Carbohidratos Funciones Carbohidratos clasificación ...
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<strong>Carbohidratos</strong><br />
Dra. Edith Ponce A.<br />
<strong>Carbohidratos</strong><br />
Edulcorantes<br />
Agentes funcionales<br />
Geles<br />
Emulsiones<br />
Incrementar<br />
viscosidad<br />
Crioprotectores<br />
Abatir aw<br />
Monosacáridos<br />
<strong>Funciones</strong><br />
Reserva de energía<br />
Intermediarios de metabolismo<br />
Estructura<br />
Defensa<br />
<strong>clasificación</strong><br />
Monosacáridos<br />
Oligosacáridos<br />
Polisacáridos<br />
C 6 H 12 O 6<br />
(C 6 H 10 O 5 ) n<br />
si, N(2,12)<br />
(C 6 H 10 O 5 ) n<br />
Monosacáridos<br />
Poli- hidroxialdehídos o aldosas<br />
Polihidroxicetonas o cetosas<br />
Azucares simples<br />
Cristalizables<br />
Solubles en agua<br />
Poco solubles en etanol<br />
Amplio espectro de dulzura<br />
Mutarrotación<br />
Desvían la luz polarizada<br />
Biosas<br />
Triosas<br />
Tetraosas<br />
Pentosas<br />
Hexosas<br />
Disacáridos<br />
Trisacaridos<br />
Tetrasacaridos<br />
Reserva<br />
Estructurales<br />
gomas<br />
1
Aldosas y cetosas<br />
Gliceraldehído Dihidroxiacetona<br />
Aldotriosa Cetotriosa<br />
2
Aldosas<br />
galactosa<br />
glucosa<br />
manosa<br />
L-ramnosa<br />
Hexosas<br />
Leche, oligo- y<br />
polisacáridos<br />
Plantas y animales<br />
Polisacáridos<br />
Gomas vegetales,<br />
glucosidos<br />
hexulosa<br />
heptulosa<br />
octulosa<br />
nonulosa<br />
Estructura<br />
Pentosas (C 5)<br />
Aldosas: ribosa, arabinosa, xilosa, lixosa<br />
Cetosa: ribulosa, xilulosa<br />
Hexosas (C 6 ):<br />
Aldosas: glucosa, manosa, galactosa<br />
Cetosa: fructosa, sorbosa<br />
Cetosas<br />
Nombre<br />
D-fructosa<br />
D-Psicosa<br />
D-mano-2-hetulosa<br />
D-glicero-D-manosa-Doctulosa<br />
D-eritro-L-gluco-2-nonulosa<br />
Miel, frutas<br />
Residuos de malazas<br />
aguacate<br />
Aguacate<br />
aguacate<br />
Fuente<br />
3
Enantiómeros D y L<br />
Configuración del penúltimo átomo de carbono<br />
en relación con la del último<br />
D-gliceraldehído L-gliceraldehído<br />
hemiacetales<br />
H OR’<br />
R C + HO R’ R CH<br />
O OH<br />
Carbonos asimétricos<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
CHO<br />
HCOH<br />
HCOH<br />
HCOH<br />
HCOH<br />
H 2 COH<br />
C 1 hemiacetálico se vuelve<br />
asimétrico :.<br />
dos esterioisómeros α y β<br />
2 N = 2 4 = 16 estereoisómeros<br />
4
Rotación óptica<br />
Dextrógira: Rotación óptica a la derecha (+)<br />
Levógira: Rotación óptica a la izquierda (- )<br />
D(+)glucosa<br />
D(-)fructosa<br />
Poder edulcorante<br />
nombre<br />
sacarosa<br />
D-fructosa<br />
D-galactosa<br />
D-glucosa<br />
Azúcar<br />
invertido<br />
%<br />
100<br />
135<br />
63<br />
40<br />
127<br />
nombre<br />
βD-manosa<br />
Lactosa<br />
xilitol<br />
aspartamo<br />
%<br />
amargo<br />
39<br />
102<br />
10000<br />
Nombre<br />
mutarrotación<br />
OH<br />
HC<br />
HCOH<br />
HOCH<br />
HCOH<br />
HC<br />
CH 2OH<br />
D-α-glucosa<br />
+112.2°<br />
O<br />
CHO<br />
HCOH<br />
HOCH<br />
HCOH<br />
HCOH<br />
CH 2OH<br />
D-glucosa<br />
+53°<br />
HO<br />
CH<br />
HCOH<br />
HOCH<br />
HCOH<br />
HC<br />
CH 2OH<br />
D-β-glucosa<br />
+18.7°<br />
t<br />
Rotación específica [α] λ<br />
[α] λ<br />
Lα(+) arabinosa<br />
Dβ(-) fructosa<br />
