CARBOHIDRATOSAndrés Mauricio Vivas Aguirre

Análisis de Muestras Químicas

CONTENIDO

1. Definición y Composición de los Carbohidratos

2. Tipos de Carbohidratos Monosacáridos Disacáridos Polisacáridos

3. Metabolismo de los Carbohidratos Gluconeogenesis La regulación de la Glucemia Los Controles Hormonales

4. La Función de los Carbohidratos en el Cuerpo Fibra de la Dieta Alimentaria Características de la Fibra alimentaria Contenido en los Alimentos Recomendaciones e Ingestión

DEFINICION Y COMPOSICION DE LOS CARBOHIDRATOS

Los carbohidratos son compuestos orgánicos que están constituidos por el Carbono, el Hidrogeno y el Oxigeno (CnH2nOn). Estos se encuentran en azucares simples hasta polímeros complejos cada uno conteniendo átomos de carbono. Las hexosas y las pentosas tienen gran importancia en la nutrición.La composición de los carbohidratos es muy importante ya que la mayor parte de la energía necesaria para el movimiento, el trabajo y la vida de todos los organismos se desarrolla por medio de los carbohidratos.

Fig. Nº1 Síntesis de carbohidratos en la vida de las plantas

Los carbohidratos sintetizados en las hojas se utilizan como la base para formar variedad de formas de carbohidratos complejos y otros compuestos orgánicos. Se podría decir que el sol es principal portador de energía para toda la materia viviente. Los carbohidratos y otros compuestos orgánicos se metabolizan con la adición de oxigeno, esto con el fin de recuperar la energía encerrada. De esta manera se forma el Dióxido de Carbono y el Agua que quedan a disposición para ser captados en las hojas e iniciar nuevamente el ciclo.

Cuando los animales los consumen, estas formas también constituyen la base de la vida animal. Esto ocurre no solo en animales y plantas si no también en los seres humanos y en si en todos los seres vivos, los carbohidratos en el ser humano constituyen la principal fuente de alimento del hombre y también contribuye a la producción más alta de energía.

TIPOS DE CARBOHIDRATOS

Existen variedad de carbohidratos, estos se clasifican desde la glucosa hasta los de complejidad creciente, se relacionan con los sacáridos.

Los monosacáridos no pueden hidrolizarse a una forma más simple. Los disacáridos se hidrolizan para proporcionar dos moléculas de

monosacárido. Los oligosacáridos producen de tres a 10 unidades de monosacárido y los

polisacáridos proporcionan de 10 a 10000 unidades o más.

MONOSACARIDOSLos principales monosacáridos que se encuentran en los alimentos son la glucosa y la fructosa, estos pueden tener una estructura de cadena abierta o cerrada.

La Glucosa, se encuentra en las frutas, miel, jarabe de maíz, vegetales, productos dietéticos. Es el principal complejo que se forma por la hidrólisis de carbohidratos más complejos en el proceso de la digestión y la forma de azucar que se encuentra normalmente en el torrente sanguíneo. En las células se oxida como fuente de energía, en el hígado se almacena en forma de glucogeno y el sistema nervioso central solo se puede utilizar como principal combustible.

Fig. Nº2 Estructura de la Glucosa

La Fructosa, se encuentra junto con la glucosa en los azucares de las frutas y la miel, estos monosacáridos no se presentan libres en los alimentos, es el mas dulce de los azucares, actualmente las bebidas gaseosas se endulzan con fructosa en vez de la sacarosa, es posible elaborar grandes cantidades de fructosa apartir del almidón y como se menciono anteriormente se utiliza comercialmente en edulcolorantes, como el jarabe de maíz rico en fructosa.

Fig. Nº3 Estructura de la FructosaDISACARIDOS

Existen tres disacáridos comunes consisten en dos moléculas de monosacárido, una de ellas glucosa.

Fig. Nº4 Estructura de la glucosa y fructosa

Sacarosa = glucosa y fructosa Maltosa = glucosa y glucosaLactosa = glucosa y galactosa

La sacarosa, se encuentra principalmente en la caña de azucar, remolacha, melasa, jarabe y azucar de arce, también en frutas, vegetales y la miel. Cuando la sacarosa la hidrolizan con enzimas digestivas se convierte a una mezcla de partes iguales de glucosa y fructosa. Esta combinación llamada azucar invertida se utiliza en mezclas de azucares comerciales como los caramelos y dulces.

Fig. Nº5 Uso de la Sacarosa en azucares comercialesLa maltosa, no se encuentra libre en la naturaleza, pero se suelen en encontrar en productos de malta o en cereales para el desayuno, esta se produce durante la digestión de enzimas que desdoblan grandes moléculas de almidón a fragmentos disacáridos que pueden segmentarse en dos moléculas de glucosa para facilitar su absorción, esto ocurre en la naturaleza cuando brota la semilla de un grano de cereal y sus encimas convierten el almidón del grano en maltoza.

Fig. Nº6 La malta de la cebada suele utilizarse como edulcoloranteen algunos productos.

