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AULA 3: CARBOHIDRATOS
ACTIVIDAD 3
Alumna: Quinteros Zamira Luciana PUNTO 1
1. ¿Qué propiedades funcionales tienen los azúcares? Para la elaboración de un gran número de alimentos, la industria empleo diversos mono y disacáridos, como la glucosa, la sacarosa, el azúcar invertido y la lactosa, en la actualidad también se utilizan muchos azúcares-alcoholes, sobre todo el xilitol y el sorbitol que, en ciertos casos, desplazaron a los primeros. Los azúcares provienen de fuentes naturales como la caña de azúcar, la remolacha, los almidones, las frutas, etc. Los diferentes usos de dichos azúcares se basan en sus propiedades funcionales, las cuales son consecuencia de su estructura química: su alto contenido de hidroxilos altamente hidrófilos, les proporciona la capacidad de hidratarse y de retener agua al establecer puentes de hidrógeno; generalmente son dulces, propician las reacciones de oscurecimiento de Maillard y de caramelización y fermentación, fungiendo como fuente de carbono; son capaces de inhibir el crecimiento microbiano, dependiendo de la concentración a la cual se empleen, por reducir el aw; confieren viscosidad y “cuerpo” a diversos alimentos, etcétera. Algunos aspectos técnicos a considerar cuando se utilizan azúcares son: Conservación Los solutos de peso molecular bajo reducen la presión de vapor de agua y, paralelamente, aumentan la presión osmótica, es decir, se pueden emplear para el control microbiológico de diversos hongos, levaduras y bacterias. Para que tengan este efecto se requiere que estén en solución, por esta razón, lo importante es la cantidad disuelta y no la total añadida. El control de los microorganismos se puede llevar a cabo regulando la actividad del agua, sin embargo, es necesaria una gran concentración de sólidos para lograrlo, lo que va en detrimento de las propiedades sensoriales del alimento. Por ejemplo, en el caso de las mermeladas se pueden evitar los hongos y las levaduras ajustando el aw= 0.8, lo que implica la adición de 60-65% de sacarosa, esta cantidad se puede reducir sin afectar la calidad, mediante el empleo de algunos conservadores químicos. En estos productos, la sacarosa ayuda a la gelificación de las pectinas y su concentración es doblemente importante: si es baja, el gel es débil y puede ocurrir la sinéresis que concentra agua en la superficie, aumenta la actividad del agua y favorece el crecimiento microbiano. Cristalización Los azúcares tienen la capacidad de presentar el fenómeno de polimorfismo, que consiste en que un mismo compuesto puede cristalizar en diversas formas. El ejemplo típico es la lactosa, que produce los isómeros α y β, cuyos cristales tienen solubilidades y tamaños diferentes. En la elaboración de productos lácteos condensados la concentración del disacárido alcanza niveles muy cercanos a la saturación, lo que hace relativamente fácil su cristalización. Esto, en una determinada proporción, es bueno para lograr las propiedades sensoriales deseadas; no obstante, si la concentración es menor el producto tendrá un “cuerpo” débil, y si se excede conferirá una textura arenosa. De igual manera, en la leche en polvo es muy importante que la lactosa se encuentre como β, que es más soluble en agua que la α. Con el control adecuado de algunos parámetros como la temperatura, las concentraciones, etc., se puede inducir la formación de un determinado tipo de cristal, generalmente estos aspectos se toman en cuenta en los procesos industriales de elaboración de lácteos, en la
confitería y en la producción de otros productos en los que la cristalización de los azúcares es muy importante. Además de ser soluble en agua y difícil de cristalizar, la fructosa ejerce un efecto inhibidor sobre la cristalización de mono y oligosacáridos, por lo que los jarabes invertidos se emplean en confitería. La textura y el lustre o brillantez de los chocolates y los dulces se debe en gran medida a la relación de concentraciones de los azúcares amorfos y cristalinos. La relación de éstos es importante, por ejemplo, si la humedad no es la adecuada en los chocolates y, si en su formulación sólo se empleó sacarosa, ésta se disuelve, migrando a la superficie del producto para cristalizar y producir una mancha blanquecina conocida como sugar bloom, que dota al producto de una textura arenosa y una apariencia desagradable; esta situación puede evitarse si se emplea azúcar invertido en la formulación. Hidratación Esta propiedad de los azúcares está directamente relacionada con la facilidad que tienen sus OH de establecer puentes de hidrógeno con el agua, y varía de manera considerable entre los distintos mono y disacáridos. En algunos azúcares, como la mezcla de α y β-lactosa, no se presenta una buena hidratación, ya que las dos formas anoméricas actúan entre sí por puentes de hidrógeno, lo que reduce su capacidad de hacerlo con moléculas