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1 Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas Departamento de Ciencia de los Alimentos y Tecnología Química Química de Alimentos Métodos aplicados para carbohidratos disponibles totales, azúcares reductores y azúcares individuales PAZ ROBERT CANALES Taller “Principios básicos para asegurar la generación y compilación de datos de buena calidad en composición de alimentos. 2008

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Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas Departamento de Ciencia de los Alimentos y Tecnología Química Química de Alimentos. Métodos aplicados para carbohidratos disponibles totales, azúcares reductores y azúcares individuales. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

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Universidad de ChileFacultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

Departamento de Ciencia de los Alimentos y Tecnología QuímicaQuímica de Alimentos

Métodos aplicados para carbohidratos

disponibles totales, azúcares reductores y

azúcares individuales

PAZ ROBERT CANALES

Taller “Principios básicos para asegurar la generación y compilación de datos de buena calidad en composición de

alimentos. 2008

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• Son fuente de energía (4 Kcal).

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Clasificación de carbohidratos

• Monosacáridos

• Oligosacáridos

• Polisacáridos

Aldosas

Cetosas

Disacáridos

Octasacáridos

Heteroglicanos: dos o más tiposde monosacáridos

Homoglicanos: un tipo de monosacárido

No-reductores

Reductores

Paz Robert
Page 4: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

D-Glucosaaldohexosa

D-Ribosaaldopentosa

D-fructosacetohexosa

Monosacáridos-Clasificación

según n° de átomos de carbono en la moléculaBiosas C2; triosas C3; tetrosas C4; pentosas C5; hexosas C6; heptosas C7

Miel, frutas

Paz Robert
se caracterizan por su sabor mas o menos dulce.pueden ser azúcares sencillos Glucosa. No suele encontrarse al estado libre.
Page 5: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

O

H

HO

H

HO

H

H

OHHOH

OH

O

H

HO

H

HO

H

OH

OHHH

OH

H

CHO

OH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

-D-glucosa+19° D-glucosa

+52,7°

-D-glucosa+112°

Estructura cíclica

Page 6: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

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OligosacáridosDisacáridos

• REDUCTORES• Compuestos en que el grupo aldehídico o

cetónico no está comprometido en el enlace

• NO REDUCTORES• Compuestos en que el grupo aldehídico o

cetónico está comprometido en el enlace

Page 7: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

Disacárido Monosacáridos Tipo enlace

Poder reductor

Maltosa Glucosa-glucosa (1-4) +

Lactosa Galactosa-glucosa (1-4) +Celobiosa Glucosa-Glucosa (1-4) +Gentobiosa Glucosa- glucosa (1-6) +Melibiosa Galactosa-glucosa (1-6) +Epimelobiosa Galactosa-manosa (1-6) +Furanosa Glucosa-fructosa (1-3) +Sacarosa Glucosa-fructosa (2-1) -Trehalosa Glucosa-glucosa (1-1) -

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Polisacáridos Grandes moléculas formadas por condensación

de unidades de monosacáridos.

INSOLUBLES: Forman la estructura sosten de algunas plantas y animales.

SOLUBLES: Constituyen una reserva de azúcares sencillos, son liberados a medida que se necesitan por acción enzimática.

Celulosa, almidón, sustancias pécticas

Page 9: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

Polisacáridos- Almidón

• Forman las reservas nutricionales de las plantas

• Se encuentran en forma de gránulos y varía de un vegetal a otro.

• Se puede identificar su origen por observación microscópica

Page 10: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

Almidón

AMILOSA(1-4)

AMILOPECTINA(1-4), (1-6)

Lineal Ramificado

Maíz 25% 75%

Trigo 20%80%

GelificaPrecipitaRetrograda

No GelificaViscosaNo Retrograda

Dos amilosas pueden crear zonas donde se excluye el agua, y se forman uniones estrechas entre las amilosas.

Page 11: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

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Hidratos de CarbonoAzúcaresSimples

• son azucares de rápida absorción y son energía rápida.

• Se encuentran en azúcar, miel, mermeladas, jaleas, golosinas, leche, hortalizas y frutas etc.

Monosacáridos: glucosa, fructosaDisacáridos: sacarosa, lactosa, maltosa Digeribles

Azúcares Complejos ó polisacáridos

• Son de absorción más lenta, y actúan mas como energía de reserva por la anterior razón.