Dα(+) galactosa<br />
Dβ(+) galactosa<br />
t 100 a<br />
=<br />
l c<br />
+55.4<br />
-133.5<br />
+150.7<br />
+52.7<br />
t<br />
[α] λ<br />
O<br />
l = longitud del polarímtero<br />
c = gramos de azúcar en 100 ml de sol.<br />
α = ángulo de rotación<br />
Nombre<br />
Dα(+) manosa<br />
Dβ(-) manosa<br />
(+) Maltotriosa<br />
(+) Lactosa<br />
Poder edulcorante<br />
poder edulcorante<br />
150<br />
130<br />
110<br />
90<br />
70<br />
50<br />
30<br />
10 30 50<br />
temperatura (°C)<br />
+29.3<br />
-17<br />
+160<br />
[α] λ<br />
+53.6<br />
t<br />
D-glucosa<br />
D-galactosa<br />
maltosa<br />
D-fructosa<br />
5
Fructosa<br />
levulosa o azúcar de las<br />
frutas y miel.<br />
•C 6 H 12 O 6<br />
Hidrólisis de sacarosa, e<br />
inulina<br />
cristaliza con dificultad<br />
Temperatura de fusión<br />
102 -104 ºC<br />
HOCH 2<br />
O<br />
HO<br />
HO<br />
OH<br />
CH 2 OH<br />
Conformación<br />
La conformación 4 C 1 es más estable por la posición axial de<br />
grupos<br />
La conformación 1 C 4 es menos estable por la posición<br />
ecuatorial<br />
Glucosa<br />
•Dextrosa<br />
•C 6 H 12 O 6<br />
•Miel, jugo de numerosas frutas,<br />
sangre.<br />
•hidrólisis ácida o enzimática de:<br />
sacarosa, maltosa, almidón,<br />
celulosa, glucógeno.<br />
•cristaliza en tres formas diferentes y<br />
c/u gira el plano de polarización de la<br />
luz en distinto grado.<br />
HO<br />
CH2OH O<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
6
Galactosa<br />
•C 6 H 12 O 6<br />
•hidrólisis ácida o enzimática de:<br />
lactosa, gomas<br />
Oligosacáridos<br />
HO<br />
CH OH 2<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
Condensación de 2 a 10 monosacáridos<br />
mediante un enlace glucosídico<br />
Uno de los azucares pierde un –OH unido al<br />
carbono anomérico y adquiere el sufijo (- sil)<br />
Si uno de los C con la función carbonílica se<br />
encuentra libre se denominan azúcares<br />
reductores ya que pueden reducir iónes<br />
metálicos<br />
Maltosa<br />
4−β−D-Glucopiranosil-α-D-glucopiranosa<br />
• 2 unidades Glucosa<br />
•Enlace α(1,4)<br />
•Reductor<br />
•Isomeros α y β<br />
•hidrolizados de almidón de maiz, cebada<br />
•Fermentable, soluble en agua<br />
•No cristaliza<br />
•Elaboración de bebidas fermentadas<br />
•Fácil digestión<br />
•Elaboración de alimentos infantiles<br />
CH 2OH<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
O<br />
CH 2OH<br />
O OH<br />
OH<br />
OH<br />
Oligosacáridos<br />
Enlace<br />
glucosídico<br />
Isomaltosa<br />
4−β−D-Glucopiranosil-α-Dglucopiranosa<br />
• 2 unidades Glucosa<br />
•Enlace α(1,6)<br />
•Reductor<br />
•Isomeros α y β<br />
•Cebada, hidrolizados de maíz,<br />
almidón<br />
•Fermentable, soluble en agua<br />
•No cristaliza<br />
•Elaboración de bebidas<br />
fermentadas<br />
HO<br />
CH2OH O<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
HO<br />
CH 2<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
7
Celobiosa<br />
4-β-D-glucopiranosil-Dglucopiranosa<br />
Glucosa<br />
β(1,4)<br />
Unidad de la celulosa<br />
reductor<br />
Trehalosa<br />
OH<br />
CH2OH<br />
O<br />
OH<br />
1−α-D-glucopiranosil-α-D-glucopiranosido<br />
2 unidades de glucosa<br />
α(1,1)<br />
Carece de grupos aldehído<br />
y cetona libres<br />
No Reductor<br />
hemolinfa de insectos<br />
