Ciencia de los alimentos Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann MSc. Marcial Alfredo Castillo Cohaila aderal_castillo@yahoo.es 1CAPTULO IV CARBOHIDRATOS Definicin Compuestos orgnicos formados por C, H y O; principalm por C Importancia -Constituyen las partes del mundo biolgico -El 80% del aporte calrico de la humanidad (almidn) -Constituidos principalm Cx(H20)y -Almidn es CH0 + comn utilizado x plantas -como reserva, energtica Nomenclatura 1 Principio Por su origen: Azcar de remolacha Azcar de caa Azcar de malta Azcar de leche, etc 2 se desarrollan nombres corrientesa partir de un prefijo relacionad con origenseguido de sufijo OSA Fructosa (azcar de frutas) Lactosa (azcar de leche) Maltosa (azcar de malta) Xilosa (Azcar de madera) Celulosa (membrana celular) 3 Establece nomenc def Se incluye: -Nro atomos de C en la cadena Est.princ. Ej 3 C Triosa 5 C Pentosa 6 C Hexosa -Se realiza la contraccin de los 2 nombres Ej. Un CHO 5 at. C, con f(cetona) Cetopentosa Aldosas grupo func aldehido Cetosas grupo funcional cetona Dice pocoEstruct CHO Aldosa + Nro C Cetosa + Nro C CHO Ciencia de los alimentos Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann MSc. Marcial Alfredo Castillo Cohaila aderal_castillo@yahoo.es 2Clasificacin C. Simples: Aquellos que no se pueden hidrolizar en otros mas simples -+PM 5 6 atm C -Cn(H20)n -Dificilm solubles en alcohol -No todos son dulces -Algunos son amargos -Tienen actividad ptica Nota: D y L No indican direccin de rot. Opt. Direccin rota opt. Se emplea (+) o(-) SIMPLESXilosa GlucosaRibosa GalactosaArabinosa Hexosas ManosaDesoxirribosa FructosaSorbosaHeptosas D-manoheptulosa (aguacate)(cetosas) sedoheptulosa (plantas jugosas)COMPUESTOSSacarosaDisacridos LactosaMaltosaOligosacridos(2, ...10 monom Trisacridos [ RafinosaTetrasacridos [ EstaquiosaHomopolisacridosPolisacridosHeteropolisacridosPentosasCHOIH-C-OHI CH20HD-Gliceraldehido CHOI HO-C-HI CH20HL-Gliceraldehido Ciencia de los alimentos Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann MSc. Marcial Alfredo Castillo Cohaila aderal_castillo@yahoo.es 3Pentosas Hexosas El OH Nro 3 en las hexosas delgrfico encuentra orient en misma direccin Epmeros Ej Manosa es epmero de glucosa Estereoismeros Aldohexosas tienen 4 C asimtricos 2 4 = 16 estereoismeros Enantimeros Ej Glucosa 2 enantiomeros : D y L ALDOSASCETOSAS CHO CHO CHO CH2OH CH2OHI I I I IH-C-OHHO-C-H H-C-OH C=O C=OI I I I I HO-C-HHO-C-HHO-C-HHO-C-HHO-C-HI I I I IH-C-OH H-C-OHHO-C-H H-C-OH H-C-OHI I I I IH-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OHHO-C-HI I I I I CH20HCH20HCH20HCH20HCH20HD-Glucosa D-Manosa D-Galactosa D-Fructosa L-SorbosaCHO CHO CHO CHOI I I IH-C-OHHO-C-H H-C-OHH-C-HI I I I HO-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OHI I I IH-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OHI I I I CH20HCH20HCH20HCH20HD-Xilosa D-Arabinosa D-Ribosa Desoxi-D-RibosaCiencia de los alimentos Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann MSc. Marcial Alfredo Castillo Cohaila aderal_castillo@yahoo.es 4Proyeccin