HIDRATOS DE CARBONO

Bromatología y Nutrición

Farmacia

HIDRATOS DE CARBONO

• Después del agua, los carbohidratos son los componentes más abundantes de los alimentos y los más ampliamente distribuidos.

• Producto de la fotosíntesis (principal)• Producto de la fotosíntesis (principal)

C n (H2O)n

LOS HIDRATOS DE CARBONO EN LOS ALIMENTOS

ORIGEN

VEGETALVEGETAL (el más importante)VEGETALVEGETAL (el más importante)ANIMALANIMAL (lactosa - glucógeno)

Organismo humano: 400g de H.de C. (glucógeno)

LOS HIDRATOS DE CARBONO EN LOS ALIMENTOS

pentosas: arabinosa, xilosa, ribosa• Monosacáridos

hexosas: glucosa, fructosa, galactosa• Disacáridos: sacarosa, lactosa, maltosa.• Oligosacáridos: oligofructanos (inulina), rafinosa, estaquiosa.

naturalesnaturalesAlmidones

De reserva Glucógenos transformados

Celulosas• Polisacáridos Estructurales Hemicelulosas

Pectinas y beta glucanos

Vegetales: garrofin, guar, arábiga, KarayaGomas Marinas: alginatos, carragenatos, agar

Microorganismos: xantano, gelano

LOS HIDRATOS DE CARBONO EN LOS ALIMENTOS

IMPORTANCIA :

-Principal fuente de calorías aprovechables-Necesidad de H. de C. no aprovechables-Reducen gasto de proteínas-Reducen gasto de proteínas-Proporcionan energía a bajo costo-Alimentos más apetecibles y de sabor agradable-El más importante almacenamiento de energía utilizable a partir de la solar.

LOS HIDRATOS DE CARBONO EN LOS ALIMENTOS

CEREALES : Ricos en almidón, pobres en azúcares.

FRUTAS :Ricas en azúcares libres, pobres en FRUTAS :Ricas en azúcares libres, pobres en almidón.(porc. comestibles, referido a residuo seco, 80 - 90 % de H. de C.)

LEGUMINOSAS: Posición intermedia respecto al almidón. Ricas en H. de Carbono no aprovechables.

HIDRATOS DE CARBONO

• OBTENCIÓN INDUSTRIAL DE SACAROSA

• Con el nombre de Azúcar se denomina a la sacarosa natural.sacarosa natural.

• Se la extrae de vegetales como:– Caña de azúcar (Saccharum officinarum spp)

– Remolacha azucarera (Beta vulgaris)

– Sorgo azucarero (sorghum saccharatum)

– Arce de Canadá (Hacer saccharinum

ELABORACION DE SACAROSA ELABORACION DE SACAROSA (a partir de caña azucarera)

cosecha ( machete o a máquina)

molido de la caña (trapiche)

Bagazo guarapo

clarificado del jugo (SO - lechada de cal)clarificado del jugo (SO2 - lechada de cal)

concentrado

centrigugado

cristalizado melaza o miel de caña

Producción de azúcar de remolachaLas raíces de la remolacha se lavan, pesan y trocean.

En tanques se extrae su azúcar por medio de agua caliente, yluego se separa la pulpa (alimentación del ganado).

El jugo se trata con cal y CO2 gaseoso, para eliminar lasimpurezas (se emplean como fertilizantes agrícolas).impurezas (se emplean como fertilizantes agrícolas).

El jugo que contiene del 10 al 12 % de azúcar. A continuación, selo concentra haciéndolo pasar por una serie de cincoevaporadoras. A la salida, contiene un 55 % de azúcar.

Después de filtrarlo, pasa a las cámaras de vacío, donde cristalizaen la misma forma que el azúcar de caña. Al final, se centrifuga yse separan los cristales blancos del jarabe. Secado y empacado.

La obtención de sacarosa a partir de sorgo

• De los tallos del sorgo granífero se obtiene un jugo con aprox. 13 % de sacarosa

Arce canadiense como fuente de sacarosaArce canadiense como fuente de sacarosa

• Se hacen cortes en los árboles y se recogen por tubos de polietileno y se acumulan en baldes. Se deshidrata y se obtiene así la sacarosa.

SACAROSA

Sacarosa de distinta pureza• Refinada: 99,9% de sacarosa, 0,2% de cenizas.

• Sacarosa cande: 99,9% de sacarosa, cristales grandes.

• Sacarosa bruta o morena: no refinado. • Sacarosa bruta o morena: no refinado.

Aproximadamente 87% de sacarosa y melazas.

Solubilidad incompleta.

SACAROSA GLUCOSA + FRUCTOSA

- calentamiento a alta temp.- invertasa

hidrólisis - ácidos- pH ácido de los alimentos- espontánea en zumos de fruta

(almacenamiento)(almacenamiento)

Características: emoliente, retiene agua, pdtos. pegajosos, mayor poder edulcorante.

