Los hidratos de carbono tambin llamados glcidos o carbohidratos, tienen en su composicin molculas de carbono, hidrgeno y oxgeno.

Los glcidos responde a la frmula Cn(H2O)n, entrando el H y O en proporcin adecuada para forma agua de ah el nombre de hidratos de carbono.

Son la fuente preferida de energa del cuerpo humano. Los msculos, el cerebro y otros tejidos como el hgado se basan en un aporte continuo de carbohidratos para satisfacer las demandas de energa del organismo.

En la alimentacin humana, los glcidos son la fuente principal de aporte energtico, el 50-60% de las caloras son los hidratos de carbono. Clasificacin de los carbohidratosLas unidades ms simples de carbohidratos se llaman monosacridos; aquellos que contienen entre dos y diez de estas unidades se llaman oligosacridos y los hidratos de carbono que se componen de ms de diez monosacridos, polisacridos.

CLASIFICACION DE LOS CARBOHIDRATOS CARBOHIDRATOS

MONOSACARIDOS

OLIGOSACARIDOS

POLISACARIDOS

ALDOSAS

CETOSAS DISACARIDOS

TRIOSOSAS TETROSAS PENTOSAS HEXOSAS

TRISACARIDOS A DECASACARIDOS

Monosacridos Son la unidades ms sencillas de los carbohidratos. a) Clasificacin Los monosacridos se clasifican en base a dos criterios: 1.Grupo funcional 2.Nmero de tomos de carbono En base al grupo funcional los monosacridos se clasifican en dos grupos: Aldosas: Contienen en su estructura un grupo formilo (grupo de aldehdos). Cetosas: Contienen en su estructura un grupo oxo o ceto (grupo de cetonas). Ejemplos:

Los monosacridos forman estructuras cclicas al cerrarse la cadena abierta. Ejemplo:

Por el nmero de tomos de carbono los monosacridos se clasifican en: Tipo Triosa Tetrosa Pentosas Hexosa Nmero de tomos de carbono 3 4 5 6 Ejemplo Gliceraldehdo Eritrosa Ribosa Fructosa

La estructura contiene varios grupos hidroxilos y un grupo carbonilo. El sufijo que se utiliza al referirnos a ellos es "osa". Una hexosa es por tanto, un monosacrido de seis tomos de carbono. Si el carbonilo se presenta como aldehdo ser una aldohexosa y si se presenta de forma similar a una cetona, diremos es una cetohexosa. La mayora de los monosacridos naturales son pentosas o hexosas.

Pentosa Hexosa Hexosa Aldopentosa Aldohexosa Cetohexosa

Para representar estructuras de carbohidratos, se utiliza una representacin abreviada, las frmulas de proyeccin de Fischer. Las frmulas de proyeccin de Fischer, resultan cmodas para representar estructuras y por tanto, se continan utilizando, igual que el convenio de clasificar los carbohidratos como pertenecientes a las familias D o L. Digamos D(+) gliceraldehido, D porque el OH est a la derecha y el signo (+) se refiere solo a la rotacin de luz polarizada, es una molcula dextrgira. As un carbohidrato que presenta el OH del estereocentro ms alejado del carbonilo a la derecha, se clasifica como D. si estuviera a la izquierda, se clasifica como perteneciente a la familia L o serie L. Algunas aldopentosas naturales:

D-Ribosa 2- dexoxi-D-Xilosa D-Arabinosa D-ribosa La ribosa y la dexoxiribosa forman parte de los cidos nucleicos. El prefijo "dexoxi" se refiere a que este monosacrido contiene menos tomos de oxgeno que lo comn, incumple con la frmula Cn(H20)n. La glucosa tambin recibe el nombre de dextrosa por ser dextrorrotatoria (D(+)-Glucosa)

Ciclacin de los monosacridos Por ataque nucleoflico de los electrones del oxgeno hidroxlico, sobre el carbono carbonlico, las aldosas o cetosas, de cuatro, cinco y seis tomos de carbono formas estructura cclicas hemiacetlicas.

