Hidratos de carbono

Hidratos de carbono

1. Los hidratos de carbono son la fuente más barata y abundante de alimentos de la naturaleza, por lo tanto son también los más consumidos por los seres humanos. Son los principales compuestos almacenadores de la energía radiante del sol a través del proceso de fotosíntesis. La estructura de los hidratos de carbono determina las reacciones en que pueden participar, así como las características de los alimentos en donde los encontramos.

   • Su nombre significa que son compuestos que contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. aunque algunos hidratos de carbono pueden tener nitrógeno, potasio o azufre. Normalmente su clasificación se basa en el tamaño de las moléculas o en el número de átomos de carbono que contiene, así tenemos:
     • Monosacáridos: como la glucosa y la fructosa
       • Son solubles en agua e insolubles en etanol y éter, sus soluciones generalmente, tienen sabores dulces aunque algunos tienen sabores amargos. Sus cristales pueden descomponerse a temperaturas cercanas a su punto de fusión e intervienen en un gran número de reacciones.
         • La glucosa o dextrosa es el monosacárido más abundante y su concentración depende, básicamente, del grado de madurez del producto. Se encuentra en frutas y hortalizas como cebollas, manzanas y fresas.
         • La fructosa se encuentra principalmente en los jugos de muchas frutas y en las mieles. Depende de la glucosa para que sea absorbida por los intestinos y pase al torrente sanguíneo
           • Como la mayoría de los monosacáridos, la glucosa y la fructosa son azúcares reductores. Ya que la concentración de azúcares depende del grado de madurez de los productos
       • La sacarosa o azúcar de mesa, está formada por glucosa y fructosa. Tiene un grado de solubilidad muy alto, una gran capacidad de hidratación y es menos higroscópica que la fructosa. Se obtiene de la caña de azúcar o de la remolacha
       • El azúcar inverido es una mezcla de azúcares producida cuando la sacarosa se hidroliza (química o enzimáticamente) obteniéndose glucosa y fructosa (en cantidades iguales). Se encuentra en forma natural como miel de abeja, en los jugos de frutas con pH ácido y que sufren tratamiento térmico.
       • Los monosacáridos pueden tener reacciones químicas por álcalis, ácidos o por altas temperaturas.
     • Oligosacáridos: formados por 2 hasta 10 monómeros como la lactosa y la sacarosa
       • Generalmente formados por 2 o hasta 10 monosacáridos mediante un enlace glucosídico. En el área de alimentos los más importantes son los disacáridos. Se forman por la unión de dos monosacáridos con la consecuente pérdida de una molécula de agua.El organismo humano sólo usa los oligosacáridos después de haber sido separados en monosacáridos mediante hidrólisis enzimática en el intestino, de esta forma son absorbidos a través de la pared intestinal
     • Polisacáridos: formados por más de 10 monómeros, como el almidón, la pectina o la celulosa
       • Los polisacáridos son hidrolizados en moléculas más pequeñas (oligosacáridos) hasta obtener monosacáridos, los monosacáridos no pueden ser hidrolizados pues ya están en su “versión” más pequeña. Los monosacáridos (monómeros) son las unidades básicas de los hidratos de carbono más complejos pues su nomenclatura es algo confusa.
       • Se consideran polisacáridos a los polímeros formados por 10 ó más monosacáridos por enlaces glucosídicos. Se encuentran como cadenas lineales o ramificadas, que pueden estar formadas por un solo tipo de monosacárido (homopolisacárido) como el almidón o la celulosa (formados solo por glucosa), o también por varios tipos de monosacáridos (heteropolisacáridos) como es el caso de la mayoría de las gomas. En su estado puro no tienen aroma, color o sabor. Su peso molecular puede ser de millones pues puede tener hasta miles de monómeros.
         • Los polisacáridos tienen gran cantidad de usos en los alimentos, algunas de sus funciones son: • Estabilizar a través de su interacción con el agua • Emulsuinar • Gelatinizar • Estabiliazar o formar espmas • Mejorar la textura para dar “cuerpo” al alimento • Espesar y como agentes de viscosidad • Encapsular sabores artificiales, y fijar sabores. • Estabilizar sistemas donde hay ciclos de congelación y descongelación. • Controlar la cristalización de azúcares, sales y agua. • Formar películas resistentes • Etc.