Hongos y levaduras<br />
CH 2OH<br />
Lactosa<br />
OH O OOH<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
CH 2OH<br />
OH<br />
Lactasa<br />
(β-galactosidasa)<br />
OH<br />
O<br />
CH2OH<br />
OOH<br />
OH<br />
OH<br />
CH2OH HO O<br />
CH OH 2<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
+<br />
OH HO<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
Lactosa galactosa + glucosa<br />
Gentobiosa<br />
β-D-glucopiranosil-α-D-glucopiranosido<br />
2 unidades de glucosa<br />
β(1,6)<br />
Reductor<br />
presente en amigdalina<br />
(glucósido cianogénico<br />
presente en almendras)<br />
HO<br />
Lactosa<br />
4-β-D-galactopiranosil-Dglucopiranosa<br />
Galactosa y glucosa<br />
Enlace β(1,4)<br />
Reductor<br />
Isomeros α y β<br />
Leche de mamíferos<br />
poco soluble<br />
lactulosa<br />
4- α- D- galactopiranosil-<br />
D- fructofuranosa<br />
β(1,4)<br />
Galactosa y fructosa<br />
Reductor<br />
Por epimerización de<br />
glucosa a fructosa al<br />
calentar leche<br />
CH2OH O<br />
HO<br />
OH<br />
OH<br />
CH 2OH<br />
O<br />
HO<br />
CH 2<br />
OH<br />
O<br />
OH O<br />
O OH<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
OHCH 2<br />
CH2OH H<br />
O<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
CH 2OH<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
HO<br />
CH2OH 8
Sacarosa<br />
β-D-fructofuranosil-α-D-glucopiranosido<br />
α-D-glucopiranosil- β-D-fructofuranosido<br />
Glucosa y fructosa<br />
(1,2)<br />
Carece de grupos aldehído y cetona libres<br />
No sufre mutarrotación<br />
No Reductor<br />
Elevada solubilidad<br />
Fácilmente cristalizable<br />
Remolacha, caña de azúcar<br />
Granos y frutas<br />
Azúcar invertido<br />
CH2OH O<br />
HOCH 2<br />
OH HO<br />
HO<br />
O<br />
CH2OH OH OH<br />
Calor/ácido<br />
o<br />
invertasa<br />
HO<br />
O<br />
Sacarosa en solución<br />
[α] λ<br />
CH OH 2<br />
Mezcla de glucosa y fructosa<br />
HO<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
t<br />
[α] λ +52.5<br />
HOCH2 O<br />
t<br />
[α] λ -20<br />
HO<br />
HO<br />
CH2OH OH<br />
t<br />
[α] λ -92<br />
OH<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
CH2OH O<br />
α(1,6)<br />
CH2OH HO O OH<br />
H<br />
H<br />
HO<br />
OH<br />
O CH2 OH<br />
α(1,6)<br />
CH 2<br />
O<br />
t<br />
HOCH 2<br />
O<br />
+66<br />
OH HO<br />
HO<br />
O<br />
CH2OH OH OH<br />
OH<br />
O<br />
O CH2 α(1,6)<br />
O<br />
Rafinosa<br />
HOCH 2<br />
Estaquiosa<br />
OH HO<br />
HO<br />
O<br />
CH OH 2<br />
OH OH<br />
O<br />
BAGAZO JUGO<br />
Clarificar<br />
Evaporar<br />
Centrifugar<br />
CAÑA<br />
TRITURADO<br />
MELAZAS<br />
Galactosacaridos<br />
Flatulencia<br />
AZÚCAR<br />
EN BRUTO<br />
Proceso de<br />
obtención DE<br />
AZÚCAR<br />
AZUCAR<br />
REFINADA<br />
Leguminosas: soya, frijoles, garbanzo,<br />
cacahuates, chíncharos<br />
Rafinosa Gal- glu- fru<br />
Estaquiosa Gal- gal- glu- fru<br />
Verbascosa Gal- gal- gal- glu- fru<br />
Reacciones de carbohidratos<br />
9
Reacciones químicas<br />
condiciones<br />
álcalis (0.05N)<br />
Álcalis (0.5N)<br />
Álcalis (1N)<br />
Ácidos débiles<br />
Ácidos fuertes<br />
HCOH<br />
=<br />
HCOH<br />
HCOH<br />
reacción<br />
enolización<br />
Enolización/hidrólisis<br />
Enolización/<br />
Oxidación<br />
Enolización (lenta)<br />
Deshidratación/<br />
ciclización<br />
productos<br />