La estructura cclica posee un carbono hemiacetlico, a l estn unidos, un hidrgeno, un hidroxilo, un grupo R-O- y un grupo R. En solucin acuosa el equilibrio es muy favorable a la forma cclica. Las aldopentosas se convierten en formas hemiacetlicas cclicas, por reaccin entre su grupo carbonilo y los hidroxilos situados en los C4 y en C5. De esto resultan anillos de 5 y seis miembros. Lo mismo ocurre con las aldohexosas, aunque estas forman preferentemente ciclos o anillos de seis miembros. Muy importante es tener en cuenta que el grupo carbonilo es plano, puede recibir el ataque nucleoflico del hidroxilo por cualquiera de sus dos caras, el carbono carbonlico se convirti en un estereocentro tetradrico, la ciclacin ha generado dos nuevos diasteroismeros que se denominan anmeros, son los anmeros y y el nuevo estereocentro se llama el carbono anomerico.

En solucin acuosa, la forma abierta de la D-ribosa, permanece en equilibrio con cuatro formas cclicas: Reaccin del OH del C4 con el C=O Dos anillos de cinco miembros. Reaccin del OH del C5 con el C=O Dos anillos de seis miembros. Un monosacrido formando anillos de cinco miembros, se dice que es una furanosa, si es de seis miembros se dice que es una piranosa. Las denominaciones provienen de los heterociclos furano y pirano.

Representacin de lo que ocurre en solucin acuosa de la D-ribosa, utilizando las frmulas de Fischer-Tollens, en los que se alargan los enlaces del tomo de oxgeno.

frmulas perspectivas de Haworth Primero: Se representa un anillo de seis miembros con el oxgeno a la derecha y arriba. Luego: Si es un monosacrido que pertenece a la familia D, el grupo terminal, en la glucosa y otras aldohexosas o cetohexosas CH2OH, se representa arriba del anillo y si fuera de la familia L, se representa abajo:

Ahora: Todos los hidroxilos que en una estructura de Fischer estn a la derecha, en la frmula perspectiva de Haworth se representan abajo y todos los hidroxilos que en la representacin de Fischer estn a la izquierda, en la de Haworth se representarn arriba del ciclo o anillo, los tomos de hidrgeno no se representan.

Las furanosas con sus anillos de 5 miembros son casi planas, para las piranosas, an ms acorde con la realidad, son las denominadas frmulas o estructuras conformacionales, las piranosas presentan estructuras de silla.

En la estructura conformacional, los sustituyentes que quedan arriba en la frmula de Haworth, se sitan arriba en esta tambin y los que quedan abajo en la frmula de Haworth, se colocan abajo en la conformacional.

Reacciones del grupo carbonilo Oxidacin. Las aldosas reciben el nombre genrico de "azcares reductores", reducen oxidantes suaves como los reactivos de Tollens (espejo de plata), Fehling y Benedit (Pp. Rojizo de Cu2O). Todo esto se debe a la presencia de la estructura abierta en el equilibrio de la ciclacin. Un monosacrido con el C1 oxidado a carboxilo, recibe el nombre de cido Aldnico.

D-glucosa lnea ondulada forma abierta anin de un cido ( , o mezcla) ald nico o glic nico

Complejo trtaro-cprico cido R. de Fehling aldnico o glicnico Los tres reactivos, Tollens, Fehling y Bnedic, son bsicos, por lo que las cetosas, tambin los reducen, pues en medio alcalino, estn en equilibrio con dos aldosas epmericas a travs de un Enodiol intermediario.

Reacciones de los grupos hidroxilos Acilacin. Los grupos hidroxilos de los monosacridos, se pueden esterificar. Por ejemplo tratando la glucosa u otra hexosa con anhdrido actico, se pueden obtener los derivados pentacetilados estereoisomricos, el o el . El curso estereoqumico de la reaccin, depende de los catalizadores y otras condiciones.