La lactosa, es el principal azucar de la leche, se encuentra en productos sintéticos no se digiere se utiliza como laxante, es menos soluble que los otros disacáridos, por hidrólisis proporciona glucosa y galactosa. Es muy importante en personas que carecen de suficiente lactasa para hidrolizarla con eficiencia y en niños pequeños que nacen sin la enzima hepática que convierte la galactosa en glucosa.

Fig. Nº 7 personas que carecen de suficiente lactasa

POLISACARIDOSLos principales polisacáridos de interés en la nutrición como el almidón, dextrina, glucogeno y celulosa son uniones de unidades de glucosa que solo difieren en el tipo de enlace. Los polisacáridos son menos solubles y más estables que los azúcares mas simples, algunos polisacáridos son digeribles y otros no, el almidón y el glucogeno se digieren por completo.

El almidón, se encuentra únicamente en las plantas, este se presenta en forma de amilosa y en forma de amilopectina, la proporción de cada forma determina la naturaleza del almidón, que es típica para cada especie vegetal. Al calentarlos causan inflamación de los gránulos que se mezclan para formar un gel que reblandece y rompe las células para que el almidón este disponible para procesos digestivos enzimáticos. Se utiliza en alimentos comerciales como salsas para ensaladas, sopas enlatadas, comida para bebes, pudines enlatados.

Fig. Nº8 El almidón de los alimentos modificados es un agente popular de espesamiento que se utiliza en alimentos comerciales preparados

Las dextrinas, son productos intermedios que ocurren en la hidrólisis del almidón, este se forma durante el proceso de la digestión y también como el resultado de diversos procesos comerciales. Una de las propiedades principales es que a medida que disminuyen de tamaño aumentan la solubilidad y la dulzura de las moléculas de sacáridos.

Fig. Nº9 El jarabe de maíz tiene un contenido alto en dextrinas

El glucogeno, es la forma de almacenamiento de carbohidratos en el hombre y los animales, es la principal fuente de glucosa y energía además se encuentra disponible con mayor facilidad, su cadena estructural es similar a la del almidón de las plantas, el glucogeno se almacena en el hígado y músculos. Las pequeñas cantidades de este en alimentos de animales se convierten en acido láctico antes de estar disponibles para el consumo.

Fig. Nº10 Glucogeno en el hígado y músculosLa celulosa, constituyen la estructura similar de las plantas, también se asemejan con el almidón, porque están constituidas por muchas moléculas de glucosa. La celulosa se encuentra en frutas y pulpa de vegetales como las cáscaras, tallos, hojas y recubrimiento externo de granos, semillas, leguminosas.

Fig. Nº11 Presencia de la Celulosa en Vegetales

METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS

Los carbohidratos llegan a las células en forma de glucosa, junto con cantidades minúsculas de otros monosacáridos. La mayor parte de la glucosa se oxida para satisfacer las necesidades de energía inmediatas a todos los tejidos. También parte de la glucosa se convierte en otros carbohidratos necesarios como ribosa, fructosa, desoxirribosa, glucosamina y galactosamina. El exceso de carbohidratos se convierte a glucogeno o ácidos grasos, que se almacenan posteriormente como triglicéridos en el tejido adiposo.

La galactosa se convierte en el hígado a difosfoglucosa de uridina que puede incorporarse al glucogeno y metabolizarse por las vías de la glucosa. El ingreso de la fructosa a las células no depende de la insulina ya que la fructosa puede convertirse en glucosa aumentando la glucemia si se encuentra en grandes cantidades.

La gluconeogenesis, es la formación de glucosa a partir de moléculas de sustancias no carbohidratos, como glicerol y los esqueletos de carbón de aminoácidos.

La regulación de la glucemia, diversos mecanismos conservan la gleucemia en una concentración notablemente constante, de 70 a 100mg/100ml de ayuno. A medida de que la glucosa de la sangre es captada por los tejidos esta se convierte continuamente el glucogeno hepático en glucosa y pasa hacia la sangre.

Fig Nº 12 Nombres en azul indican los sustratos de la vía, flechas en rojo las reacciones únicas de esta vía, flechas cortadas indican reacciones de la glucólisis, que van en contra de esta vía,

flechas en negrita indican la dirección de la gluconeogénesis.

Los Controles Hormonales, en las regulaciones de estas reacciones participan varias hormonas:

La Insulina, se produce en las células beta de los islotes del langerhans en el páncreas estas se denomina la hormona de los festines por que su liberación aumenta cuando la glucemia es elevada y en menor grado por la ingestión de proteínas o la venoclisis de aminoácidos o cuerpos cetonicos.

El Glucagon, producido por las células alfa de los islotes de langerhans, tiene un efecto opuesto al de la insulina porque aumenta la glucemia por incremento de la glucogenolisis y la gluconeogenesis y estimula la liberación de insulina por el páncreas.

La adrenalina, la hormona se produce en la medula suprarrenal favorece la descomposición del glucogeno hepático y muscular para formar glucosa

sanguínea y disminuye la liberación de insulina por el páncreas, aumentando así la glucemia.

