Universidad Nacional de Ingeniería

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Sede Regional en Estelí
UNI-Norte
Curso: Química de Alimentos
UNIDAD III: CARBOHIDRATOS
3.1 Fuentes de carbohidratos en los alimentos
3.2 Composición química de los carbohidratos
3.3 Monosacáridos
3.4 Disacáridos
3.5 Polisacáridos
Objetivos:
a) Estudiar la estructura y propiedades de los carbohidratos, sus variados usos y
forma de obtenerlos a partir de materias locales.
b) Deducir a partir de la manipulación las propiedades de los diferentes
polisacáridos de uso en la agroindustria.
3.1 Fuentes de carbohidratos en los alimentos
.
1. De origen animal: Carne magra, carne grasa, leche de vaca, huevos
Productos elaborados como los encurtidos, queso, yogur, pastas de
carne etc
2. De origen vegetal: Legumbres, harina de trigo, pan, papas, col, frutas.
3.2 Composición química de los carbohidratos
Conocidos también como azúcares, estos son compuestos orgánicos
abundantes en la naturaleza, constituidos por carbono, hidrogeno y oxigeno. Su
fórmula molecular es CnH2nOn .
Los carbohidratos se clasifican en monosacáridos, polisacáridos y
oligosacáridos. Así los azúcares simples son los elementos de construcción de
los azúcares más complejos, que van desde los disacáridos y trisacáridos hasta
las dextrinas, cuya cadena es intermedia, y luego los almidones, las celulosas y
las hemicelulosas, de las cuales las moléculas pueden contener varios
centenares o mas de las unidades sencillas del azúcar.
3.3 Monosacáridos
Son alcoholes con 3 hasta 7 átomos de carbono que contienen un grupo
aldehído o cetónico, por lo que pueden considerarse como productos de
oxidación de alcoholes polivalentes en los que una función alcohólica primaria
o secundaria se transforma en un grupo carbonilo (CO). Si este grupo
carbonilo es terminal en la cadena, el monosacárido es una aldosa, si no se
encuentra en posición terminal, el monosacárido es una cetosa.
ALDOSAS :
O
Cuando tienen el grupo carbonilo en posición terminal
( - C- H )
O
CETOSAS :
- C




Si se toma en cuenta el número de átomos de carbono se dividen en :
Triosas
Tetrosas
Pentosas
Hexosa y
Heptosas
Los monosacáridos más sencillos son los de 3 átomos de carbono: el
gliceraldehído o aldehído glicérido y la dihidroxiacetona, que se obtienen
por oxidación de la glicerina.
O
CH2OH
C- H
C =O
H - C - OH
CH2OH
Gliceraldehído
CH2OH
Dihidroxiacetona
De estos dos monosacáridos sencillos, por adición consecutiva de una
molécula de formaldehído, se forma el resto de la familia o de la serie de
aldosas y cetosas respectivamente. (Observar dibujos al fina del módulo).
De todos los monosacáridos los más abundantes en la naturaleza son
las aldosas, principalmente las aldohexosas, también las aldopentosas, que
son componentes importantes de los ácidos nucleicos. De las cetosas las más
importantes es una cetohexosas conocida como fructosa o levulosa, así como
la ribulosa que es una cetopentosa. Las otras cetosas naturales no son muy
importantes desde el punto de vista biológico.
Los monosacáridos importantes son :


Gliceraldehído y la dihidroxiacetona : ambos compuestos se
encuentran en células vegetales y animales, desempeñan un papel
muy importante en el metabolismo de los carbohidratos.
La ribosa y la desoxirribosa : Se encuentran en la naturaleza en la
forma cíclica de estructura furanosa, se encuentran en los ácidos
nucleicos de todas las células vivas. La ribosa es una intermediaria en
la ruta metabólica de los carbohidratos y un componente de algunas
enzimas.