de agua. La hidratación se aprovecha para el control de la actividad del agua de los alimentos, sobre todo los de humedad intermedia. En algunos casos estos hidratos de carbono son higroscópicos, es decir, se hidratan con la humedad del aire, ocasionando un problema en los derivados de la confitería, ya que se vuelven pegajosos. La selección de un azúcar para un uso específico debe hacerse tomando en cuenta el grado de higroscopia que tiene, ya que este fenómeno es indeseable en los productos deshidratados, como la leche en polvo, los granulados, etc., sin embargo, en algunos productos de confitería sí es benéfico, toda vez que confiere cierta humedad constante que les da aspecto de frescura. Cuando los azúcares son higroscópicos, deben almacenarse en recipientes cerrados y herméticos para evitar su exposición al aire húmedo. Poder edulcorante Casi todos los azúcares tienen la característica de ser dulces, y se clasifican dentro de los edulcorantes como edulcorantes naturales (porque pueden extraerse de ciertas plantas), en hidratos de carbono, alcoholes polihídricos y glucósidos o en edulcorantes artificiales. Los azúcares presentan diferentes poderes edulcorantes en función de diversos factores. Debido a que las determinaciones de dulzura provienen de un grupo de jueces o catadores, por lo tanto, son netamente subjetivas, los resultados de todo análisis sensorial están sujetos a errores propios de los individuos. Cuando se disuelven en agua, los azúcares presentan reacciones de mutarrotación que producen una mezcla de tautómeros con distinta dulzura; esto se ha observado en la fructosa, cuyas soluciones recién preparadas son más dulces que las que se dejan reposar hasta alcanzar el equilibrio tautomérico. La propiedad de dulzura de estos hidratos de carbono está muy relacionada con los grupos hidroxilo y con su estereoquímica; por ejemplo, la β-D-glucosa es dulce, mientras que su epímero, la β-D-manosa, es amargo. Sin embargo, existen otros compuestos que no pertenecen a los hidratos de carbono (carecen de OH) pero también son dulces, como el cloroformo, algunos aminoácidos y sales metálicas, la sacarina y los ciclamatos. Otros factores que influyen en el poder edulcorante de los azúcares son la temperatura y la concentración; la D-fructosa es más dulce a temperaturas bajas, fenómeno que se aprovecha en la elaboración de bebidas refrescantes que se consumen normalmente frías; la glucosa es menos dulce que la sacarosa, pero ambas causan la misma sensación a una concentración de 40%. La presencia de ácidos, sales y algunos polímeros, así como la viscosidad del sistema, modifican esta percepción; el etanol intensifica la dulzura de la sacarosa, y lo mismo hacen los
transformaciones de estas funciones: se ven afectados por los ácidos, los álcalis, las altas temperaturas y los agentes oxidantes y reductores, que provocan su isomerización, enolización, deshidratación, ciclización, oxidación, reducción, etc. Entre las reacciones más relevantes en que participan se encuentran las que provocan un oscurecimiento o empardeamiento. Las reacciones de los monosacáridos ante la presencia de álcalis y ácidos se dan normalmente a pH extremos, debido a que son relativamente estables entre pH de 3 y 7. Presencia de álcalis Según la concentración que se emplee, los álcalis inducen diversas transformaciones en los monosacáridos; en soluciones débiles (0.05N) provoca enolización y aun fragmentación del azúcar, a las que puede seguir reacciones secundarias. En el caso de la glucosa, ésta que se tautomeriza y produce un enol, convirtiéndose en una mezcla de D-fructosa (32%), D-manosa (3%) y D-glucosa (65%). Por su parte, los disacáridos se transforman en aldosas o cetosas, mientras que la lactosa puede convertirse en lactulosa, compuesto que ha adquirido valor nutrimental por actuar como factor bifídico y prevenir la constipación. Este cambio, más fácil con un pH alcalino, puede ocurrir también en condiciones ácidas, pero a una velocidad más baja. Además de formarse enoles en todos los carbonos del monosacárido al incrementarse la concentración de álcali (0.5N), la reacción puede continuar fragmentando los compuestos formados en los átomos en donde se localiza la doble ligadura; por ejemplo, la hidrólisis de un enol entre el C1 y el C2 produce una molécula de formaldehído y una pentosa; entre el C2 y el C3 una tetrosa y aldehído glicólico, y entre el C3 y el C4, gliceraldehído y una triosa. Las aldosas que se generan con este rompimiento pueden, a su vez, enolizarse y sintetizar nuevos compuestos, entre los cuales destacan el diacetilo, el acetol, la acetoína y algunos ácidos como el láctico, el propiónico y el pirúvico. Cabe indicar que, debido a que estos enoles son agentes muy reductores (más que los propios monosacáridos de donde provienen), su presencia se aprovecha para medir el poder reductor de los azúcares mediante una reacción