Universidad de Chile Facultad de Ciencias Qumicas y

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

• Son fuente de energía (4 Kcal). 2

Clasificación de carbohidratos • Monosacáridos Aldosas Cetosas Disacáridos • Oligosacáridos Reductores No-reductores Octasacáridos Homoglicanos: un tipo de monosacárido • Polisacáridos Heteroglicanos: dos o más tipos de monosacáridos

Monosacáridos-Clasificación según n° de átomos de carbono en la molécula Biosas C 2; triosas C 3; tetrosas C 4; pentosas C 5; hexosas C 6; heptosas C 7 D-Glucosa aldohexosa Miel, frutas D-fructosa cetohexosa D-Ribosa aldopentosa

Estructura cíclica -D-glucosa +19° D-glucosa +52, 7° -D-glucosa +112°

Oligosacáridos Disacáridos • 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 6

Disacárido Monosacáridos Maltosa Glucosa-glucosa Lactosa Celobiosa Gentobiosa Melibiosa Galactosa-glucosa Glucosa-Glucosa- glucosa Galactosa-glucosa Epimelobiosa Galactosa-manosa Furanosa Sacarosa Trehalosa Glucosa-fructosa Glucosa-glucosa Tipo enlace (1 -4) Poder reductor + (1 -4) (1 -6) (1 -3) (2 -1) (1 -1) + + + -

Polisacáridos Ø Grandes moléculas formadas por condensación de unidades de monosacáridos. Ø INSOLUBLES: Forman la estructura sosten de algunas plantas y animales. Ø SOLUBLES: Constituyen una reserva de azúcares sencillos, son liberados a medida que se necesitan por acción enzimática. Celulosa, almidón, sustancias pécticas

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

Almidón Lineal AMILOSA (1 -4) Gelifica Precipita Retrograda Ramificado AMILOPECTINA (1 -4), (1 -6) No Gelifica Viscosa No Retrograda Dos amilosas pueden crear zonas donde se excluye el agua, y se forman uniones estrechas entre las amilosas. Maíz Trigo 25% 20% 75% 80%

Hidratos de Carbono Azúcares Complejos ó polisacáridos Azúcares Simples • son azucares de rápida absorción y son energía rápida. • Se encuentran en azúcar, miel, mermeladas, jaleas, golosinas, leche, hortalizas y frutas etc. Monosacáridos: glucosa, fructosa Disacáridos: sacarosa, lactosa, maltosa • • Son de absorción más lenta, y actúan mas como energía de reserva por la anterior razón. Se encuentra en cereales, legumbres, harinas, pan, pastas. Digeribles No Digeribles 11

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. 12

Etiquetado • "Alto en hidratos de carbono disponibles". Alimentos que tienen 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 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. 13

Métodos de Análisis de carbohidratos 1. 2. 3. 4. Método por cálculo Método Químico Métodos ópticos Métodos Cromatográficos cromatografía plana cromatografía de gases cromatografía líquida HPLC

Método por cálculo • ENN = H de C totales = 100 - %H - %P - %L - %C • H de C disponibles = H de C totales - Fibra dietética

Métodos Químicos Na. OH/ 0, 05 N D-glucosa 1, 2 -enediol Enediol, sal Reductores fuertes 16

Azúcares Totales = Directamente + no reductores Se obtienen por hidrólisis Se obtienen directamente Se obtienen por diferencia 17

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) pp ác. orgánicos Crema de alúmina (hidróxido de aluminio) alto contenido de fructosa Solución de Carrez (ferrocianuro de K y Zn. SO 4) vitaminas Carbón activado

Método de Fehling: Método gravimétrico de Munson y Walker • Fehling A: sulfato de cobre • Fehling B: tartrato de Na y K en medio alcalino AZUCAR (álcalis) ENEDIOL (especie reductora) El tartrato compleja el Cu+2, el cual es reducido por el enediol a Cu+1, que en presencia de OH- forma Cu. OH y por calentamiento Precipita el Cu 2 O, que se determina gravimétricamente R-CHO + Cu. SO 4 + Na. OH Cu 2 O + 2 RCOOH + 2 Na 2 SO 4 + H 2 O Proporcional al contenido de CHO presente

Azúcares directamente reductores 25 ml fehling A AOAC, 906. 03 25 ml fehling B 50 ml agua 25 -50 ml filtrado con los azúcares Calentar sobre rejilla, ebullición comienza a los 4 min. de calentamiento + 2 min. Filtrar por succión la solución caliente Lavar pp secar Cu 2 O Tabla Glucosa 0, 95= sacarosa X 0, 9= almidón X Desventaja del método Está basado en reacciones no estequiométricas