• Se encuentra en cereales, legumbres, harinas, pan, pastas.

No Digeribles

Page 12: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

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Hidratos de carbono

• HC disponibles: Se designan así aquellos que son metabolizados en el organismo, digeridos y absorbidos.

• HC no disponible: Son aquellos que no son hidrolizados por las enzimas endógenas del aparato digestivo humano.

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Etiquetado

• "Alto en hidratos de carbono disponibles". Alimentos que tienen por porción de consumo habitual un 30%, o más, de la dosis diaria de referencia de carbohidratos disponibles  

• "Buena fuente de hidratos de carbono disponibles". Alimentos que tienen por porción de consumo habitual entre un 20% y un 29% de la dosis diaria de referencia de carbohidratos disponibles.

DDR = 350 g de carbohidratos disponibles/día.

Page 14: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

Métodos de Análisis de carbohidratos

1. Método por cálculo

2. Método Químico

3. Métodos ópticos

4. Métodos Cromatográficos

cromatografía plana

cromatografía de gases

cromatografía líquida HPLC

Page 15: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

Método por cálculo

• ENN = H de C totales = 100 - %H - %P - %L - %C

• H de C disponibles = H de C totales - Fibra dietética

Page 16: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

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H

CHO

OH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

OH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

C

C OHH

OH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

C

C ONaH

D-glucosa 1,2-enediol Enediol, salReductores fuertes

NaOH/ 0,05N

Métodos Químicos

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Azúcares Totales = Directamente + no reductores reductores

Se obtienen por hidrólisis

Se obtienen directamente

Se obtienen pordiferencia

Page 18: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

Preparación de la muestra

Tratamiento con agentes clarificantes.Los metales pesados precipitan sustancias coloidales

y estos mismos precipitados arrastran otras sustancias en suspensión que son interferentes

• Tipos: - Sales de plomo (acetato básico de plomo)- Crema de alúmina (hidróxido de aluminio)- Solución de Carrez (ferrocianuro de K y ZnSO4)- Carbón activado

pp ác. orgánicos

alto contenido de fructosa

vitaminas

Page 19: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

Método de Fehling: Método gravimétrico de Munson y Walker

• Fehling A: sulfato de cobre• Fehling B: tartrato de Na y K en medio alcalino

El tartrato compleja el Cu+2, el cual es reducido por el enediol a Cu+1, que en presencia de OH- forma CuOH y por calentamiento Precipita el Cu2O, que se determina gravimétricamente

AZUCAR (álcalis) ENEDIOL (especie reductora)

R-CHO + CuSO4 + NaOH Cu2O + 2RCOOH + 2Na2SO4 + H2O

Proporcional al contenido de CHO presente

Page 20: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

25 ml fehling A25 ml fehling B50 ml agua25-50 ml filtrado con los azúcares

Calentar sobre rejilla, ebullición comienza a los 4 min.de calentamiento + 2min.

Filtrar por succión la solución calienteLavar ppsecar

Cu2O Tabla Glucosa X 0,95= sacarosaX 0,9= almidón

Azúcares directamente reductores

Desventaja del métodoEstá basado en reacciones no estequiométricas

AOAC, 906.03

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Cu2O

Cu2O Fe+2 Titular con KmnO4

Fe2(SO4)3

Método volumétrico de Bertrand

Cu2O Cu(NO3)2 I2

Titular con Na2S2O3

HNO3KI (30%)½ acético

Método iodométrico

Cu2O Cu(NO3)2 HNO3 EDTA

Cat

Método complexométrico

Tablas

Page 22: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

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Azúcar + 2K3Fe(CN)6 + KI K4Fe(CN)6 + I2 Reductores

Titular con Na2S2O3

Ferricianuro de potasio

AOAC Official Method 939.03Sugars (reducing and nonreducing) in flourTitrimetric methodCereal foods

Tabla

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Carbohidratos totalesHidrólisis ácida

harina

200 ml agua14 ml HCl2 1/2 hrs. Reflujo

EnfriarCrema de alúmina Alcalinizar débilmente con NaOH

Aforar 500 ml

Determinación de Munson y Walker

Hidrolizar para obtenermonosacáridos reductores

AOAC, 920.44starch

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Carbohidratos totales Método de Antrona