alcalina en la que se usa el ion cúprico como agente oxidante. El método más conocido es el de Fehling, el cual se aplica comúnmente en la determinación de azúcares reductores; la reacción emplea sulfato cúprico con un amortiguador de pH a base de tartrato de sodio y potasio, y se lleva a cabo con aplicación de calor. El hidrato de carbono disuelto en esta solución produce enoles que reducen el ion cúprico a cuproso, produciéndose el óxido correspondiente de color rojo; la secuencia de estas transformaciones se resume a continuación: Cada tipo de monosacárido requiere cierta concentración de reactivo por molécula; así, la D- glucosa y la D-fructosa interactúan con igual número de equivalentes, mientras que la galactosa lo hace con 10% menos. Existen otros métodos que se basan en un principio similar al de Fehling, por ejemplo: la reacción de Nylander, con tartrato trivalente de bismuto; el método de Benedict, donde el ion cúprico se compleja con ion citrato; el método de Munson Walker, que es un procedimiento gravimétrico, o el método de Somogyi-Nelson. En condiciones fuertemente alcalinas, los grupos aldehído o cetona se oxidan y se convierten en sus respectivos ácidos; por ejemplo, la glucosa se transforma en ácido glucónico. Presencia de ácidos la isomerización de los azúcares en condiciones ácidas es muy lenta en comparación con la que se efectúa con los álcalis; la enolización de los azúcares es lenta también en condiciones ácidas. Sin embargo, las reacciones de deshidratación son más rápidas y se aceleran considerablemente a altas temperaturas, produciendo derivados furanos. Los ácidos inorgánicos calientes dan lugar a moléculas cíclicas: con las hexosas se genera el 5- hidroximetilfurfural, mientras que las pentosas dan por resultado el 2-furfuraldehído, eliminando 3 moléculas de agua en cada caso. Para entender este mecanismo, considérese la glucosa que, como primer paso, induce el enol correspondiente; éste, a su vez, da origen a la 3- desoxiosulosa, que en este caso se llama 3- desoxi-D-glucosulosa; a partir de este compuesto y
por acción de una sucesiva eliminación de moléculas de agua se sintetiza el 5- hidroximetilfurfural. Esta degradación de los azúcares se lleva a cabo en las reacciones de oscurecimiento no enzimático, y contribuye decididamente a la síntesis de las melanoidinas. Este mecanismo se emplea industrialmente en la fabricación de furfural y de sus derivados a partir de los residuos de la caña de azúcar y de la mazorca de maíz, que contienen una alta cantidad de pentosanas.
5. Reacciones de caramelización y de oscurecimiento no enzimático. Durante la fabricación, el almacenamiento y otros procedimientos en que intervienen, muchos alimentos desarrollan una coloración que, en ciertos casos, mejora sus propiedades sensoriales, mientras que en otros las deteriora; la complejidad química de los alimentos hace que se propicien diversas transformaciones responsables de estos cambios. En algunas situaciones los pigmentos naturales (vg. mioglobina, clorofila, antocianinas, etc.) se pierden, y en otras la oxidación de las grasas y la interacción de tanino s con el hierro generan compuestos coloreados que no están presentes en el producto original. Las modificaciones en el color de los alimentos son deseables en algunos casos e indeseables en otros; así, resulta necesario conocer a fondo las condiciones que provocan ambas reacciones para poder controlarlas. Existe otro grupo de mecanismos muy importantes, llamado de oscurecimiento, encafecimiento o empardeamiento, que sintetizan compuestos de colores que van desde un ligero amarillo hasta el café oscuro, dichos mecanismos se han clasificado como reacciones enzimáticas y no enzimáticas. En la primera sólo se incluye la reacción catalizada por la polifenoloxidasa (enzima) y en la segunda se incluyen la caramelización, la reacción de Maillard y la degradación del ácido ascórbico (vitamina). Las transformaciones por acción enzimática y por ácido ascórbico son las únicas que tienen naturaleza oxidativa, toda vez que se requiere la presencia del oxígeno para llevarlas a cabo. Los mecanismos de oscurecimiento en los que intervienen azúcares reductores: la caramelización y la reacción de Maillard. El comportamiento de los azúcares varía según el pH, la temperatura, la presencia de otras sustancias, etc., por lo que pueden seguir diversas rutas químicas dependiendo de la composición del alimento. Estos cambios son de fundamental importancia, ya que no sólo dan lugar a un color ligeramente amarillo (como la costra de algunos productos de la panificación) o café oscuro (como el de los caramelos que se emplean para colorear bebidas), sino que también sintetizan una gama muy amplia de sustancias que contribuyen al sabor y al aroma, además de alterar la calidad nutritiva y la apariencia del alimento. Tales transformaciones no son siempre dañinas; en el caso de muchos