Azúcar invertido

INVERSION: Se invierte poder rotatorio de la solución

α (D) = +66,5º (Sol. de Sacarosa)

- 20º (Sol. de A.I.)- 20º (Sol. de A.I.)

-Aumento del 5,6% en peso seco de la solución

-Aumento de la solubilidad

-Aumento de concentración (producción de jarabes)

Sacarosa: funde a 160 °C y da una masa amorfaa 163°C hay inversión y ya no es cristalizablea 170-180°C forma caramelos y produce sustanciashúmicas.a 182°C se descompone con formación de acetona,ac. Fórmico y furfural

Conservación: por su baja humedad es de fácil conservación.Se debe evitar la contaminación ambiental durante el manipuleo

y el envasado

Por sus características de osmoticidad se usa como sustanciaconservadora

JMAF Artículo 778ter - (Res 489, 29.12.78)

"Con la denominación de Jarabe de alta fructosa, se entiende el producto obtenido por hidrólisis completa del almidón, seguida de procesos enzimáticos y de refinación.

Deberá responder a las siguientes características: Líquido de baja viscosidad, cristalino, incoloro, de elevado poder edulcorante.

Peso específico, a 25°, Mín: 1,34 Viscosidad a 25°, Máx: 170 Centipoises Sólidos totales, Mín: 71% m/m Sólidos totales, Mín: 71% m/m Azúcares reductores totales en Dextrosa s/s, Mín: 94% m/m Fructosa s/s, Mín: 42% m/m Cenizas sulfatadas, Máx: 0,05% m/m En el rotulado de los productos que lo contengan debe consignarse:

contiene Jarabe de Maíz de Alta Fructosa o contiene JMAF.

Productos de confiteria

CARAMELOSCARAMELOSProductos de polimerización y deshidratación de hidratos de carbono solubles

por calor, a presión normal ó reducida.

Materias primas : Sacarosa pura, sacarosa bruta, melazas, azúcar invertido,glucosaglucosa

En caramelos blandos:

-Agar-agar (polímero de ác.galacturónico)sustancias -Gelatinasgelificantes -Hidrolisados de almidón

-Pectinas

Miel• Producto alimenticio producido por las abejas domésticas

(Apis melifica). Las abejas extraen el néctar de los estambresde las flores y lo depositan el buche melario, luego mediantelas glándulas salivales lo mezclan y obtienen así la miel verde.

• Cuando llegan a la colmena (60.000 abejas) las obreras van ala cámara de almacenamiento, cuadros de celdillas de ceradonde almacenan la miel verde que tiene gran cantidad dedonde almacenan la miel verde que tiene gran cantidad deagua.

• La miel madura por reducción de agua, para lo cual lasobreras ventilan por agitación de sus alas y cambio de celdas.

• Cuando logran una humedad de aprox. 20 % cierran la celdacon cera de su producción. Rendimiento promedio de 31 kg/colmena.

Miel

• Recolección:

• Se retiran los cuadros de la colmena y se llevanestablecimiento para la extracción y procesamiento.

• Se retira la capa de cera con cuchillo desoperculador y loscuadros son colocados en un extractor centrífugo lo quepermite sacar la miel de las celdas. Se deja decantar.

• Se traslada a depósitos encamisados para circulación de aguao vapor para calentar la miel a 40-45°C para luego pasteurizaren dos etapas ( 70°C y 80°C). Luego se colocan dos tamices yun desaireador para eliminar el O2 y regular la humedad.

• La pasteurización está indicada para disolver cristales y evitartextura arenosa y color turbio, más que para eliminargérmenes.

Miel

Artículo 782 - (Res 2256, 16.12.85) • "Con la denominación de Miel o Miel de Abeja, se entiende el

producto dulce elaborado por las abejas obreras a partir del néctar de las flores o de exudaciones de otras partes vivas de las plantas o presentes en ellas, que dichas abejas recogen, transforman y combinan con substancias específicas propias, almacenándolo en panales, donde madura hasta completar su transforman y combinan con substancias específicas propias, almacenándolo en panales, donde madura hasta completar su formación.

Miel

Las denominaciones empleadas para distinguir los productoscomerciales, según su origen u obtención deberán responder alas siguientes definiciones:

1)Según su origen:

Miel de flores: es la miel que procede principalmente de losnéctares de las flores.néctares de las flores.

- monoflorales- multiflorales

Miel de mielada: es la miel que procede principalmente deexudaciones de las partes vivas de las plantas o presentes enellas. Su color varía de pardo muy claro o verdoso a pardooscuro.