Método colorimétrico

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Muestra (~1 g)10 mL de agua15 ml ác. Perclórico 52%12 hLlevar a 100 mLFiltrar

Aforo 250 ml

Alícuota de 10 mL Aforo 100 mL

Alícuota de 1mL Rx Antrona en medio ácido =630 nm

Curva de calibración con glucosa

Page 25: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

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Método ópticoDeterminación por

polarimetría.• Método AOAC 29.026• Sacarímetro, calibrado para leer

directamente la sacarosa• Sol normal sacarosa = 26g/100 ml = 100º a

20ºC

Page 26: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

Método enzimático

Moler, secar25 mL agua, pH 5,7Hervir 3 min, autoclave 1 h 135ºC

Enfriar, mantener 55ºCBuffer acetato 5 mL glucoamilasa (10 mg/mL)2h

Filtrar, aforo 250 mL

Muestra (0,5g)AOAC 979.10Almidón en cereales

D-glucosa (20-60 ug)2 mL enzima-buffer-cromogeno

Glucosa oxidasa, peroxidasa, o-di-anisidina.2HCl

Page 27: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

Determinación por HPLC.

fructosa

sacarosa

glucosa

TónicaSeven up

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MALTOSA

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LACTOSALeche humana 5-8%, Leche de vaca 4-6%

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SACAROSA

Caña de azúcarBetarraga o remolacha

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Mejor gelificante

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Reacción con alcoholes

R1 C O

H

R2 OH R1 C OH

H

OR2

Hemiacetal

+

Azúcar DisacáridoNo azúcar Aglicona

Unión glucosídica es muy susceptible a hidrólisis

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Oxidación del grupo carbonilo

Oxidación de la glucosa es importante en biotecnología

AldosasOxidación

Ácidos aldónicos

Glucosa Ácido glucónico

Glucosaglucosa oxidasa/FAD

H2O2

-H + O2

Industria bebidas sin alcohol, se desea eliminar el oxígeno disueltoEvitar reacciones de pardeamiento de maillard se desea eliminar C=O

Page 36: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

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Reacciones de reducción

Hexitoles SorbitolManitolGalactitol

Carbonilos pueden ser reducidos a alcoholes

Pentitoles Ribitol

Sorbitol: sustituto del azúcar en alimentos para diabéticos

Ésteres de ácidos grasos de sorbitol: agentes emulsificantes

Glucosahidrogenación

Sorbitolalta presión / Ni

Page 37: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

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Reacción con ácidos (HCl > 2N)

H

C

C

H O

C

C

C

H

H

O

H

+ 3 H2OH+

H

C

OH

OHH

OHH

OHH

H

H O

Pentosa Furfural

Hexosa (D-glucosa) HidroximetilfurfuralCafé oscuro

-H2O

Page 38: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

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Hidrólisis de sacarosa• Inversión :Por acción de medio ácido o por

acción enzimática

• C12H22O11 + HCl C6H12O6 + C6H12 O6

glucosa fructosa

Miel: azúcar invertido Azúcar invertido

Page 39: Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

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Sacarosa 100

Fructosa 173

Glucosa 74,3

Azúcar invertida 123,8

Lactosa 16

Maltosa 32

Sacarina 30.000 – 50.000

Azúcar invertido - Mayor dulzor que la sacarosa- Evita cristalización

Poder edulcorante

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Polisacáridos- Celulosa• Cadenas lineales de glucosa (1-4) PM

400.000• Es el mas abundante de los polisacáridos de

sostén • Constituye mas de la mitad del material de las

paredes celulares en la madera y otros productos vegetales

Celulosa microcristalina: ingrediente no calórico en Alimentos dietéticos

Nitrocelulosa: explosivosadhesivos revestimientos

Acetatos de celulosa películas transparentes, materiales de empaque

Metilación y carboximetilaciónagentes espesantes

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Sustancias Pécticas

• Polisacáridos estructurales, responsable de la coherencia de los tejidos.

• Verduras • Jugos

• Polímeros de ácido poligalacturónicos parcialmente esterificados.

• Se clasifican de acuerdo a su porcentaje de metoxilación.

1% Proporciona apariencia turbia

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• Condiciones

Remover las sustancias interferentes, sin absorber ni modificar los azúcares

El precipitado debe ser pequeño y el procedimiento de precipitación relativamente simple.

Agentes clarificantes