productos, como el café, el cacao y el pan, son deseables, debido a que provocan el empardeamiento y el aroma requerido. Caramelización Esta reacción de oscurecimiento, también llamada pirólisis, ocurre cuando los azúcares se calientan por arriba de su punto de fusión. La reacción se lleva a cabo tanto a pH ácidos como alcalinos, y se acelera con la adición de ácidos carboxílicos y de algunas sales; se presenta en los alimentos tratados térmicamente de manera drástica, tales como la leche condensada y azucarada, los derivados de la panificación, las frituras, y los dulces a base de leche, como el dulce de leche, etcétera. Los mecanismos que producen este tipo de reacciones son muy complejos y no se conocen en su totalidad, aunque incluyen algunas reacciones como la isomerización y la deshidratación de los hidratos de carbono. La deshidratación genera furfural y sus derivados insaturados, que se polimerizan consigo mismos o con otras sustancias semejantes para formar las macromoléculas de pigmentos llamadas melanoidinas. Durante esta transformación también se sintetiza una serie de compuestos de bajo peso molecular y muy olorosos, como furanos, furanonas, lactonas, pironas, aldehídos, cetonas, ácidos, ésteres y pirazinas, así como otros con
mecanismo. Una actividad del agua mayor produce el mismo efecto: por ser producto de la propia reacción, el agua ejerce una acción inhibidora, ya que diluye los reactantes. d. El tipo de aminoácido es decisivo, puesto que será más reactivo en la medida en que se incremente el tamaño de la cadena y tenga más de un grupo amino. e. Los azúcares reductores que más favorecen la reacción de Maillard son, en primer término, las pentosas, y en segundo las hexosas; asimismo, las aldosas actúan más fácilmente que las cetosas, y los monosacáridos son más efectivos que los disacáridos. De acuerdo con ello, la xilosa es el azúcar más activo, seguido de la galactosa, la glucosa, la fructosa, la lactosa y la maltosa; por su parte, la sacarosa, que carece de poder reductor, interviene sólo si se hidroliza previamente, lo cual es muy sencillo. Este ordenamiento no es estricto, ya que, en el freído de papas, la fructosa es más activa que la glucosa, y en otros esta situación se invierte. Los ácidos nucléicos también intervienen, porque contienen ribosa altamente reactiva. En los sistemas de caseína se ha demostrado que esta transformación se lleva a cabo a diferentes velocidades, de acuerdo con el azúcar que se emplea. f. Metales como el cobre y el hierro tienen un efecto catalizador sobre la formación de las melanoidinas, lo que indica el carácter de oxidación-reducción de la última etapa de este mecanismo. El oxígeno y las radiaciones electromagnéticas actúan de manera semejante. La ausencia de estos agentes (metal, luz y oxígeno) no previene el inicio de la reacción, ya que sólo favorecen la polimerización final. La reacción de Maillard se lleva a cabo de manera muy compleja mediante un gran número de mecanismos que incluyen la posible producción de radicales libres. La reacción se ha dividido en cuatro etapas principales: Condensación del azúcar reductor con el grupo amino, Transposición de los productos de condensación, Reacción de los productos de la transposición, Polimerizaciónyformacióndesustanciascoloreadas. Condensación del azúcar reductor con el grupo amino. Es la unión del carbonilo de un azúcar reductor con el amino libre de un aminoácido o de una proteína. Los grupos amino que intervienen en un enlace peptídico no están libres y, por lo tanto, no actúan en este mecanismo, excepto los aminoácidos que tienen dos grupos amino como la lisina, la arginina, la histidina y el triptófano. El azúcar debe tener una estructura abierta para que su carbonilo sea atacado por el par de electrones del nitrógeno del grupo amino y formar la base de Schiff, que a su vez para generar una glucosilamina. Hasta este punto no hay sustancias coloreadas. Transposición de los productos de condensación. Tanto las aldosaminas como las cetosaminas son inestables y se isometizan: las primeras se convierten en cetosas por el mecanismo de Amadori, mientras que las segundas en aldosas por la transposición de Heyns. Por ejemplo, la glucosilamina cambia a una fructosamina. Reacción de los productos de la transposición. Conforme al pH, aw y temperatura, los compuestos hasta aquí formados sufren otras modificaciones que dan lugar a olores, al incremento del poder reductor, a la aparición de ligeras tonalidades amarillas. Polimerización y formación de sustancias coloreadas. La fase final de la reacción de Maillard es la polimerización de un gran número de compuestos insaturados, que trae consigo la síntesis de melanoidinas cuya composición no ha sido definida con claridad; sólo las de muy bajo peso molecular son solubles en agua. Su color se debe a una amplia absorción del espectro visible por parte de diversos cromóforos.