La glucosa : El más común y abundante de los monosacáridos es la
glucosa. Es el principal nutriente de las células del cuerpo humano, a las que
llega a través de la sangre. No suele encontrarse en los alimentos en estado
libre, salvo en la miel y algunas frutas, sino que suele formar parte de cadenas
de almidón o disacáridos. La glucosa es un monosacárido cuya molécula
contiene un grupo aldehído y cinco hidroxilos:
Principales Monosacáridos
D-Glucosa
(aldohexosa)
D-Ribosa
(aldopentosa)
D- Fructosa
(cetohexosa)
3.4 Disacáridos
La fórmula empírica de los azúcares disacáridos, maltosa, lactosa y sacarosa,
es C12H22O11. Al tratarlos con ácidos y enzimas, los disacáridos combinan con
una molécula de agua y se dividen en dos monosacáridos, dos moléculas de
hexosa. La maltosa, por ejemplo, se divide en dos moléculas de glucosa; la
lactosa se divide en una molécula de glucosa y otra de galactosa, y la sacarosa
se divide en una molécula de glucosa y otra de fructosa.
La mayoría de los azúcares importantes, excepto la sacarosa, reducen el óxido
de cobre (II) a óxido de cobre (I) en disolución alcalina. Esta reacción se utiliza
en los tests cualitativos de azúcar en la orina y en la sangre, así como en los
tests cuantitativos de azúcar en la sangre; estos tests son importantes en la
diagnosis y el control de la diabetes.
Entre los azúcares importantes desde el punto de vista comercial están la
glucosa, la lactosa y la maltosa, que se usan frecuentemente en la alimentación
para bebés. Sin embargo, el más importante es la sacarosa, llamado también
azúcar de caña, aunque no proceda de la caña de azúcar. Se utiliza para dar
sabor dulce a las comidas y en la fabricación de confites, pasteles, conservas,
bebidas alcohólicas y no alcohólicas, y muchos otros alimentos. Como material
alimenticio básico, la sacarosa suministra aproximadamente un 13% de la
energía que se deriva de los alimentos. Su valor y su papel en la dieta humana
son polémicos.
CH2OH
O
O
OH
HO
CH2OH
O
OH
OH
OH
Estructura molecular de la sacarosa
La sacarosa está presente en cantidades limitadas en muchas plantas, incluso
en varias palmas y en el arce de azúcar, pero la remolacha azucarera y la caña
de azúcar son las únicas fuentes importantes para el comercio. Más de la mitad
del suministro mundial de azúcar se obtiene de la caña de azúcar, que crece en
climas tropicales y subtropicales. El resto procede de la remolacha azucarera,
que crece en países templados.
Los carbohidratos desempeñan un papel capital en los sistemas biológicos y en
los alimentos. Son producidos por el proceso de fotosíntesis en las plantas
verdes.
 Pueden servir de componentes estructurales, como en el caso de la
celulosa; pueden ser almacenados para reservas de energía, como en el
caso del almidón en las plantas y el glucógeno del hígado en los
animales.
 Pueden ser oxidados para proporcionar energía. La glucosa es una
fuente inmediata de energía para los animales.
 Algunos azucares sirven de sustrato para la fermentación, pueden
producir dióxido de carbono, alcohol, ácidos orgánicos, y un gran número
de otros compuestos.
Propiedades
Todos los azúcares como la glucosa, la fructosa, la maltosa, la sacarosa y
la lactosa comparten las siguientes características en grado variable:
 Son edulcorantes (poseen sabor dulce).
 Solubles en agua y generalmente forman jarabes.
CH2OH