Estereoqumica de los monosacridos Los trminos dextrgira o levgira, refieren a las propiedades que presentan los carbohidratos en disolucin de originar un giro en el plano de vibracin de la luz polarizada, bien hacia la derecha o hacia la izquierda. En el primer caso se denominan dextrorrotatorias y en el segundo levorrortatorias. Estos compuestos que presentan esta propiedad son ptimamente activos y el fenmeno se conoce como actividad ptica, (ismeros pticos, estereoismeros).

La luz polarizada. La luz polarizada es un fenmeno electromagntico. Un rayo de luz consiste en dos campos oscilantes mutuamente perpendiculares: un campo elctrico y un campo magntico.

Si se pudiera observar un rayo de luz ordinaria en un extremo, pudiramos ver que los planos en los cuales la oscilacin elctrica se produce, estn en todas direcciones y perpendiculares a la direccin de la propagacin. Cuando la luz ordinaria pasa a traves de un polarizador, el polarizador interacta con el campo elctrico de forma tal que en el campo elctrico de la luz que emerge del polarizador (y el campo magntico asociado a l) est oscilando en un plano. Tal luz es llamada luz polarizada en un plano.

El polarmetro es el equipo que se utiliza para determinar actividad ptica. Fuente de luz Polarizador Tubo con la muestra Analizador Si el analizador rota en el sentido de las agujas del reloj se dice que es (+) y si lo hace en sentido contrario es negativa (-).

(+) dextrorrotatoria

(-) levororrotatoria

Disacridos Los disacridos estn formados por dos molculas de monosacridos que pueden ser iguales o diferentes. Los disacridos no se utilizan como tales en el organismo, sino que ste los convierte a glucosa. En este proceso participa una enzima especfica para cada disacrido, lo rompen y se producen los monosacridos que los forman. Los tres disacridos sealados tienen la misma frmula molecular C11H22O11, por lo tanto son ismeros.

Enlace glicosdico Es un ter formado en el hidroxilo hemiacetlico y se clasifica bajo la denominacin de Glicsido. Un carbono hemiacetlico, es aquel al que estn unidos, un hidrgeno, un hidroxilo, un grupo R-O- y un grupo R. Un glicsido ser:

Donde R" puede ser un carbohidrato u otro tipo de molcula que no es un carbohidrato (la porcin que no es azcar se le llama aglicn). En los disacridos existe unin glicosdica, entre dos monosacridos. En ellos es importante saber: cmo se verifica esta unin, a dnde, en qu posicin est situado el enlace. Una unin muy comn es la 1-4, quiere decir, estn comprometidos en el enlace, el C1, carbono anomrico de una unidad y el C4 de la otra unidad.

PROPIEDADES Son solubles en agua. Poco solubles en alcohol y ms solubles en alcohol 70%. Los grupos OH, le proporcionan solubilidad en agua, as como la capacidad de formar steres. Por oxidacin del OH terminal producen los cidos urnicos y por reduccin dan lugar a desoxiazucares. Por el C=O, tienen propiedades reductoras, reduce el Fehling, nitrato de plata. Por reduccin del C=O se forman polialcoholes o itoles, pueden formar oxazonas, as como hemiacetales. Los azucares en disolucin estn en forma cclica, formando hemiacetales de forma que el H de un grupo OH se une al carbonilo. Presentan el fenomeno de la mutorrotacin (estabilizacin del poder rotatorio). Por ciclarse dan lugar a dos formas: piranosa (6 tomos) y furanosa (5 tomos). Segn el poder rotatorio pueden ser levgiras (-) L; o dextrgiras (+) D. Para la configuracin se toma como referencia el monosacrido ms sencillo

