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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 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 Reductores Disacáridos • Oligosacáridos 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 C2; triosas C3; tetrosas C4; pentosas C5; hexosas C6; heptosas C7 D-Glucosa aldohexosa Miel, frutas D-fructosa cetohexosa D-Ribosa aldopentosa Estructura cíclica CHO H OH H OH H H H O HO HO OH HO H H -D-glucosa +19° OH H H OH HO H HO H OH H H OH O OH H CH 2OH D-glucosa +52,7° -D-glucosa +112° OH 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- glucosa Galactosa-glucosa Epimelobiosa Galactosa-manosa Furanosa Sacarosa Trehalosa Glucosa-fructosa Glucosa-fructosa Glucosa-glucosa Tipo enlace (1-4) Poder reductor + (1-4) (1-4) (1-6) (1-6) (1-6) (1-3) (2-1) (1-1) + + + + + + - 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 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 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. 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 H CHO H HO OH H C C NaOH/ 0,05N HO OH H OH H C C HO ONa OH H H OH H OH H OH H OH H OH H OH CH 2OH D-glucosa CH 2OH 1,2-enediol CH 2OH Enediol, sal Reductores fuertes 16 Azúcares Totales = Directamente + no reductores 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 ZnSO4) 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 CuOH y por calentamiento Precipita el Cu2O, que se determina gravimétricamente R-CHO + CuSO4 + NaOH Cu2O + 2RCOOH + 2Na2SO4 + H2O 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 + 2min. Filtrar por succión la solución caliente Lavar pp secar Cu2O Tabla Glucosa 0,95= sacarosa X 0,9= almidón X Desventaja del método Está basado en reacciones no estequiométricas Cu2O Método volumétrico de Bertrand Cu2O Fe2(SO4)3 Fe+2 Tablas Titular con KmnO4 Método complexométrico Cu2O HNO3 Cu(NO3)2 EDTA Cat Método iodométrico Cu2O HNO3 Cu(NO3)2 KI (30%) ½ acético I2 Titular con Na2S2O3 21 Ferricianuro de potasio Azúcar + 2K3Fe(CN)6 + KI K4Fe(CN)6 + I2 Reductores Titular con Na2S2O3 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 NaOH Aforar 500 ml Determinación de Munson y Walker AOAC, 920.44 starch Carbohidratos totales Método de Antrona Método colorimétrico Muestra (~1 g) 10 mL de agua 15 ml ác. Perclórico 52% 12 h Llevar a 100 mL Filtrar Aforo 250 ml Alícuota de 10 mL Curva de calibración con glucosa Aforo 100 mL Alícuota de 1mL 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 = 26g/100 ml = 100º a 20ºC 25 Método enzimático AOAC 979.10 Almidón en cereales Muestra (0,5g) Moler, secar 25 mL agua, pH 5,7 Hervir 3 min, autoclave 1 h 135ºC Enfriar, mantener 55ºC Buffer acetato 5 mL glucoamilasa (10 mg/mL) 2h Filtrar, aforo 250 mL D-glucosa (20-60 ug) 2 mL enzima-buffer-cromogeno Glucosa oxidasa, peroxidasa, o-di-anisidina.2HCl 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 H H R1 C O + R2 OH R1 C OH OR2 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 + O2 H2O2 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 > 2N) H C O H OH H OH H OH H OH H H C O C H+ H C O H C H C + 3 H2O -H2O H Pentosa Hexosa (D-glucosa) Furfural Hidroximetilfurfural Café oscuro 37 Hidrólisis de sacarosa • Inversión :Por acción de medio ácido o por acción enzimática • C12H22O11 + HCl C6H12O6 + C6H12 O6 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