6. Control de las reacciones de oscurecimiento. Los factores que más influyen en esta reacción de oscurecimiento son el pH, la temperatura, la actividad del agua, el tipo de aminoácido y de azúcar, los metales y el oxígeno. En el laboratorio
se pueden manipular todos estos parámetros, de manera que la velocidad de la reacción sea controlable; sin embargo, dada la complejidad química que presentan los alimentos, en un ambiente real sólo es posible modificarlos moderadamente. La reducción del pH, de la temperatura y de la actividad del agua inhibe esta reacción considerablemente, aunque en ocasiones lograrlo resulta imposible técnica y económicamente. En huevo deshidratado, por ejemplo, se puede añadir ácido o eliminar la glucosa por la acción de la enzima glucosa oxidasa, lo cual permite estabilizar el producto en polvo. Antiguamente, una de las formas más comunes para controlar la reacción de oscurecimiento consistía en la adición de sulfitos, metabisulfitos, bisulfitos o anhídrido sulfuroso; sin embargo, los cambios en la legislación de diferentes países han obstaculizado el uso, provocando la búsqueda de otras alternativas. Un método adecuado para el control es la optimización de los procesos térmicos. Éste es el caso de la deshidratación de las papas, que se puede efectuar de manera que favorezca las transferencias de calor y de masa sin que ocurra un oscurecimiento. Otra forma de control es mediante la reducción de los azúcares reductores de estos tubérculos, que se logra almacenándolos en condiciones adecuadas antes de su freído, lo cual evita la transformación de almidón en glucosa.
7. Estructura de celulosa y hemicelulosa. Usos. La celulosa es un polisacárido estructural del reino vegetal, está constituido sólo por glucosas y es el compuesto orgánico más abundante en la naturaleza, que además se renueva permanentemente mediante la fotosíntesis. La celulosa forma parte de las paredes celulares de cereales, futas y verduras. La celulosa es un homopolisacárido lineal de unidades de D- glucopiranosas, sus monómeros se unen mediante enlaces glucosidicos β (1,4), de varios millones de monómeros, con alta resistencia mecánica y química debido a que sus cadenas paralelas se alinean sobre un eje longitudinal y establecen un gran número de puentes de hidrógeno intermoleculares, lo que da origen a microfibrillas altamente estructuradas. Tiene zonas cristalinas y amorfas, las primeras se producen cuando las moléculas se enlazan con un alto grado de ordenación, mientras que en las segundas no existe este orden. A pesar de tener muchos hidroxilos libres es muy poco soluble en agua, debido a que estos grupos no se hidratan porque actúan entre sí de manera interna y forman las fibras. Usos de la celulosa: Como aditivo, la celulosa se emplea en forma de sus derivados, principalmente la carboximetilcelulosa (CMC) esta actúa como aglutinante, como espesante, estabilizante y forma películas resistentes, se lo utiliza en tortillas de maíz por su capacidad de retención de agua, en la elaboración de rellenos de pasteles, en productos de panificación, como sustituto de grasa, en productos lácteos, helados, salsas, aderezos y muchos otros. La celulosa microcristalina (MCC) es una forma depolimerizada que se produce por hidrólisis ácida de la celulosa. Esto hace que el producto resultante no sea fibroso y que tenga una alta capacidad de absorción de agua. Es emulsificante y estabilizante de productos aireados, se aplica en aderezos, salsas y productos elaborados a base de tomate, en productos lácteos, en la panificación y como sustituto de grasa. La hemicelulosa es el término que se emplea para referirse a los heteropolisacáridos, que se localizan en la pared celular vegetal. Son solubles en álcalis, más resistentes en ácidos y presentan una estructura amorfa, aun cuando algunos desarrollan una forma fibrilar. Su composición se basa en la unión glucosídica β (1,4) de distintos monosacáridos, sobre todo pentosas, hexosas, ácidos urónicos y algunos desoxi-azucares. Usos de la hemicelulosa: El contenido de hemicelulosas cambia con la maduración de los vegetales. El trigo la contiene, su presencia provoca que la harina del cereal absorba mayor cantidad de agua, lo que reduce el tiempo de amasado, mejora el volumen y la textura del pan. Cuando aumenta el
diferencia de los jarabes de glucosa, las dextrinas no cristalizan y se emplean como agentes espesantes y estabilizadores en un gran número de alimentos. Los almidones modificados son los que se les modifico su estructura química con el fin de conferirles propiedades funcionales que no tienen. Se utilizan ampliamente en la industria dado que actúan como espesantes, estabilizadores, humectantes, aglomerantes, antihumectantes, acarreadores en el secado de pigmentos, etc.