PROPIEDADES QUIMICAS Y FISICAS MONO Y DISACRIDOS SOLUBILIDAD: MUY SOLUBLES EN AGUA MENOS SOLUBLES EN ETANOL ALGO SOLUBLES EN ETANOL CON AGUA CALIENTE INSOLUBLES EN SOLVENTES ORGNICOS (EXCEPTO PIRIDINA)

IMPORTANCIA DE LA SOLUBILIDAD DE LOS CARBOHIDRATOS INFLUYE EN LA HABILIDAD PARA REALIZAR DETERMINACIONES DE DENSIDAD. EXISTE RELACIN ENTRE SU DENSIDAD Y SU CONCENTRACIN

NDICE DE REFRACCIN DE LOS CARBOHIDRATOS MUY TIL PARA DETERMINAR SU CONCENTRACIN. EXACTO SLO PARA SOLUCIONES DE PURA SACAROSA. AMPLIAMENTE USADO PARA APROXIMAR VALORES PARA OTRAS SOLUCIONES AZUCARADAS. ROTACIN PTICA DE LOS CARBOHIDRATOS FACILITA AL MTODO PARA MEDIR LA CONCENTRACIN DEL AZCAR EN SOLUCIN. MTODO BASADO EN MEDICIONES POLARIMTRICAS. GENERALMENTE UTILIZADO CON SACAROSA Y ALMIDN. PROPIEDADES REDUCTORAS DEL GRUPO CETO O ALDEHDO EL GRUPO CETO O ALDEHDO REDUCIRN SOLUCIONES ALCALINAS DE SALES METLICAS AL METAL XIDO O LIBRE. LA REACCIN ENTRE EL AZCAR Y EL SULFATO CPRICO NO ES ESTEQUIOMTRICA Y PROPORCIONA XIDO CUPROSO MUY DEPENDIENTE DE LAS CONDICIONES DE LA REACCIN.

REACCIONES DE CONDENSACIN DE LOS CARBOHIDRATOS MONOSACRIDOS + CIDO FUERTE + CALOR SUBSTANCIAS QUE SE CONDENSAN CON REACTIVOS (E.G. FENOL) PARA PROPORCIONAR COMPLEJOS COLOREADOS. PRDIDA DE AGUA Y FORMACIN DE DERIVATIVOS DEL FURFURAL. (SE DEBE CONTROLAR LA FUERZA DEL CIDO, EL TIEMPO Y LA VELOCIDAD DE CALENTAMIENTO) REACCIONES DE SUSTITUCIN DE LOS CARBOHIDRATOS FORMACIN DE TER (E.G. METIL TERES) ESTERIFICACIN (E.G. ACDETATOS DE ALDITOL) IMPORTANTES EN LA PREPARACIN DE DERIVADOS VOLTILES PARA LA CROMATOGRAFA GAS-LQUIDO.

PARDEAMIENTO NO ENZIMTICO REACCIN DE MAILLARD Se trata de un conjunto complejo de reacciones qumicas que se producen entre las protenas y los azcares reductores que se dan al calentar (no es necesario que sea a temperaturas muy altas) los alimentos o mezclas similares Tcnicamente la reaccin de Maillard es la glicacin no enzimtica de las protenas, es decir, una modificacin protenica que se produce por el cambio qumico de los aminocidos que las constituyen.

Se define tambin como una especie de caramelizacin de los alimentos y como la reaccin que proporciona el color tostado de la carne durante el proceso de coccin. Se forman compuestos coloreados, obscuros, con textura, aroma y sabor caractersticos.

Factores que influyen en la reaccin SUSTRATOS -AMINOACIDOS LIBRES, AMINOACIDOS EN PROTENAS (Lys, Arg, His, Trp), VITAMINA B1 (Tiamina). -AZCARES REDUCTORES, SACAROSA (se puede hidrolizar). -VITAMINA B6 (PIRIDOXAL). TEMPERATURA -A mayor temperatura, mayor velocidad de la reaccin de Maillard. aw -La velocidad de la reaccin de Maillard es mxima entre 0.6 0.7 pH - La velocidad mxima de reaccin se da entre pH 6 8.