de Fischer -Formula de cadena abierta no adecuada - reacc no caract. de ald ni cet Ausencia en az.de propied tpicas de ald se explpuentes hemiacetlicos -El C1 se vuelve asimtrico 2 estereoismeros Mutarrotacin Glucosa en sol, es una mezcla de config.o y | en equil tautomrico oH OHCIH-C-OHIHO-C-H OIH-C-OHI H-CI CH20Ho D (+) GlucosaPuente Hemiacetlico CHOIH-C-OHI HO-C-HIH-C-OHIH-C-OHI CH20HD-Glucosa HOR'I IRC + HOR' RCHII IOOHAldehido Alcohol HemiacetalH OH CHO HOHC I CI H-C-OH IH-C-OH I H-C-OHIHO-C-H IHO-C-H O I HO-C-H OI H-C-OH IH-C-OH I H-C-OHI H-C-OH I H-C IH-CICH20H I CH20H D-GlucosaCH20HoD(+)Glucosa | D(+)Glucosa[o ]D = +113 [o ]D = +52,7 [o ]D = +19Ciencia de los alimentos Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann MSc. Marcial Alfredo Castillo Cohaila aderal_castillo@yahoo.es 5 Aceptada la estructura en forma de anillo Cul es tamao delanillo? -C1 puede unido con cualquier C -Tomando en cuenta tensin de enlaces y-evidencias experimentales directas Config mas estable es la de anillos heterociclicos: 6 y 5 C: Pirano y furano CHO con 6 C piranosas CHO con 5 C furanosas -Piranosa es + estable y predominant en naturaleza Haworth | D Glucosa oD Fructofuranosa o D Glucosa Pirano Furano CH20H O 0H 0H 0H 0H Ciencia de los alimentos Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann MSc. Marcial Alfredo Castillo Cohaila aderal_castillo@yahoo.es 6C. Compuestos Oligosacridos -De 2 10 monosac -Son hidrosolub -Se dividen en homopolmeros (maltosa) y heteropolimeros (lactosa) -pueden ser homogneos y heterogneos; reductores y no reductores Disacridos - Considerados como glucosidos monosacrido + aglicona Disacrido Disacrido homogneoMaltosa o 1 4

Disacrido heterogneo Sacarosa o 1 2 Ciencia de los alimentos Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann MSc. Marcial Alfredo Castillo Cohaila aderal_castillo@yahoo.es 7 Trisacaridos - pueden ser homogneos y heterogneos; reductores y no reductores Ej Rafinosa (jugo remolacha azucarera, cscara semilla algodn) D glucosa + D fructosa + D galactosa Tetrasacaridos Estaquiosa (soya) D fructosa + D glucosa + (D-galactosa)2 Polisacridos -Polimeros de monosacridos -unidos x enlace glucosidicos -formados x + de 10 monom -Naturaleza contienen + de 100 monom hasta miles -Generlmente no dulces -Frecuentem respons de caract sensor de alim. (textura, viscosidad, formacin geles, consistencia, etc. -Los monom son generalm aldosasy -grupo OH de C1 siempre partic en la unin glucosidica. -Pueden formar:cadenas lineales (ej amilosa, celulosa) y cadenas ramificadas (ej amilopectina, glucogeno) -Pueden clasif : Homopolisacaridos y Heteropolisacridos Homopolisacrido + comn almidn (enlaces glucosidicos o 1 4 yo 16) Heteropolisacrido: unin de varios azuc simples Ej hemicelulosas, pectinas Amilopectina (105 a 106 monosacaridos/mol ) Ciencia de los alimentos Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann MSc. Marcial Alfredo Castillo Cohaila aderal_castillo@yahoo.es 8MODELOS DE AMILOPECTINA Almidn -Es glucano (mezcla de) -Consiste de 2 compuest : amilosa, amilopectina -Grlmente + amilopectina que amilosa (3 : 1) varia de un almid a otro -Segn la fuente amilosa contiene 1000 a 5000 monom o (1:4) -Amilopectina es mucho + grande 105 106 monm/mol -cadenas cortaso (1:6) 20 30 monom Estructura grano (grnulo) almidn -consiste grlalmente de varias capas -todos granulos muestran hendidura (hilo) centro de nucleacin -Las capas dispuestas alrededor de ncleo-El orden se cree debido a amilopectina no obsrv en alm.ricos amilos -Los granulos son birrefringentes (cruz oscura concentro en el hilo) Gelatinizacin del almidn -Granulos almidn en agua a T ambiente no solubls (puede peq cant agua) -Ocurre al aumentar T -Ocurre prdida de la birrefringencia -Las mol vibran y rompen enlaces intermol puente H con Agua Los almidones retrogradan responsable amilosa - Opuesto a gelatinizacin Cadena principalRamificaciones STAUDINGER1:61:61:6HAWORTHCadena principalMEYERExtremo reductor Extremo no reductor Ciencia de los alimentos Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann MSc. Marcial Alfredo Castillo Cohaila aderal_castillo@yahoo.es 9Reacciones de los carbohidratos Enolizacin Calentamiento en medio alcalino Pueden transformarse un azcar en otro 1 Forma el enediol (estado intermedio) 2 Reordenamiento del enediol 3 resulta cetosa o epmero (aldosa) Resultado: D-glucosa: 65% D-fructosa: 31 % D-manosa: 4% CHO CHO CHOIII IH-C-OHC-OHHO-C-HI I I HO-C-HHO-C-HHO-C-HI I IH-C-OH H-C-OH H-C-OHI I IH-C-OH H-C-OH H-C-OHI I I CH20HCH20HCH20HAldosa A enediol Aldosa BD-Glucosa D-ManosaCH2OHIC=OI HO-C-HIH-C-OHIH-C-OHI CH20HCetosaD-FructosaArreglar H-C-OH II Ciencia de los alimentos Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann MSc. Marcial Alfredo Castillo Cohaila aderal_castillo@yahoo.es 10Oxidacin Acidos aldnicos Oxidacin de grupo carbonilo Todo azucar con grupo carbonilo libre Reducen solucin Fehling (sol CuSO4 + tartrato K) Se forman enedioles compuestos muy reactivos oxidables x O Acidos urnicos Oxidacin de grupo OH primario (C - 6) Ej Glucosa (Glucurnico), galactosa (galacturnico) CHO CHO COOHI I IH-C-OH C-OH H-C-OHI calentam en II I HO-C-H medio bsicoHO-C mas O2 HO-C-HI I IH-C-OH H-C-OH H-C-OHI I IH-C-OH H-C-OH H-C-OHI I I CH20HCH20HCH20HAldosa enediol cido aldnicoGlucosa (Reductonas) (A. Glucnico)CHO CHO CHOI I IH-C-OH C-OH O+ H-C-OHI calentam en II Enzimas I HO-C-H medio bsicoHO-C + cat. Inorg.HO-C-HI I IH-C-OH H-C-OH H-C-OHI I IH-C-OH H-C-OH H-C-OHI I I CH20HCH20H COOHAldosa enediol cido glucurnicoGlucosa (Reductonas) (A. Urnico)Ciencia de los alimentos Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann MSc. Marcial Alfredo Castillo Cohaila aderal_castillo@yahoo.es 11Reacciones de oscurecimiento (C. Simples) Tres mecanismos-R. Maillard: Azcares (bajo peso molecular) + aminocidos + Calor Color pardo -R. Caramelizacin Mecanismo pardeamiento supone similar a Maillard Azcares + calor (|Ts) Color pardo (oscuro) = pirolisis -R. cido ascrbico cido ascrbico + O2 pardeamiento ..Consecuencias (puntos de vista) -Organolptico: participan en formacin de sabor, color, aroma -Proteico: prdida solubilidad de proteinas -Nutritivo: prdida valor nutricional Propiedades funcionales Dulzura Principal propiedad func. Elementos asociados con dulz:0H, NH, NH2, N02. (en pareja) Ejemplo Tabla: poder edulcorante (PE)relativo de diversos azcares (p/p %) AzcarPE (solucin)PE (forma cristalina) |-D-Fructosa100 - 175180 sacarosa100100 o-D-Glucosa40 - 7974 o-D-Galactosa2732 |-D-Galactosa----21 o-D-Manosa5932 |-D-ManosaAmargoAmargo o-D-Lactosa16 - 3816 |-D-Lactosa4832 Rafinosa231 Estaquiosa ----10 HH HOI III I H C C - HH C C OH I II OHOH NH2 Etileno GlicolD-Glicina Ciencia de los alimentos Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann MSc. Marcial Alfredo Castillo Cohaila aderal_castillo@yahoo.es 12 Inversin Sacarosa + Agua + pH+=3,5 + calor Inversin (glucosa + fructosa) Se llama azcar invertido Sacarosa Mezcla (hidrolizada) [o ]D = +66,5 [o ]D = -20 Higroscopia Capacidad de captar agua de medio ambiente OH -puede unirse con OH de otra molcula azcar formacin agua -puede unirse con mol agua solubilizarse Ganancia de peso Ej Fructosa a 60 % HR ya gana peso Humectancia Capacidad de ligar agua Reaccin con el agua lquida Ej sacarosa Aw 0,16 3 g/l Aw 0,95 108 g/l Transporte de sabor Agua + azcar + saborizantes realza sabor Azcar + saborizante realza sabor Propiedades funcionales de polisacridos Espesantes (gelatinizacin) 1 almidn + agua + T Coloide sol 2 Se enfriacoloide sol coloide - gel Retrogradacin Inicia al bajar la T Reacciones coloreadas con Yodo (polisacrido + solucin de yodo) Amilosa azl intenso Amilopectina prpura rojizo Dextrinas violeta pardo rojizo Ciencia de los alimentos Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann MSc. Marcial Alfredo Castillo Cohaila aderal_castillo@yahoo.es 13Geles hidrocoloides Sustancias pcticas (heteropolisacridos) Alto grado de esterificacin 70 % o + Son de establecimiento rpido Azcar + cido (pH 3,0 3,4) + |TGel Resistencia gel: a > PM > resistencia Intermedio grado de esterificacin 50 70 %Son de establecimiento lento Azcar + cido (pH 2,8 3,2) + |T(+ bajas)Gel La cantidad de cido~ cantidad de COOH libres Bajo grado de esterificacin < 50 % presencia de calcio Gel Cantidad de pectina + con grado metoxilacin A > grado esterificacin>Resistencia de geles Gomas vegetales -Sustancias exudadas x plantas (respuesta a lesiones tisulares) -Tambin presentes en fruto o la misma planta -Gomas vegetales = Hidrocoloides vegetales -Suelen ser heteropolisacrridos Ej. Goma tragacanto (exudado) Astragalus gummiferCadenaprincipal(cidoD-galacturnico)alqueseunenL-fucosa,D-xilopiranosa, D-galactosa y L-arabinosa. Goma algarrobo, goma guar de leguminosas Galactomananos(cadenamananos1 4) alasqueseunenuusimplesde galactosa (1 6) Alginato de Na (cido D-manurnico y L-gulurnico) algas Carragenina(fraccionesk(D-galactosay36anhidroD-galactosaconH2SO4 esterific. enC4, 2 o 6 y (= monm. pero + sulfatado)) algas (liquen irlandes) Agar(D-galactosa y 36 anhidro D-galactosa (- sulfato que carragen)) algas porcin de molcula de pectinaOCOOCH3OHOHOCOOHOHOHOOHOHO OCOOCH3O O