9. Interacción del almidón con otros constituyentes alimentarios. El almidón es parte de uno de los cuatro macrocomponentes de los alimentos y la interacción que se establece entre ellos determina en buena medida la textura y las propiedades reológicas de los alimentos. La gelatinización y la retrogradación son las dos principales reacciones a que se somete el almidón y que más influyen en esa textura. La cantidad de agua disponible afecta la gelatinización del almidón, sobre todo en los procesos de panificación para que la masa adquiera la viscosidad adecuada antes de hornear. La glucosa, la fructosa, la sacarosa y la lactosa ejercen un efecto competitivo con el almidón por el agua y en consecuencia reducen la gelatinización y la viscosidad. El hecho de que una mezcla de almidón y sacarosa absorba menos agua que la calculada para el polímero refleja la interacción que existe y que hace que el almidón no desarrolle toda su capacidad de hidratación. Algunas sales aceleran la velocidad de gelatinización, mientras otras la reducen. El almidón no tiene grupos ionizables como otros polímeros y, por lo tanto, debería ser insensible a las sales y a los cambios de pH, pero se ve afectado por aniones como fosfatos, acetatos, cloruros, citratos, sulfatos y tartratos, y por cationes como sodio y calcio, si se encuentran en altas concentraciones. La interacción entre el almidón y las proteínas da origen a muchos productos, como el pan y sus derivados, en los que se crea una red que se expande por el vapor, las burbujas de aire caliente y el CO2 generados en el proceso de panificación. Las proteínas de la leche se emplean con el almidón para elaborar diferentes alimentos, la temperatura de gelatinización en presencia de proteínas lácteas depende, en gran medida, de los tratamientos térmicos previos a los que se somete la leche, ya que esto determina el grado de desnaturalización de las proteínas del suero, que influye en las propiedades del almidón. En los geles de almidón-leche no se produce una verdadera interacción, de manera que las micelas de caseína y los gránulos de almidón se observan por separado en el microscopio. Los emulsionantes que contienen ácidos grasos de cadena larga forman complejos con la amilosa, cuando contienen más de 16 átomos de carbono reducen la velocidad de hinchamiento de los gránulos y aumentan la temperatura de gelatinización. 10. Estructura y clasificación de pectinas. Propiedades tecnofuncionales. La pectina es un polisacárido que se encuentra en las paredes celulares de las plantas, principalmente en sus frutos. A nivel químico la pectina se encuentra constituida por esteres metílicos parciales del ácido poligalacturónico y de sales de sodio, calcio o potasio. Este polisacárido posee un peso molecular de 150.000 Dalton, y constituye en un 30% el peso de la pared celular de las células vegetales. Este polisacárido tiene una gran solubilidad en agua debido a que cuando este es sometido a altas temperaturas se desprende de las paredes celulares para luego disolverse en las moléculas de agua. En ese preciso momento las moléculas de pectina no pueden unirse nuevamente debido a que estas se repelen entre sí. La pectina tiene la capacidad de regular el pH y el balance iónico. Principalmente la pectina se caracteriza por ser un gelificante natural, es decir, que posee la capacidad de crear geles. También se utiliza como adictivo estabilizante, entre otros usos no gastronómicos. La pectina es obtenida por medio de la extracción acuosa de una fruta (generalmente de manzanas o cítricos), seguida por una precipitación selectiva, la cual es realizada con sales y alcohol. Las materias primas obtenidas mediante este proceso van a contener una gran