MIEL• Composición aproximada de la miel:

Azúcar invertido 68 a 80 %

Relación Fru/Glu 1:1 al 1:5

Sacarosa 0 a 8 %Sacarosa 0 a 8 %

Dextrinas 0,04 a 8 %

Acido libre (fórmico, acético, etc.) 0,04 a 0,22 %

Otros (sust. nitrogenadas, cera , polen, etc.) 0,45 a 0,7 %

Agua 14 a 20 %

Cenizas 0,03 a 8 %

HIDRATOS DE CARBONO

TÉCNICAS ANALÍTICAS

Alimento azucarado

densimetría

-Sustancia seca o agua refractometría

extracto seco

-Sales minerales incineración

-Nitrógeno Kjeldahl-Nitrógeno Kjeldahl

-Azúcares

polarimetría

cuprometría

cromatografía naturaleza de intercambio iónico azúcares

enzimáticos

isotópicos

azúcares totales

Para una apropiada selección de métodos se debe considerar:

-sensibilidad

-especificidad

-posibles interferencias

-tiempo de análisis y preparación de muestra

-complejidad

Etapas previas

-conocimiento del tipo de H. de C. presentes (historia previa,

literatura)

-extracción

-purificación

DENSIDAD

Se determina para controlar la genuinidad de productos generalmentelíquidos (leche, vinos, aceites, etc.

Ej.:densidad de leches a 15ºC = 1.028-1.035)

y como índice de concentración de soluciones, siempre que secuente con una tabla o gráfico de correlación (ej.: soluciones azucaradas ocuente con una tabla o gráfico de correlación (ej.: soluciones azucaradas o

alcohólicas).

Se suele informar como “densidad relativa” utilizando un liquido dereferencia, que casi siempre es agua.

Se debe controlar la temperatura: 15ºC,el control de la temperatura debe estar dentro del +/- 1ºC.

HIDROMETRIASSe trabaja con cuerpos flotantes convenientemente lastrados

para el rango de densidad a medir. Esta técnica se basa en elprincipio de Arquímedes: cuanto más se sumerge el flotadormenor es la densidad del líquido. Es muy rápida pero esmenos exacta que la picnometría o la balanza de Mohr-Westphal , y requiere un volumen mayor de muestra (eldiámetro de la probeta que contiene la muestra debe ser porlo menos, el doble del diámetro del hidrómetro o flotador). Setrabaja a temperatura normalizada.trabaja a temperatura normalizada.

Ejemplos: “alcoholímetros” y “lactodensímetros”

Los “sacarómetros” miden concentración de solucionesazucaradas en escalas Balling o Brix (porcentajes de sacarosacorrespondientes a mediciones de densidad hechas a 15ºC o17.5ºC respectivamente).

Las concentraciones de componentes medidas con hidrómetrosson sólo aproximaciones.

REFRACTOMETRÍA

INDICE DE REFRACCION.

Se mide para estudiar la genuinidad de ciertos alimentos (aceites, mieles) y para efectuar controles rápidos en procesos de elaboración. Por ejemplo, la hidrogenación de un aceite o la concentración de una mermelada se controlan con mediciones refractométricas puesto que hay una relación lineal entre el índice de refracción (IR) y el índice de yodo de un aceite, y entre el IR y la concentración de sólidos solubles en una mermelada.

Se trabaja con refractómetros tipo Abbé a temperatura Se trabaja con refractómetros tipo Abbé a temperatura normalizada y sobre soluciones límpidas. En alimentos que presentan materia en suspensión (ej.: puré de tomate) se hace necesaria una previa centrifugación para separar la fase sólida. Si se trata de grasas se procede a fundirlas y se hace la lectura a 40ºC (con equipo termostatizado).

Algunos refractómetros tienen una escala sacarométrica que expresa, aproximadamente, el porcentaje de sólidos solubles presentes en soluciones azucaradas ( la escala está calibrada con soluciones de sacarosa pura).

grados Brix (° Bx): concentración de sólidos solubles

Una solución de 25 ° Bx contiene 25 g de sacarosa por 100 g de

líquido.

En 100 g de solución hay 25 g de sacarosa y 75 g de agua.

Los grados Brix se cuantifican con un sacarímetro (que mide la

densidad de líquidos) o con un refractómetro.

POLARIMETRÍA

Aplicación analítica

Sustancias con un carbono asimétrico que pueden existir en dos

formas que son imágenes especulares rotan el plano de vibración de

la luz polarizada

POLARIMETRÍAPOLARIMETRÍA

sustancias ópticamente activas

La magnitud de la rotación debida a una sustancia dada depende

de su concentración

POLARIMETRÍA

Leyes de la polarimetríaLeyes de la polarimetría

1- La rotación es directamente proporcional a la concentración de la solución y a la longitud del tubo analizador.

a = l . c a = l . P/V

2- En las sustancias ópticamente activas sólidas la desviación es proporcional al espesor.