Reaccion: Partiendo de la glucosa y suponiendo que reacciona con una Lys, el compuesto de Amadori, que es una cetosamina, se llamar: FRUCTOSIL LISINA A partir de la formacin del producto de Amadori se pierde la Lys porque no se puede romper la unin Lys HC Esta reaccin es buscada en ciertos alimentos como el caf, cerveza, pan, carne y pollo debido a los sabores que les otorgan.

Produccin de color y aromas Molculas voltiles aromticas: MALTOL ISOMALTOL ETILMALTOL - FURANONAS LACTONAS STERES Son potenciadores de sabor dulce Compuestos amina azcares Melanoidinas Consecuencias: Disminucin de la calidad proteica por destruccin de lisina y otros aminocidos. Disminucin de la biodisponibilidad de vitaminas (B1, B6). Podran formarse compuestos con potencial accin carconognica. (imidazoquinolina e imidazoquinaxolina) Podra formarse acrilamida (txica) a partir de Asparragina en alimentos con alta cantidad de almidn. (sin efectos en animales)

PARDEAMIENTO NO ENZIMTICO CARAMELIZACIN Es una serie compleja de reacciones que comienza cuando los azcares se calientan por encima de los 150 C. Aunque es frecuente partir de sacarosa, que por accin del calor se hidroliza y se descompone en glucosa y fructosa, reacciones muy similares tienen lugar a partir de otros azcares o de mezclas de varios. Compuestos de bajo peso molecular, formados por deshidratacin y ciclacin. Muchos de ellos son voltiles y responsables del olor y sabor tpicos del caramelo. Tambin aparecen HMF e hidroxiacetil-furano (HAF) que al polimerizar dan los colores caractersticos.

Qumica de la caramelizacin Mediante el proceso de caramelizacin se generarn:

Polmeros de azcares de tipo muy variado y complejo. Son polidextrosas, oligosacridos de glucosa. Sin embargo los productos ms tpicos de la caramelizacin son los dianhdridos de fructosa (DAF) o mixtos de fructosa. El intervalo de temperatura en el que se produce una caramelizacin correcta es bastante estrecho. A partir de 170 C, empieza la aparicin de sustancias amargas como consecuencia del comienzo de la carbonizacin.

Polisacridos

Son los carbohidratos ms complejos formados por muchas unidades de monosacridos. La masa molecular de los polisacridos es de miles de gramos / mol. PROPIEDADES DE LOS POLISACRIDOS SOLUBILIDAD.VARA ENORMEMENTE DEXTRINAS (ALMIDONES DE VARIAS COMPOSICIONES PARCIALMENTE HIDROLIZADOS) AMILOPECTINA Y GLUCGENO.- SE DISPERSAN PARCIALMENTE EN AGUA CALIENTE. SUBSTANCIAS PCTICAS.- SOLUBLES EN AGUA CALIENTE A MENOS QUE CONSTITUYAN UN COMPLEJO CON Ca. GOMAS, MUCLAGOS, ARABINOXILANOS, -GLUCANOS.- SOLUBLES EN AGUA CELULOSA, ALGUNOS MANANOS Y XILANOS, HEMICELULOSA.- INSOLUBLES EN AGUA. EN GENERAL LOS POLISACRIDOS SON INSOLUBLES EN ALCOHOLES ACUOSOS CON CONCENTRACIONES POR ARRIBA DE 75 A 80% (v/v).