concentración de pectina de calidad superior, que además también permite obtener una cantidad suficiente para llevar a cabo un proceso de industrialización económicamente ventajoso. Las pectinas se clasifican en tres dominios principales: Homogalacturonanos (HG). Está compuesto principalmente por los residuos del ácido D-galacturónico (GalU) unidos mediante un enlace α (1-4). Los grupos carboxilo del carbono 6 del GaIU (C6) pueden llegar a estar metil-esterificados o dependiendo del caso estos pueden permanecer libres. Los grupos carboxilo libres, si estos se encuentran disociados, podrán dar lugar a enlaces las cadenas vecinas HG, formando de esta manera la estructura denominada caja de huevos. Además, para que una región de Homogalacturonanos pueda llegar a ser sensible a un enlace de calcio, es necesaria la presencia de diez moléculas de GaIU sin esterificar, la creación de enlaces del tipo anteriormente descrito está estrechamente vinculada con la detención de la extensión de la pared celular y como consecuencia de esto se detendría el crecimiento y aumento de la rigidez de la pared celular. Por otra parte, ácido D-galacturónico se puede encontrar acetilado en O2 y O3. Ramnogalacturonano I (RGI). Este se encuentra conformado ácido D-galacturónico el cual esta enlazado en α (1-4) con restos de L-ramnosa (Rha) los cuales se están intercalados mediante un enlace α (1-2), de modo que quedaría así: [(1-2)-α-L-Rha-(1- 4)-α-D-GalU]n, en donde n puede llegar a ser mayor a 100. Los restos de L-ramnosa van a ser anclaje de las cadenas laterales, y aproximadamente la mitad de estas cadenas están unidas por el C4 a otras cadenas de arabinanos, conformados de esta manera por α-L-arabinosa (Ara) las cuales van a estar enlazadas en el α (1-5) como el eje principal el cual puede llegar a estar sustituidos con las denominadas cadenas Ara(1-2)- α-Ara(1-3) o Ara(1-3)-αAra(1-3). RamnogalacturonanoII(RGII).Estossonpolisacáridospequeñosconunaestructuramuy compleja. Están conformados por Ara, Gal, GalU, Rha y mínimas cantidades de azucares muy poco usuales, por ejemplo, ácido acerico, o apiosa. Por otra parte, los restos de L- ramnosa pueden llegar a estar sustituidos en el C3; en C3 y C4, en C2, C3, y C4 o estos pueden ser terminales. Además, el arabinogalactano que pertenece al RGII va a presentar ramificaciones en los siguientes lugares: En C3 y C5 de Ara y en C3 y C de Gal. Cabe destacar que las cadenas laterales van a contener una elevada cantidad de diversos residuos unidos con enlaces variados, aun así, el Ramnogalacturonano II va a poseer una estructura la cual va estar altamente conservada y podrá formar dímeros mediante un puente de borato, con dos enlaces del tipo éster. Por otro lado, los Arabinanos y galactanos que están presentes en el RGII que pertenecen a la familia Amaranthaceae podrán asociarse al ácido ferúlico por medio de un enlace éster, lo cual va a facilitar el enlace de distintas cadenas mediante puentes de diferulil, por medio de acción de las peroxidasas. Cabe destacar, que también se podrían provocar enlaces debido a la dimerización del ácido hidroxicinámicos, los cuales van a estar enlazados a los arabinanos y galactanos del RGI mediante la acción de peroxidasas . Su clasificación comercial, se divide en dos grandes grupos principales en base al grado de metoxilación. Pectina de alto grado de metoxilo (HM). Las pectinas HM van a tener valores de metoxilación comprendidos entre 60 y 75%, estos niveles van a influenciar a todas las propiedades de la pectina, sobre todo en lo que se refiere a la solubilidad y a sus condiciones de gelatinización. Además, las pectinas HM pueden llegar a formar geles en mecanismos acuosos con altos niveles de solidos solubles y bajos niveles de pH.
