c ual la visc osidad e s tan alta que impide la cristalización del azúcar. Es un estado poco estable que puede alcanzarse por congelación, concentrac ión rápida o deshidratación de una solución así como por fusión térmica d e a lgunos azúcares c ristalinos seguida de un enfriamiento brusc o que impide que las moléculas se reorganicen y formen un cristal. Los azúc ares en estado vítreo son higrosc ópicos, lo c ual c ontribuye a su inestabilidad ya que al retener el agua, aumenta su movilida d y, en c onsec uencia, la velocidad de cristalización. Química de los Alimentos
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El ejemplo más característico de la presencia de azúcares en estado vítreo en un alimento es el de los caramelos duros, que no son más que soluciones sobresaturad as de sacarosa c uya c ristalizac ión se ve impedida por la alta viscosidad y rigidez en la masa y por la presencia de otros azúcares como glucosa y jarabes de glucosa. 6. INVERSION DE LOS AZUCARES
La inversión de los azúc ares, fundamentalmente de la sac arosa, consiste en una hidrólisis de su molécula bien por vía enzimática (invertasa) o por procedimientos fisicoquímicos como la hidrólisis con ácido clorhídrico a temperatura elevada o la utilizac ión de resinas sulfónic as. El producto obtenido se conoce como azúcar invertido y se encuentra de forma natural en la miel. El término inversión hace referenc ia a l cambio que se o bserva en el poder rotatorio de la disolución cuando tiene lugar la hidrólisis; por ejemplo, la rotac ión espec ífica de una disolución d e sac arosa es de +66.5°, mientras que la del azúc ar invertido es -20°. El fenómeno de la inversión provoca un aumento del sabor dulce y sobre todo un aumento de la solubilidad del azúcar debido a que la fructosa libre es más soluble que la sacarosa. Este hecho es interesante porque aumenta la posibilidad de incrementar la concentración de azúcares en una solución.
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