FORMACIN DE COMPLEJOS DE LOS POLISACRIDOS EL ALMIDN FORMA UN COMPLEJO INSOLUBLE CON EL YODO EN SOLUCIN DE NaCl/KI. LOS POLISACRIDOS SULFATADOS DE LAS ALGAS DE TIPO CARRAGENO FORMAN COMPLEJOS CON LOS COMPUESTOS CUATERNARIOS DE AMONIO HIDRLISIS DE LOS POLISACRIDOS LA MAYORA DE LOS POLISACRIDOS SON SUJETOS A LA HIDRLISIS EN PRESENCIA DE CIDOS DILUIDOS. LA MAYORA DE LOS COMPONENTES DE LA HIDRLISIS SON ESTABLES EN LOS CIDOS DILUIDOS (EXCEPTO LA FRUCTOSA Y TAL VEZ LA ARABINOSA) LA CELULOSA ES MUY ESTABLE A LA HIDRLISIS CIDA (SE NECESITAN 72% (p/p) DE H2SO4 PARA DEGRADARLA) LOS RESIDUOS DE CIDO URNICO DE UN POLISACRIDO CONFIEREN ESTABILIDAD EN EL ENLACE GLUCOSDICO ADYACENTE. LA MAYORA DE LOS RESIDUOS DE CIDO URNICO SE LIBERAN EN COMBINACIN CON OTRO RESIDUO, PRODUCIENDO UN DISACRIDO EXTREMADAMENTE RESISTENTE A LA HIDRLISIS CIDA.

Se pueden distinguir dos grandes grupos de carbohidratos:

a) Simples o de absorcin rpidaMonosacridos: son los hidratos de carbono ms sencillos, y estn constituidos por una sola unidad bsica (polihidroxialdehdo o polihidroxicetona). - Glucosa; se encuentra en pequeas cantidades en las frutas y hortalizas y es relativamente abundante en las uvas. La mayora de los hidratos de carbono de los alimentos se transforman en glucosa tras la digestin. - Fructosa o levulosa; abundante en algunos alimentos vegetales, en especial en las frutas. La glucosa y la fructosa son los dos monosacridos principales de la miel. Es el hidrato de carbono ms dulce. - Galactosa; no se encuentra en estado libre en ningn alimento, pero forma parte de la lactosa de la leche junto con una molcula de glucosa. - Ribosa y desoxirribosa; forman parte del material gentico (ARN y ADN).

Oligosacridos: constituidos por cadenas cortas de monosacridos. Dentro de los oligosacridos, los ms importantes son los disacridos, formados por dos molculas de monosacridos. - Sacarosa o sucrosa; est constituida por una molcula de glucosa y otra de fructosa. Se obtiene de la caa de azcar y de la remolacha azucarera. Tambin se encuentra en menor proporcin en las frutas y en algunas races como la zanahoria. Es el azcar comn que se utiliza para endulzar los platos y para la elaboracin de productos de pastelera y como edulcorante de bebidas refrescantes, etc. - Lactosa; compuesta por una molcula de glucosa y una de galactosa. Se encuentra solo en la leche y derivados lcteos. - Maltosa; formada por dos molculas de glucosa. Se le conoce tambin con el nombre de azcar de malta

b) Complejos de absorcin lenta - Almidn; es un polisacrido de reserva de origen vegetal y est formado por muchas molculas de glucosa unidas entre s, formando cadenas lineales (amilosa) o ramificadas (amilopectina). Es el hidrato de carbono ms abndate en alimentacin y se encuentra en los granos de los cereales y en los productos elaborados a partir de ellos, como el pan, la pasta, la galletera, etc. Tambin abunda en los tubrculos, en leguminosas y en pequeas cantidades en otras partes de las plantas. - Glucgeno; es un polisacrido de reserva de origen animal que se almacena en el hgado y en el msculo. - Fibra diettica; entre los que se incluyen, celulosa, hemicelulosa, pectina, gomas y muclagos. A diferencia de los anteriores, los distintos tipos de fibra son un polisacridos no digeribles ni absorbibles en el organismo humano. Todos estos componentes de la fibra tienen en comn que son partes integrantes de las estructuras de las plantas y que el aparato digestivo humano no puede digerirlos, aunque la flora bacteriana del colon puede degradar gran parte de ellos dando lugar a compuestos que pueden absorberse.