Carbohidratos: Estructura, Clasificación y Aplicaciones en la Industria Alimentaria

Carbohidratos

Los carbohidratos son un grupo diverso de compuestos orgánicos que consisten en átomos de C, H y O.

Clasificación

Monosacáridos

• Ribosa
• Glucosa
• Fructuosa
• Galactosa

Disacáridos

• Sacarosa
• Lactosa

Polisacáridos

• Almidón
• Celulosa
• Glucógeno
• Quitina

Funciones Básicas

• Almacenar energía
• Determinar antígenos
• Formar estructuras
• Reponer energía

Estructura Química de los Carbohidratos

-(CH₂O)_n

O

C=O

La Estructura de Fisher Divide los Carbohidratos en 2 Unidades Básicas

-Cetonas

Tienen el C=O en medio de la cadena.

-Aldehídos

Tienen el C=O en un extremo o al final de la cadena.

El Enlace Glucosídico (Covalente)

Se da entre monosacáridos.

Características de los Mono y Di Sacáridos

• Sabor dulce
• Afinidad por el agua (la absorbe y ya retiene)

Influencia del pH y la Temperatura

Medio Alcalino o Básico

Los azúcares se fragmentan y dan lugar a reacciones secundarias complejas. Este cambio ocurre más fácilmente con un pH alcalino (menor a 7). En condiciones muy alcalinas, los grupos aldehído y cetona se oxidan y se convierten en sus respectivos ácidos (por ejemplo, la glucosa se transforma en ácido glucónico).

Medios Ácidos

En general, se presenta la isomerización de los azúcares y reacciones de deshidratación, ambas aceleran considerablemente a altas temperaturas.

Temperatura

Las altas temperaturas aceleran considerablemente todos los cambios que sufren los mono y disacáridos en condiciones ácidas y alcalinas, pero en un pH neutro (7) se dan las reacciones de caramelización y de oscurecimiento enzimático o empardeamiento.

Reacciones Enzimáticas

Producto + O₂ + Enzima

Reacciones de Pardeamiento

Los azúcares son responsables de las reacciones de pardeamiento que ocurren durante la cocción y/o el procesamiento de los alimentos y dan como resultado la formación de productos que aportan colores marrones o pardos y diversos aromas.

Caramelización

Se produce cuando una solución concentrada de azúcar es tratada a alta temperatura. Puede ocurrir tanto en medio ácido como alcalino.

Caramelización en Medio Ácido

Se producen por la deshidratación de los azúcares y posterior polimerización. En estas reacciones se forman principalmente compuestos de alto peso molecular, por lo tanto, el caramelo obtenido es oscuro y tiene poco aroma.

Caramelización en Medio Alcalino

Se producen isomerizaciones de los azúcares y fragmentaciones de las cadenas, generándose compuestos volátiles de bajo peso molecular. El caramelo obtenido es más claro y tiene más aroma.

Características

• Cristales
• Tiempo
• Concentración
• Presión
• Temperatura
• Humedad

Reacción de Maillard

Es un conjunto de transformaciones muy complejas en las que intervienen los hidratos de carbono y aminoácidos/proteínas. Es la responsable del color y el aroma que se generan durante la cocción de los alimentos (pan y dulce de leche). Cuando la temperatura es excesiva, se pueden generar colores muy oscuros y sabores muy amargos.

Características

• Tipo de hidrato de carbono
• Tipo de aminoácido
• Temperatura
• Tiempo
• pH
• Inhibidores

Cristalización

Los azúcares pueden presentarse en estado sólido en 3 formas: cristalino, vítreo (duros pero frágiles) y gomoso (más chiclosos y suaves). Estas formas se diferencian entre sí por la movilidad y el grado de ordenamiento que tienen las moléculas de azúcar e influyen en la textura y en la conservación de los alimentos.

Características

• Vítreo
• Paletas de caramelo
• Duro

Reacciones No Enzimáticas

• Caramelización (ácida o alcalina)
• Reacción de Maillard

Deseables

• Uvas
• Cacao
• Café

No Deseables

• Verduras
• Frutas

Polisacáridos

Son polímeros lineales o ramificados de elevado peso molecular formados por cientos o miles de monosacáridos unidos entre sí mediante enlaces glucosídicos (sacárido + sacárido).

Tipos

• Almidón
• Celulosa
• Gomas vegetales

1. Almidón

Son polisacáridos que se encuentran principalmente en cereales (trigo, arroz, maíz, cebada, centeno), tubérculos (papas, camote, jícama) y legumbres (garbanzo, soya).

1.1 Almidones Naturales o Nativos

Aquellos que encontramos en la naturaleza y que se obtienen de forma natural o nativa del maíz, trigo, papa, arroz, etcétera.

Reacciones

Gelatinización

y un posterior secado. Se les emplea en postres instantáneos ya que se hidratan fácilmente con el agua

2-CELULOSAS:Es un polímero lineal formado por unidades de glucosa y es el componente principal de la pared De todas las células vegetales, se encuentra en frutas, vegetales y granos(trigo,maiz) y estos nos dan la fibra necesaria para tener una buena digestión.

3-GOMAS VEGETALES:Son productos que se utilizan como espesantes o gelificantes en diversos productos.

-SE OBTIENEN: 

a) SUBPRODUCTOS VEGETALES(CÁSCARAS Y SEMILLAS): Se obtienen pertinas, las peptinas están presentes en frutas(cítricos, manzana,membrillo)
b) ALGAS: Alginatos,Carragenas,agar-agar.
c)DERIVADOS DE SEMILLAS: Goma de guar
d) EXUDADOS DE PLANTAS: Goma arábigo

USOS Y APLICACIONES DE LOS CARBOHIDRATOS EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA:

-Panificación       -postres         -dulces          -helados 
-bebidas (carbonatadas, no carbonatadas y concentrados)
-jugos         -botanas            -congelados 
-lácteos (yogur ,leche,crema,queso)            -conservas (enlatados)        -sopas         -café            -productos deshidratados       -chocolate

-También se encuentran los carbohidratos en las industrias : farmacéuticas, papeleras agricultoras,textiles, en plásticos biodegradables y en la química