La química de los alimentos. Edulcorantes nutritivos.

Los Hidratos de carbono o carbohidratos son sustancias que dan sabor dulce, aportan calorías (4 Kcal/g) y además actúan como conservantes. A este grupo pertenecen la glucosa, la fructosa, la sacarosa, la lactosa, la maltosa, la galactosa y el azúcar invertido. Estructuralmente, estos compuestos están formados por una o más unidades de monosacárido. En función de la cantidad de unidades por las que esté formado el carbohidrato recibe el nombre de monosacárido (una unidad); disacáridos (2 unidades); oligosacáridos (entre 2 y 20 unidades) y, polisacáridos (más de 20 unidades).

La glucosa o dextrosa es un monosacárico de 6 átomos de carbono y se encuentra mayoritariamente en su forma hemiacetálica formando un anillo de 6 miembros con un átomo de oxígeno. Es el azúcar más frecuente en la naturaleza y es la principal fuente de energía para el organismo. Suministra energía de forma rápida, lo cual es aprovechado con frecuencia por los deportistas. Se obtiene, principalmente, mediante hidrólisis del almidón de maíz. En los alimentos abunda en frutas y verduras, también en la miel, pero normalmente no se encuentra libre sino formando parte de la estructura de la sacarosa, de la lactosa o del almidón. Su poder edulcorante es entre 0’5 y 0’8 (el poder edulcorante de la sacarosa es 1’0).

Estructura de la glucosa entre la forma abierta (D-(+)-Glucosa) y las formas hemiacetálicas (α-D-(+)-Glucopiranosa y β-D-(+)-Glucopiranosa)

La fructosa o levulosa también es un monosacárido de 6 átomos de carbono, pero presenta una estructura de anillo de 5 miembros. Su fuente de obtención es por hidrólisis ácida de la sacarosa o del almidón, siendo en este último caso con una posterior isomerización. Se utiliza como sustitutivo del azúcar debido a que se absorbe más lentamente y es degradado por un mecanismo independiente de la insulina, por lo que es muy utilizado en dietas para diabéticos. Además tiene un aporte menor de calorías que el azúcar común por lo que lo hace óptimo como producto dietético. Se encuentra principalmente en las frutas y en la miel. PE = 1’2-1’5.

La sacarosa es un disacárido constituido por glucosa y fructosa. Es el denominado azúcar común. Se extrae, principalmente, de la caña de azúcar, tan abundante en las regiones tropicales. También se aísla de la remolacha azucarera predominante en Europa. Así mismo se aprovecha tanto el arce, árbol muy abundante en Canadá, como las palmeras y el mijo azucarero. Como resultado de la hidrólisis enzimática, denominada inversión, o por hidrólisis ácida de la sacarosa se obtiene el denominado azúcar invertido, muy utilizado en repostería. PE = 1.

Distintas representaciones de la molécula de sacarosa

La lactosa es un disacárido compuesto por galactosa y glucosa. Se obtiene del suero de leche. Está presente exclusivamente en la leche y sus derivados. Hay personas que presentan intolerancia a la lactosa ya que carecen de la enzima lactasa responsable de la degradación de la lactosa. PE = 0’2

La maltosa también es un disacárido pero en este caso formado por dos unidades de glucosa. Se obtiene de la malta de cebada y se utiliza en la obtención de la cerveza. Presenta un sabor poco dulce y malteado. PE = 0’5.

Los polioles son los llamados sustitutos del azúcar y se elaboran a partir de los azúcares mediante hidrogenación. Se absorben de forma retardada y de manera parcial, por lo que el organismo no los emplea en su totalidad para la obtención de energía. Aportan 2,4 Kcal/g lo que hace que se utilicen en alimentos bajos en calorías. Se recomienda no sobrepasar la ingesta de 20 g/día ya que pueden producir un efecto laxante. Poseen un poder edulcorante menor que la sacarosa. Los más utilizados en alimentación son: sorbitol, xilitol y manitol, sintetizados por hidrogenación a partir de monosacáridos glucosa, xilosa y manosa respectivamente. También se pueden extraer de manera natural. Como productos de síntesis contamos con el isomaltol (comercialmente llamado palatinit), el maltitol y el lactitol formados a partir de los disacáridos isomaltosa, maltosa y lactosa, respectivamente.

El sorbitol se encuentra en la naturaleza en el serbal. También se obtiene por hidrogenación catalítica o reducción electrolítica de la glucosa. El sorbitol es directamente asimilable por el organismo, por lo que se utiliza como excipiente en jarabes y medicamentos, principalmente, y, por tanto, es adecuado para diabéticos. Se emplea para cocinar y en repostería ya que es más estable a la temperatura que el azúcar. PE = 0,5.

El xilitol se obtiene a partir de la hidrogenación de la xilosa presentes en el serrín, la paja, la cáscara de avena o la madera de haya. Debido a su laborioso proceso de obtención es una sustancia de elevado coste. Se utiliza sobre todo en confituras y, en pastas dentífricas y chicles aprovechando la sensación de frescor que aporta. PE = 1.

El manitol se encuentra de manera abundante en vegetales. Se obtiene por epimerización de la glucosa a manosa y posterior hidrogenación catalítica o reducción electrolítica. No es una sustancia asimilable, de hecho se utiliza por vía oral como laxante, incluso está indicado para uso pediátrico. También se utiliza como excipiente en preparados farmacéuticos. PE = 0,6.

Esta entrada es una participación de Educación Química  en la V Edición del Carnaval de Química organizado por Scientia.

http://scientia1.wordpress.com/2011/05/24/v-edicion-del-carnaval-de-la-quimica/

Yolanda Pérez

Universidad Rey Juan Carlos

yolanda.cortes@urjc.es