Cuando se evapora el agua de sus soluciones, forman cristales, esta es
la manera en que la sacarosa es recuperada del jugo de la caña de
azúcar.
Proporcionan energía para la nutrición.
Son fácilmente representados por microorganismos.
En alta concentración previenen el crecimiento de microorganismos, de
manera que pueden ser empleados como preservantes.
Al ser calentados se oscurece su color o se caramelizan;
Dan cuerpo y consistencia a las soluciones.
3.5 Polisacáridos
Son los carbohidratos más abundantes que existen en la naturaleza. Sirven
como sustancias alimenticias de reserva y como componentes estructurales de
las células. Bioquímicamente los tres polisacáridos más importantes son:
almidón, glucógeno y celulosa.
Almidón :
Es el carbohidrato de reserva más importante y la fuente principal de
calorías en la dieta humana. Es un polisacárido de origen vegetal que
constituye la principal reserva de energía de las plantas. El almidón es un
polvo blanco constituido por gránulos de estructura casi cristalina. Es insípido.
Es soluble en agua fría y al calentarse en agua tiende a formar una suspención
coloidal llamada engrudo. El almidón está formado por dos fracciones
estructurales : la amilosa y la amilopectina.
La amilosa : está constituida por una cadena de moléculas de glucosa enlazadas por el enlace -glucosídico y presenta configuración
helicoidal lineal, contiene entre 150 y 400 unidades monosacáridas.
La amilopectina : Está constituida por unidades de -glucosa
enlazadas por el enlace
-1,4 -glucosídico, pero a diferencia de la amilosa presenta una configuración
helicoidal ramificada caracterizada por enlaces del tipo -1,6 - glucosídico entre
las diferentes ramas, contiene hasta 1,000 unidades monosacáridas.
Glucógeno:
Es el único polisacárido de origen animal, es el carbohidrato de reserva de
los animales, lo almacenan principalmente en el hígado y los músculos. En
época de ayuno los animales recurren a estas reservas de glucógeno para
obtener la glucosa necesaria a fin de mantener el balance metabólico. El
glicógeno puede fragmentarse en subunidades de glucosa por hidrólisis ácida o
por enzimas que atacan el almidón. En los animales la enzima fosforilasa
cataliza la fragmentación de glicógeno en ésteres fosfatos de la glucosa.
Celulosa :
Es el constituyente de membranas celulares de las plantas superiores
formando junto con la lignina el elemento de sostén de éstas. Representa el
10% del peso seco de las hojas, cerca del 50% de la estructura leñosa de las
plantas y alrededor del 90% de la fibra de algodón y papel filtro. Es un sólido
blanco, amorfo, insoluble en agua y no reductor, tiene aproximadamente de
300 - 3,000 unidades monosacáridas .
La molécula de celulosa consta de una larga cadena de 50-100 unidades de
celobiosa.
CH2OH
OH
O
OH
O
OH
OH
OH
H
OH
H
Celobiosa
O
CH2OH
Características de los almidones
Los almidones importantes en los alimentos son principalmente de origen
vegetal. Tienen las siguientes características:







No son dulces, sino neutros;
No se disuelven fácilmente en agua fría;
Forman pastas y geles en agua caliente;
Proporcionan una fuente energética de reserva en las plantas y en la
nutrición;
Están presentes en semillas y tubérculos en forma de gránulos
característicos de almidón. Cuando se calientan se hinchan o gelatinizan.
Sus geles se emplean en postres;
Sus pastas y geles pueden retrogradarse a su forma insoluble al
envejecer o congelarse; lo cual causa defectos en los alimentos que los
contienen.
Las celulosas y hemicelulosas son relativamente resistentes al
desdoblamiento. Además tienen estas características:
 Son abundantes en el reino vegetal y actúan principalmente como
estructuras de soporte en los tejidos vegetales;
 Son insolubles en agua fría o caliente;
 No son digeridas por el hombre y, por lo tanto, no proporcionan energía a
su nutrición;
 Pueden ser desdobladas en unidades de glucosa por ciertos
microorganismos y enzimas;



Las grandes cadenas de celulosa pueden ser unidas por manojos,
formando fibras como el algodón y el lino.
La fibra en los alimentos que contribuye a la formación del bolo
alimenticio es la celulosa;
Las partes duras de los granos de café y las cáscaras de nuez contienen
celulosa y hemicelulosa.
Las pectinas y las gomas, generalmente presentes en las plantas en
cantidades más pequeñas que los carbohidratos citados anteriormente,
exhiben las siguientes características:
 Las pectinas están compuestas por cadenas de unidades que se repiten
(pero las unidades son ácidos de azúcar más bien que azúcares simples);
 Las pectinas están presentes en las frutas y hortalizas y son gomosas (
se encuentran dentro de y entre las paredes celulares y ayudan a
mantener las células vegetales unidas);
 Las pectinas son solubles en agua, especialmente en agua caliente;
 Las pectinas en una solución coloidal contribuyen a la viscosidad de la
pasta de tomate y estabilizan las partículas finas en el jugo de naranja,
impidiendo que se separen;
 Las pectinas en solución forman de geles cuando se les agrega azúcar y
acido; esta es la base de la fabricación de las jaleas;
 Otras gomas que provienen de las plantas incluyen: la goma arábiga, la
goma Baraya y la goma tragacanto (de las algas marinas provienen el
agar y el musgo de Irlanda);
 Además de su existencia natural, las pectinas y las gomas son añadidas
a los alimentos a fin de espesarlos o estabilizarlos.
BIBLIOGRAFIA :
Albert L. Lehninger, Bioquímica
Robert K. Murray - Peter A. Meyes, Bioquímica de Harper.