3- La desviación depende de la temperatura (20 ºC)

4- La desviación depende de la longitud de onda ( luz de Na )

5- En una mezcla de sustancias ópticamente activas cada una actúa independientemente siendo la desviación igual a la suma de las desviaciones de cada una.

6- El poder rotatorio de las soluciones en algunos casos no es estable sino hasta después de cierto tiempo ( mutarrotación )

De las cuatro primeras leyes se deduce:

l = 1 dma D

20 = a . l . P/V cuando P = 1g a D20 = a

V = 1 cc. a : desviación específica

-Si conocemos el poder rotatorio específico de una sustancia podemos conocer su PESO NORMAL:conocer su PESO NORMAL:

a = a . l . P a = m . P V

m

m : cte para una sustancia operando con iguales tubos y un volumen de 100 cc.

PESO NORMAL : de una sustancia es la cantidad de sustancia que

disuelta en agua y llevada a 100 ml desvía lo mismo que una lámina

de cuarzo de 1 mm. de espesor, es decir 21º 66

Peso normal para sacarosa: 16,269 gramos (escala francesa)

Ejemplo : Lectura de una solución de Sacarosa de concentración incógnita

21º66 .........................................16,269 gr. de sacarosa 21º66 .........................................16,269 gr. de sacarosa Ej.: 20º .......................................x = 15,04 g de sacarosa

Ejemplo : Sacarosa de pureza desconocida

Se pesa 16,269 g de sacarosa incógnita y se disuelve en 100 ml

21º66 ..............................................100% sacarosaEj.: 19º ...............................................x = 86% sacarosa

CUPROMETRÍA

CUPROMETRÍA

Método: Fehling - Cause – Bonans

Fundamento:

funciones aldehído ó cetona libres reducen el OCu (H+ ó OH-)Reacción no estequiométrica (estandarizar rigurosamente)

Reactivo de Fehling:

.Tartrato doble de Na y K (con (OH)2Cu) solución azul ) .Tartrato doble de Na y K (con (OH)2Cu) solución azul )

. NaOH

. CuSO4

. Ferrocianuro de KNaOH con CuSO4 Cu (OH)2

con compuesto reductor

2 Cu (OH)2 Cu2O + 2 H2O + O

ferrocianuro de K disuelve ppdo rojizo de OCu2

mejor observación del punto final

CROMATOGRAFÍA

Se utilizan para fraccionar, identificar y cuantificar componentes de los alimentos.

Ejemplos de aplicación:-Sobre papel : azúcares.-En capa delgada (TLC): esteroles, aminoácidos, vitaminas.-En capa delgada (TLC): esteroles, aminoácidos, vitaminas.-En columna: pigmentos.-En fase gaseosa (GLC clásica o con columna capilar): aromas,

composición ácidos grasos de una grasa, esteroles.-En fase liquida a alta presión (HPLC): azúcares, colorantes, aceites

esenciales, antioxidantes, vitaminas, triglicéridos. La HPLC además de ser altamente sensibles resulta ideal para analizar compuestos termolábiles y de baja volatilidad.

HPLC

Es un método de separación y purificación de compuestos químicos

disueltos en solventes acuosos u orgánicos.

El principio básico de la separación es la diferente afinidad del

compuesto en estudio por la fase estacionaria, lo cual produce una

diferencia en el tiempo que el compuesto en estudio tarda en

atravesar la columna de separación.

La fase móvil es impulsada a través de la columna a alta presión yLa fase móvil es impulsada a través de la columna a alta presión y

una vez que abandona la columna pasa a través de un detector que

podrá ser de Absorción UV, índice de refracción, etc.

Para detectar azúcares se pueden usar columnas cuyo grupo activo

sea amino o bien columnas C18.

M É T O D O S E N Z I M Á T I C O SM É T O D O S E N Z I M Á T I C O S

-basados en la alta especificidad de enzimas.

-en la práctica dependen de la pureza de la enzima.

-alta sensibilidad, comparable a cromatografía.

Algunos ejemplos de su uso en la valoración de azúcares:-Glucosa:-Glucosa:

Glucosa + H2O + O2 glucosa oxidasa ácido glucónico + H2O2

H2O2 + leuco-cromogeno peroxidasa cromógeno + H2O

M É T O D O S I S O T Ó P I C O SM É T O D O S I S O T Ó P I C O S

-Análisis del isótopo de Carbono estable

Ej.: Diferencia entre azúcar de caña y de remolacha.

(sacarosa con distintas vías fotosintéticas para fijar CO2 de la atmósfera)

Aplicaciones:

-clasificación de plantas según su fijación de CO2

-estudio de dietas

-paleoantropología

-adulteraciones (ej.: JMAF en jugos, miel)