Cu 2 O Método volumétrico de Bertrand Cu 2 O Fe 2(SO 4)3 Fe+2 Tablas Titular con Kmn. O 4 Método complexométrico Cu 2 O HNO 3 EDTA Cu(NO 3)2 Cat Método iodométrico Cu 2 O HNO 3 Cu(NO 3)2 KI (30%) I 2 ½ acético Titular con Na 2 S 2 O 3 21

Ferricianuro de potasio Azúcar + 2 K 3 Fe(CN)6 + KI Reductores K 4 Fe(CN)6 + I 2 Titular con Na 2 S 2 O 3 Tabla AOAC Official Method 939. 03 Sugars (reducing and nonreducing) in flour Titrimetric method Cereal foods 22

Carbohidratos totales Hidrólisis ácida Hidrolizar para obtener harina monosacáridos reductores 200 ml agua 14 ml HCl 2 1/2 hrs. Reflujo Enfriar Crema de alúmina Alcalinizar débilmente con Na. OH Aforar 500 ml Determinación de Munson y Walker AOAC, 920. 44 starch

Carbohidratos totales Método de Antrona Método colorimétrico Muestra (~1 g) 10 m. L de agua 15 ml ác. Perclórico 52% 12 h Llevar a 100 m. L Filtrar Aforo 250 ml Alícuota de 10 m. L Curva de calibración con glucosa Aforo 100 m. L Alícuota de 1 m. L Rx Antrona en medio ácido =630 nm 24

Método óptico Determinación por polarimetría. • Método AOAC 29. 026 • Sacarímetro, calibrado para leer directamente la sacarosa • Sol normal sacarosa = 26 g/100 ml = 100º a 20ºC 25

Método enzimático AOAC 979. 10 Almidón en cereales Muestra (0, 5 g) Moler, secar 25 m. L agua, p. H 5, 7 Hervir 3 min, autoclave 1 h 135ºC Enfriar, mantener 55ºC Buffer acetato 5 m. L glucoamilasa (10 mg/m. L) 2 h Filtrar, aforo 250 m. L D-glucosa (20 -60 ug) 2 m. L enzima-buffer-cromogeno Glucosa oxidasa, peroxidasa, o-di-anisidina. 2 HCl

Determinación por HPLC. Tónica Seven up fructosa sacarosa glucosa

28

29

MALTOSA 30

LACTOSA Leche humana Leche de vaca 5 -8%, 4 -6% 31

SACAROSA Caña de azúcar Betarraga o remolacha 32

Mejor gelificante 33

Reacción con alcoholes + Hemiacetal Azúcar No azúcar Disacárido Aglicona Unión glucosídica es muy susceptible a hidrólisis 34

Oxidación del grupo carbonilo Aldosas Oxidación Ácidos aldónicos Ácido glucónico Glucosa Oxidación de la glucosa es importante en biotecnología Industria bebidas sin alcohol, se desea eliminar el oxígeno disuelto Evitar reacciones de pardeamiento de maillard se desea eliminar C=O Glucosa glucosa oxidasa/FAD -H + O 2 H 2 O 2 35

Reacciones de reducción Carbonilos pueden ser reducidos a alcoholes Hexitoles Sorbitol Manitol Galactitol Pentitoles Ribitol Sorbitol: sustituto del azúcar en alimentos para diabéticos Ésteres de ácidos grasos de sorbitol: agentes emulsificantes Glucosa hidrogenación alta presión / Ni Sorbitol 36

Reacción con ácidos (HCl > 2 N) H+ + 3 H 2 O -H 2 O Pentosa Hexosa (D-glucosa) Furfural Hidroximetilfurfural Café oscuro 37

Hidrólisis de sacarosa • Inversión : Por acción de medio ácido o por acción enzimática • C 12 H 22 O 11 + HCl C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 glucosa Miel: azúcar invertido fructosa Azúcar invertido 38

Poder edulcorante 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 39

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 Nitrocelulosa: explosivos adhesivos revestimientos Metilación y carboximetilación agentes espesantes Acetatos de celulosa películas transparentes, materiales de empaque Celulosa microcristalina: ingrediente no calórico en Alimentos dietéticos 40

Sustancias Pécticas • Polisacáridos estructurales, responsable de la coherencia de los tejidos. • Verduras 1% Proporciona apariencia turbia • Jugos • Polímeros de ácido poligalacturónicos parcialmente esterificados. • Se clasifican de acuerdo a su porcentaje de metoxilación. 41

Agentes clarificantes • Condiciones Remover las sustancias interferentes, sin absorber ni modificar los azúcares El precipitado debe ser pequeño y el procedimiento de precipitación relativamente simple. 42