       • La celulosa es la fuente de glucosa más abundante del planeta, pero no es utilizable por todos los seres vivos pues no todos pueden digerirla
       • La hemicelulosa agrupa a muchos compuestos que intervienen en las estructuras vegetales como cementantes. Se asocia principalmente a las pectinas y a la celulosa.
       • El almidón es la fuente de alimento más abundante del hombre, y desde el punto de vista comercial es el segundo en importancia después de la celulosa. Se encuentra en los cereales, tubérculos y algunas frutas como reserva energética;
         • Amilosa: formada por cadenas de glucosa con enlaces α, estableciendo cadenas largas (de 200 a 2500 unidades), adquiere una conformación tridimensional helicoidal en la que cada vuelta de la hélice consta de seis moléculas de glucosa.
           • Tanto la amilosa como la amilopectina influyen en las propiedades de los alimentos mediante su capacidad de hidratación y gelatinización.
         • Amilopectina: similar a la amilosa, pero con la particularidad de tener forma de ramas unidas a un tronco (similar a un árbol) mediante enlaces α a intervalos de 15-25 unidades de glucosa. Su peso molecular es muy alto.
       • El almidón es insoluble en agua fría porque su estructura es muy organizada y a que presenta una gran estabilidad debido a las interacciones de sus polisacáridos constituyentes; sin embargo, cuando se calienta, comienza un lento proceso de absorción de agua en los espacios localizados en las zonas las amorfas
       • Al llegar a cierta temperatura, el gránulo alcanza su volumen máximo, si se añade más calor, el gránulo se rompe parcialmente y la amilosa y la amilopectina fuertemente hidratadas se dispersan. Este proceso se llama gelatinización, y es la transición de un estado ordenado a otro desordenado en el que se absorbe calor. Una vez que los gránulos se rompen, la viscosidad aumenta hasta un valor estable en el que se genera un gel con características físicas y químicas diferentes para cada almidón.
         • Existe un fenómeno contrario a la gelatinización llamado retrogradación, que se define como la insolubilización y precipitación espontánea de la amilosa (principalmente), debido a que sus cadenas lineales se orientan paralelamente y se enlazan mediante puentes de hidrógeno.
     • Durante su almacenamiento, muchos alimentos desarrollan coloraciones que pueden mejorar o empeorar sus propiedades sensoriales. En algunos casos, los pigmentos naturales (como la clorofila) se pierden y en otros casos se desarrollan pigmentos que no estaban en el producto original. Dentro de estas reacciones, existen unas que producen coloraciones que van desde un amarillo ligero hasta el café oscuro.Las más importantes son:
       • caramelización ocurre cuando los azúcares se calientan por encima de su punto de fusión, ocurre a pH alcalinos como ácidos. Se presenta en alimentos tratados térmicamente de manera drástica como la leche condensada y azucarada, los panes, las frituras, la cajeta y dulces de leche, etc.
       • Reacción de Maillard se agrupan reacciones complejas que originan coloraciones que van desde el amarillo claro hasta el café oscuro o negro; para llevarlas a cabo se requiere de un azúcar reductor y de un grupo amino libre (de un aminoácido o proteína). El color y olor característico de los productos horneados se debe a esta reacción, es indeseable en productos como la leche evaporada y azucarada y en algunos jugos concentrados.
         • La reacción de Maillard reduce el valor nutritivo de los alimentos (se pierden aminoácidos y vitaminas) y se generan compuestos que pueden ser tóxicos; las propiedades funcionales de las proteínas como el espumado y la emulsificación también se reducen.
       • En resumen, los factores que influyen en la reacción son la temperatura, el pH, la actividad acuosa, el tipo de aminoácido, el tipo de azúcar, los metales y el oxígeno, parámetros que no pueden controlarse pero sí modificarse un poco en los alimentos.