Los glucocortiroides, hormonas esteroides que se elaboran en la corteza suprarrenal, estos también influyen en la glucemia al estimular la gluconeogenesis, estas hormonas reducen la utilización de la glucosa y también aumentan el índice al cual se convierten las proteínas en glucosa, contrarrestando así la acción de insulina.

La hipoglucemia grave, aumenta la secreción de tiroxina, se incrementa la glucogenolisis y la glucuneogenesis hepáticas, para originar un aumento de la concentración de la glucosa en la sangre.

La hormona del crecimiento, secretada por la hipófisis anterior también aumenta la glucemia incrementando la captación de aminoácidos y la síntesis de proteínas por todas las células, para así disminuir la captación celular de la glucosa e incrementar el uso de la grasa para energía.

Fig. N13 Molécula de la glucosa, ya que es el carbohidrato mas común metabolizado por casi todos los organismos conocidos

LA FUNCION DE LOS CARBOHIDRATOS EN EL CUERPO

Todos los carbohidratos en el cuerpo actúan principalmente en forma de glucosa, los carbohidratos como se menciona anteriormente es una fuente importante de energía. La glucosa es indispensable para conservar la integridad funcional del tejido nervioso además porque es la única fuente de energía del cerebro. Para el metabolismo normal de las grasas se requiere la presencia de carbohidratos.Cuando estos son insuficientes se requieren los primeros como energéticos en cantidades mayores de las que el cuerpo es capaz de procesar y su oxidación es incompleta. La acumulación resultante de productos intermedios ácidos pueden puede originar acidosis, y finalmente, desequilibrio de sodio y deshidratación.

Fibra de la Dieta Alimentaria: Las sustancias que se denominan fibra son compuestos de origen vegetal no disponibles como fuente de energía ya que las enzimas del intestino humano no pueden hidrolizarlas. La mayor parte de las sustancias que se denomina fibra son polisacáridos no almidones. Sin embargo la lignina, una sustancia leñosa que se encuentra en tallos, semillas y frutos vegetales, no es un carbohidrato si no un polímetro de alcoholes fenilpropilicos y ácidos.

Algunos almidones se han modificado por procesamientos caseros y comerciales, resisten a la acción enzimática y se denominan almidones resistentes. Suelen encontrarse en alimentos pero en cantidades muy pequeñas, se estima que los almidones también deben considerarse como parte de la fibra total.Características de la FibraPropiedades Físicas: Se clasifican en fibras solubles y fibras insolubles:Fibras Solubles, incluyen pectinas, gomas, mucílagos y algunas hemicelulosa, las pectinas se encuentran en frutas y vegetales especialmente en naranjas, manzanas y zanahorias, otras fibras se encuentran en legumbres y cebada. La influencia de las fibras solubles en fenómenos del tubo digestivo es que se relaciona con su capacidad para conservar agua y formar geles.Fibras Insolubles, consisten principalmente en celulosa y ciertas hemicelulosas, se encuentran en todo tipo de materia vegetal y proporcionan estructura a las plantas, su principal fuente la constituyen las capas de salvado de los granos de cereal. La lignina un material no carbohidratado que se incluye a veces en la determinación de la fibra, constituye una parte muy pequeña de la dieta y se encuentra en frutos con cáscaras y semillas comestibles. Propiedades Fisiológicas: Durante su transito por el tubo digestivo, las fibras alimentarias tienen una gran oportunidad de interactuar con los sustractos, efectores y productos de la digestión y también con varias otras sustancias que progresan hacia su absorción o evacuación. Si se considera la complejidad y variabilidad constante que caracteriza lo que es un campo de estudio relativamente reciente es comprensible que aun no puedan describirse con precisión alguna los resultados finales de estas asociaciones. Sin embargo, lo que se ha aprendido es importante en diversos estados patológicos.

Fig. Nº14 Contenido de la fibra según sus características y propiedades

Contenido en los Alimentos

La fibra alimentaria solo se encuentra en productos vegetales frutas, verduras, nueces y granos, las fuentes de mayor concentración de fibras alimentarias son los granos enteros, en especial el salvado del trigo. Debido a su gran contenido de agua, las frutas y verduras proporcionan menos fibra alimentaria que los granos y cereales más secos por granos de material ingerido. A continuación algunos alimentos con contenido de fibra alimentaria:Cereales: Rice Krispies 1g Avena 1g a 1.9g Wheaties 2g a 2.9g Casi todos 3g a 3.9g Bran Chex 4g a 4.9 g Corn Bran 5g a 5.9g

All Bran 6g

Recomendaciones e Ingestión

Aunque no se han establecido recomendaciones especificas de la cantidad de fibra alimentaria, varios grupos recomiendan que debe aumentarse su ingestión y que tal incremento debe comprender gran variedad de productos de grano entero, frutas y vegetales incluyendo legumbres. El exceso de fibra puede interferir con la absorción de calcio y zinc, en especial e niños y personas adultas.El National Cancer Institute recomienda una ingestión diaria de 20 a 30g con un maximo de 35.

Fig. Nº 15 Contenido de Fibra en Alimentos.