panificación, rellenos de frutas, helados, bebidas, aderezos, confitería, salsas, emulsiones, jarabes, purés, fruta congelada, alimentos dietéticos, mezclas secas, betún, productos cárnicos y otros. Carrageninas. Es el principal heteropolisacárido sulfatado de la pared celular de las algas marinas rojas. Una propiedad muy importante es su reactividad con las proteínas, principalmente con las de la leche. La carragenina K tiene la capacidad de estabilizar las caseínas α y β contra su precipitación por iones calcio. Las carrageninas se usan en productos lácteos (leches infantiles y evaporadas), en las bebidas a base de chocolate, en helados, en budines y flanes, productos de panificación, pasta, cárnicos y como sustituto de grasa. Debido a que gelifica sin necesidad de refrigeración se emplea para postres, como las gelatinas, en lugar de la tradicional grenetina. Polidextrosa: Es un polisacárido sintetizado químicamente a partir de glucosa con sorbitol y ácido cítrico, que no es completamente metabolizable y produce sólo 1 Kcal/g, razón por la que también se usa corno sustituto de grasa. Curdlán: Heteropolisacárido bacteriano constituido por glucosas unidas, β (1,3) que forma geles termorreversibles elásticos al calentarse. Gelana: Polisacárido bacteriano de estructura lineal que contiene moléculas de glucosa y de ramnosa, con esteres acetatos y glicerilos, dependiendo de su esterificación, forma diferentes tipos de geles y es un buen agente humectante. Funciones y aplicación de las gomas en los alimentos FUNCIÓN Inhibidor de la cristalización Emulsificante Encapsulante Formador de películas Agente floculante o clarificante Estabilizador de espumas Agente gelificante Estabilizador Agente espesante Texturízante y ligante Fijador APLICACIÓN Helados Aderezos y bebidas Sabores, vitaminas microencapsuladas Productos cárnicos y confitería Vino, cerveza Cerveza, cremas Postres Mayonesa, cerveza, bebidas Salsas, mermeladas Postres Cosméticos
12. Defina fibra. Cualidades funcionales. Las fibras son un grupo de polisacáridos estructurales que no son aprovechados metabólicamente por los animales monogástricos, incluido el hombre. Se incluye a los componentes de las paredes celulares de los vegetales, entre los que destacan la celulosa, la hemicelulosa y las pectinas, pero también las gomas y la lignina (compuesto fenólico). De acuerdo con su solubilidad en agua, las fibras se dividen en solubles e insolubles. Solubles, como las pectinas, hemicelulosa y gomas que por puentes de hidrógeno retienen 15- 20 veces su peso en agua y forman un sol que produce la sensación de saciedad y también heces blandas, estimulan la secreción gástrica, aceleran el movimiento del intestino delgado y acorran el tiempo de tránsito intestinal, con lo que se reduce la posibilidad de la absorción de colesterol, glucosa y grasas. Las bacterias nativas del colon las fermentan y generan bióxido de carbono, hidrógeno, metano y ácidos grasos volátiles
Insolubles, como celulosa y lignina, que se encuentran principalmente en las capas externas de cereales como trigo, arroz, maíz, centeno y cebada, también se hidratan, forman el bolo, incrementan el volumen fecal, dan la sensación de saciedad, disminuye el tránsito intestinal y favorecen la evacuación, pero no son atacadas por la microflora colónica y así se eliminan en las heces. Ambas limpian el sistema digestivo, evitan la absorción de glucosa y de colesterol y por ello previenen la diabetes y los problemas cardiovasculares al depurar el organismo y evitar el estreñimiento, también aumentan la masticación que, a su vez, genera la saliva que limpia los dientes y reduce la caries. Algunas funcionan como prebiótico. PUNTO 2 Teniendo en cuenta los conceptos desarrollados en la actividad anterior, seleccione palabras o significados que le resultaron de mayor relevancia (interesantes/desconocidos/poco comprensibles) y elabore un Glosario. A Actividad óptica o isomería. Propiedad presentada por determinadas moléculas para desviar el plano de polarización de un haz de luz polarizada que atraviesa una disolución. Amilosa. Cadenas de 200-300 glucosas unidas mediante enlaces α (1-4). Presenta forma lineal y helicoidal. D Desnaturalización. Pérdida completa o parcial de la conformación nativa de una proteína o ácido nucleico, debido a la acción de agentes desnaturalizantes como el calor o los detergentes. Dextrinas. Fragmentos del almidón que corresponden a los puntos de ramificación con enlaces α (1-6) y que las amilasas no son capaces de hidrolizar. Dextrógira: Molécula que desvía el plano de luz polarizada en dirección a las agujas del reloj, hacia la derecha. E Enlace glucosídico: Enlace acetal que resulta de una reacción entre un grupo hemiacetal y otro grupo hidroxilo.. F Felhing: Líquido que permite la identificación de glúcidos cuando poseen carácter reductor. H Heteropolisacáridos: Polisacáridos constituidos por distintos tipos de monosacáridos. Hidrolizable. Propiedad por la cual una molécula puede descomponerse. Homopolisacáridos. Polisacáridos formados por la repetición del mismo tipo de monosacárido. I Invertasa. Enzima que hidroliza la sacarosa. L Levógira. Molécula que desvía el plano de luz polarizada hacia la izquierda, en dirección contraria a las agujas de reloj. M Monómero: Unidad básica de cualquier estructura molecular. P Peptinas y hemicelulosas: Heteropolisacáridos que participan en la formación de las paredes vegetales. .
