CARACTERISTICAS FISICAS Y QUIMICAS DE LOS CARBOHIDRATOS

CARACTERISTICAS FISICAS Y QUIMICAS DE LOS CARBOHIDRATOS

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Los hidratos de carbono(carbohidratos) representan un papel fundamental en la dieta humana, constituyendo la principal fuente de energía para la mayoría de la población mundial. Aportando entre 55-75% (promedio mundial igual a 63%) de la energía total consumida, siendo mayor su contribución en los países menos desarrollados.

Son después del agua los componentes más abundantes de los alimentos y los más ampliamente distribuidos. El origen de todos estos compuestos es la glucosa proveniente del proceso de fotosíntesis realizado por las plantas. Casi todos los compuestos orgánicos que se encuentran en las plantas y  animales, son derivados de los hidratos de carbono.

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Fotosíntesis y síntesis de Hidratos de Carbono

DEFINICIÓN DE LOS HIDRATOS DE CARBONO

Los hidratos de carbono son compuestos orgánicos formados por tres elementos: carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O), y comprenden una gran variedad de estructuras diferentes. Todos los hidratos de carbono presentan grupos funcionales hidroxilo (-OH) o carbonilo (C=O). El término hidratos de carbono se aplicó originalmente a los monosacáridos (un tipo de hidrato de carbono) ya que estos compuestos responden a la fórmula empírica Cn(H20)n. Actualmente este término se utiliza en un sentido más amplio, incluyendo los derivados de estos componentes; modificándose de manera considerable la fórmula empírica.

CLASIFICACIÓN DE LOS HIDRATOS DE CARBONO

Los hidratos de carbono se pueden clasificar según distintos criterios: estructura química, posición del grupo carbonilo (aldosas y cetosas), número de carbonos en la molécula (triosa, tetrosa, pentosa, hexosa), abundancia en la naturaleza, uso en alimentos, poder edulcorante, etc. Algunos de los criterios de clasificación más frecuentes son:

1. Según su estructura química se pueden clasificar en 3 clases: azúcares, oligosacáridos y polisacáridos. En esta clasificación los hidratos de carbono se agrupan primero según el tamaño de las moléculas, según el número de monosacáridos que contienen (grado de polimerización). Luego cada grupo se subdivide según el número y la composición de las unidades de monosacáridos.
2. Según su complejidad, se pueden clasificar en hidratos de carbono simples y en hidratos de carbono complejos. Los primeros pueden contener 1 o 2 unidades de azúcar. Incluyen a los monosacáridos y los disacáridos, y se conocen comúnmente como azúcares. Los hidratos de carbono complejos poseen estructuras químicas más complejas, con 3 o más azúcares unidos entre sí. Incluyen a los oligosacáridos y los polisacáridos.
3. Según sus efectos fisiológicos se pueden clasificar en: hidratos de carbono glucémicos (o disponibles) e hidratos de carbono no digestibles. Los primeros son aquellos que proporcionan hidratos de carbono para el metabolismo. Es decir, corresponden a hidratos de carbono que se digieren y absorben en el intestino delgado, con lo que aumenta la glucosa en sangre. Incluyen a los azúcares, las maltodextrinas, los almidones y el glucógeno. Mientras que los hidratos de carbono no digestibles, no son digeridos en el intestino delgado, por lo que no se produce una respuesta glucémica en sangre (es decir, no se produce un aumento de glucosa en sangre). Este grupo comúnmente se conoce como fibra dietética. Incluyen a los polisacáridos no amiláceos, almidón resistente, oligosacáridos resistentes con 3 o más unidades monoméricas y otros componentes no digeribles, pero cuantitativamente menores que están asociados con los polisacáridos no digestibles, especialmente lignina. En la tabla 1 se indica la digestibilidad en el intestino delgado de distintos hidratos de carbono.

Tabla: Clasificación de los Hidratos de carbono según su estructura química.

*GP=grado de polimerización o número de monómeros (monosacáridos)

CARACTERÍSTICAS DE LOS PRINCIPALES HIDRATOS DE CARBONO

Los monosacáridos (mono=único) son los hidratos de carbono más sencillos y no pueden ser hidrolizados en otros compuestos más simples. Son las unidades básicas o monómeros de los hidratos de carbono más complejos. Estos compuestos, son solubles en agua e insolubles en etanol y éter; además son dulces (aunque existen algunos amargos) y tienen apariencia cristalina y blanca.

Todos los monosacáridos son reductores, ya que todos tienen el grupo funcional libre (-CHO) en su forma abierta (Figura 1), lo que les permite participar en las reacciones de oscurecimiento de Maillard, en la cual intervienen también los aminoácidos (libres o formando parte de una proteína). Esta es la principal reacción química que se presenta al calentar los alimentos, tanto en la cocina como en la industria, y es responsable de las modificaciones en el color, olor y sabor de los alimentos, la mayoría de las veces deseables (Ej. color pardo-dorado de la corteza de pan, flavor de las carnes asadas, etc.).

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Figura 1: Grupo funcional aldhehído libre en forma abierta de monosacáridos (Glucosa)

Comparativamente, la cantidad de monosacáridos en estado libre es muy inferior respecto a la que se encuentra formando parte de los hidratos de carbono más complejos (Ej. almidón, celulosa, glucógeno) u otras moléculas orgánicas (Ej.glucósidos). Se encuentran normalmente en casi todos los alimentos, pero su contenido es altamente variable, así como el azúcar predominante. La glucosa y la fructosa son los principales monosacáridos en la mayoría de los alimentos. En la

[pic 4]Figura 2: Estructura química (forma lineal y cíclica) de los principales monosacáridos en alimentos.

FUENTES Y CONTENIDO DE HIDRATOS DE CARBONO EN ALIMENTOS

Debido a que los hidratos de carbono tienen su origen en el proceso de fotosíntesis, abundan en los productos de origen vegetal, tales como, cereales, leguminosas, tubérculos, frutas y verduras. En los alimentos de origen animal, sólo se encuentran en la leche como lactosa, y en animales (incluido pescados y mariscos) y hongos superiores (Ej. setas) como glucógeno.

Los azúcares (monosacáridos y disacáridos) se encuentran de forma natural principalmente en frutas, verduras, miel, leche y derivados naturales (sin azúcares agregados). Otras fuentes son los alimentos con azúcares agregados en sus diferentes formas durante el procesamiento y preparación (incluidos los adicionados en la mesa y cocina); que son agregados para cumplir un fin tecnológico (endulzante o edulcorante, conservante, conferir viscosidad y cuerpo, capacidad de pardeamiento, etc.).

Los hidratos de carbono complejos en la forma de almidón se encuentran en cereales (arroz, maíz, trigo, mijo, avena, quínoa), raíces y tubérculos (papas, batatas, casava o tapioca o mandioca o yuca), leguminosas (arvejas, garbanzos, lentejas y frijoles o porotos, habas y arvejas secas) y ciertas frutas (banano o plátano, castaña).

En la siguiente tabla se muestra el contenido de hidratos de carbono disponibles (es decir excluye la fibra dietética) que incluyen principalmente a los azúcares totales y almidones; azúcares totales (es decir, todos los monosacáridos y disacáridos) y la fibra dietética.

Tabla 6: Contenido por porción de Hidratos de Carbono (HC) disponibles, azúcares totales y fibra dietaria en diferentes alimentos.

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