isómeros<br />
Enoles,<br />
Diacetilo, acetoína, ácidos<br />
Ácidos glucónicos<br />
Isómeros<br />
hidroximetilfurfural<br />
furfural<br />
Oxidación a ácidos glucónicos<br />
HC=O<br />
HCOH<br />
OHCH<br />
HCOH<br />
HCOH<br />
CH 2 OH<br />
Álcali 1N<br />
COOH<br />
HCOH<br />
OHCH<br />
HCOH<br />
HCOH<br />
CH 2 OH<br />
D-glucosa Ac. D-glucorónico<br />
Deshidratación y ciclización<br />
(ácidos)<br />
CH 2 OH<br />
HC=O<br />
HCOH HCOH<br />
OHCH<br />
H2O CH<br />
=<br />
HCOH<br />
HCOH<br />
CH 2 OH<br />
HC=O<br />
HC=O HC=O -H2O reacomodo<br />
CH2 CH ciclización<br />
HC CH<br />
HCOH CH HOCH2C CCHO<br />
HCOH<br />
CH 2 OH<br />
HC=O<br />
=<br />
HCOH<br />
CH 2 OH<br />
1,2-enol 3-desoxiosulosa hidroximetil furfufural<br />
HMF<br />
O<br />
Enolización (álcalis débiles 0.05N)<br />
HC=O<br />
HCOH<br />
OHCH<br />
HCOH<br />
HCOH<br />
CH 2 OH<br />
HOCH<br />
=<br />
HCOH<br />
OHCH<br />
HCOH<br />
HCOH<br />
CH 2 OH<br />
HOCH2<br />
HC=O<br />
OHCH<br />
HCOH<br />
HCOH<br />
CH 2 OH<br />
HOCH<br />
HOC<br />
=<br />
OHCH<br />
HCOH<br />
HCOH<br />
CH 2 OH<br />
O=CH<br />
HOC<br />
OHCH<br />
HCOH<br />
HCOH<br />
CH 2 OH<br />
D-glucosa trans-enol D-Fructosa cis-enol D-manosa<br />
65% enediol 32% enediol 3%<br />
Arreglo de Lobry De Bruyn y Alberda Van Eckenstein<br />
Poder reductor<br />
(Fehling reduccion del CuSO 4)<br />
enolización<br />
Azúcar + álcali enedioles o reductonas<br />
reductor<br />
Enoles + Cu2+ Cu + Óxido-reducción + azúcares ácidos<br />
Cu + oxidación<br />
+ H2O Cu2O (rojo)<br />
Iones que pueden reducir: Ag + , Hg 2+ , Cu 2+ , Bi 3+ , Fe(CN) 6métodos<br />
de Benedict, Somogyi, Hagendorn-Jensen, etc<br />
Mecanismo<br />
Reacciones de oscurecimiento<br />
Caramelización<br />
Maillard<br />
Oxidación<br />
Ac. ascórbico<br />
Polifenoloxidasa<br />
(PPO)<br />
O 2<br />
No<br />
No<br />
Sí<br />
sí<br />
Sustrato<br />
azúcares<br />
Az. reductor<br />
+ amino<br />
Ac.<br />
ascórbico<br />
Comp.<br />
fenólicos<br />
Temp.<br />
elevada<br />
Sí<br />
No<br />
No<br />
No<br />
pH óptimo<br />
Alc/ac<br />
ligeramentea<br />
lcalino<br />
Ligeramente<br />
ácido<br />
Ligeramente<br />
alcalino<br />
productos<br />
caramelo<br />
melanoidinas<br />
No<br />
melaninas<br />
10
Oscurecimiento<br />
enzimático<br />
•Sistema enzimático polifenol oxidasa<br />
•pH óptimo 7<br />
•Sensibles a tratamiento térmico<br />
•Agentes reductores: ácido cítrico, SO 2<br />
OH<br />
OH<br />
O 2<br />
PPO /<br />
(catecolasa)<br />
(cresolasa)<br />
Fenoles Quinonas<br />
Caramelo<br />
O<br />
O<br />
polimerización<br />
Mezcla compleja compuestos en forma<br />
coloidal.<br />
Temperatura superior al punto de<br />
fusión<br />
Líquido o sólido café oscuro<br />
sabor a azúcar quemada/ amargo<br />
Soluble en agua<br />
Hidrólisis<br />
Deshidratación<br />
dimerización<br />
SACAROSA<br />
ISOSACAROSANA<br />
CARAMELANA<br />
CARAMELENO<br />
CARAMELINA<br />
HUMINA<br />
(C 6 H 12 O 6 )<br />
(C 24 H 36 O 18 )<br />
(C 36 H 50 O 25 )<br />
(C 125 H 188 O 80 )<br />
MELANINAS<br />
Caramelización<br />
Ocurre a Temp. superiores al punto de fusión<br />
pH ácidos/alcalinos<br />
Se acelera con ácidos carboxílicos y sales<br />
Reacciones:<br />
Deshidratación derivados furfural<br />
Polimerización melanoidinas<br />
Otras aldehídos, cetonas,<br />
pirazinas, etc<br />
Caramelización: fragmentación<br />
Azucares Acidos sacaricos Furfural<br />
O<br />
O<br />
C2H5<br />
OH<br />
O<br />
O<br />
CH3<br />
OH<br />
H3C<br />
N CH 3<br />
N<br />
CH3<br />
melanoidinas<br />
Furanos, furanonas,lactonas<br />
Pironas, aldehídos, cetonas<br />
Ácidos, ésteres, pirazinas<br />
N CH3<br />
CH3 H3C N<br />
N<br />
N<br />
CH2CH3<br />
Etil-maltol maltol 2,3,5-trimetilpirazina 2,5-dimetilpirazina 2-etil5(6)dimetilpirazina<br />
Adición de ácidos<br />
Sulfúrico<br />
Acético<br />
Cítrico<br />
Fosfórico<br />
Favorecen formación de furanos<br />
baja intensidad de sabor<br />
CH3<br />
11
Alcalis<br />
Hidroxido de sodio<br />
Hidroxido de potasio<br />
Hidroxido de amonio<br />
Hidroxido de calcio<br />
favorece enolización y fragmentación<br />
Sabor intenso<br />
Color suave<br />
Color<br />
absorbancia de<br />
caramelo al 0.1% (w/v)<br />
en agua,<br />
celda de 1-cm a 610 nm<br />
base al contenido de<br />
sólidos<br />
Caramelo tipo II<br />
Sulfatado<br />
En presencia de ácidos o bases y SO 2<br />
Usos<br />
Extractos vegetales<br />
Aderezos<br />
coñac<br />
Amoniaco y SO 2<br />
Favorecen la producción de pigmentos<br />
obscuros de elevado peso molecular<br />
Usos<br />
Bebidas de cola<br />
Caramelo tipo I<br />
Simple o cáustico sin aditivos<br />
Estable en solución alcohólica al 75%<br />
Usos<br />
Tequila,<br />
Ron<br />
Etc.<br />
Caramelo tipo III<br />
(Ammoniacal)<br />
En presencia de ácidos o bases y sales de<br />
Amonio<br />
Color oscuro e intenso<br />
Estable en soluciones salinas al 20%<br />
Estable a pH 3<br />
Usos<br />
Cerveza<br />
Salsas y aderezos<br />
Productos horneados<br />
12
Clase IV<br />
Sulfato- amonio<br />
En presencia de ácidos o bases, SO 2 y sales<br />
de amonio<br />
Color oscuro e intenso<br />
Estable en soluciones salinas al 20%<br />
Estable a pH menor a 2<br />
Usos<br />
Bebidas de cola<br />
saborizantes<br />
Melanoidinas<br />
Pigmentos<br />
complejos de alto<br />
peso molecular<br />
Color amarillo al<br />
café oscuro<br />
Sabor amargo<br />
Reacción de Maillard:inhibición<br />
Acido sulfuroso<br />
Bloquea grupos carbonilo en degradación<br />
de Strecker<br />
R- CH=O + H 2SO 3 HO- CH- OSO 2H<br />
R<br />
Efecto antioxidante<br />
Reacción de Maillard:etapas<br />
A. Condensación azúcar reductor y grupo<br />
amino<br />
B. Reordenamiento de los productos de<br />
condensación<br />
C. Deshidratación de los productos<br />
reordenados<br />
D. Fisión y Degradación<br />
E. Polimerización a melanoidinas<br />
Reacción de Maillard: factores<br />
pH alcalino<br />
E a = 30 kcal/mol Q 10 = 2 a 3<br />
Aw 0.6- 0.9<br />
Tipo de aminoácido<br />
Lisina> arginina> histidina> triptofano<br />
Tipo de azúcar<br />
Aldosas>cetosas:<br />
Xilosa>galactosa>glucosa>fructosa>lactosa>maltosa<br />
Cu 2+ / Fe 3+ , O 2 y radiaciones catalizan formación<br />
de melanoidinas<br />
Reacción de Maillard:inhibición<br />
Refrigeración<br />
Acidificación<br />
Emplear azúcar no reductor: sacarosa<br />
Fermentación de azúcar<br />
13
Reacción de Maillard: efectos<br />
Reduce la calidad nutricional<br />
Aminoácidos esenciales “lisina”<br />
Reduce solubilidad y digestibilidad de<br />
proteínas<br />
Oscurecimiento y sabores<br />
desagradables<br />
14
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