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

Curso de verano sobre la enseñanza de la química

La química, ciencia del siglo XXI. Una perspectiva química para descubrir nuestro entorno y nuestra esencia.

Curso de verano organizado por la Universidad del País Vasco en colaboración con la con la colaboración del Ayuntamiento de Donostia-San Sebastián, la Diputación Foral de Gipuzkoa, el Departamento de Educación, Universidades e Investigación del Gobierno Vasco y la Fundación BBVA. Se celebrará en las instalaciónes del Miramón Kutxaespacio de la Ciencia (Paseo Mikeletegi 43-45, San Sebastián) del 29 de junio al 1 de julio.

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El curso está dirigido especialemente a profesores (y futuros profesores) de química, con el objetivoi de aportarles nuevas experiencias, herramientas prácticas y estrategias más adecuadas y basadas en la práctica docente.

Otros objetivos generales del curso son:

1) Enfatizar que la Química es una ciencia tan experimental como social y que está presente en prácticamente todos los campos de nuestra vida. Destacando el papel fundamental que juega esta disciplina en el desarrollo científico y tecnológico, junto con la Física, la Matemática y la Biología, para comprender los adelantos del siglo que vivimos.

2)  Mostrar que la enseñanza de la química es fundamental para abordar problemas como el cambio climático mundial, ofrecer fuentes sostenibles de agua limpia, alimentos y energía y mantener un medio ambiente sano para el bienestar de todas las personas, alejándose de la idea de “química sintética” como algo antinatural.

3)  Reflexionar sobre la relación y el desarrollo que algunas competencias educativas generales como aprender a vivir responsablemente, aprender a aprender y a pensar, y otras básicas, como la competencia en cultura científica, tecnológica y de la salud, tienen con la Química, el Medioambiente y la Biodiversidad y con la formación integral de las personas.

El programa del curso y más información se puede descargar aquí.

http://udaikastaroak.i2basque.es/portal/images/CursosPDF/g1.pdf

Bernardo Herradón-G

CSIC

herradon@iqog.csic.es

La química de los alimentos. Definición y clasificación de edulcorantes.

Los edulcorantes son sustancias adicionadas cuya finalidad es aportar sabor dulce. El edulcorante más conocido es el azúcar común llamado también azúcar blanco o azúcar refinado o sacarosa. Debido a que un elevado consumo de azúcar puede favorecer la aparición de problemas como caries, sobrepeso, trastornos en el metabolismo de las grasas y diabetes, cada vez se sustituye más por otros productos sustitutivos del azúcar, y aditivos edulcorantes.

El valor calórico y poder edulcorante de los sustitutivos del azúcar son muy parecidos a los del azúcar. El poder edulcorante (PE) se define como: “gramos de sacarosa que hay que disolver en agua para obtener un líquido de igual sabor que la disolución de 1 g de edulcorante en el mismo volumen”.

La valoración cuali-cuantitativa del dulzor se basa en las percepciones que un grupo de catadores tienen en su lengua obteniéndose un valor promedio para dicha sensación. Los datos que se obtengan no se expresan en unidades absolutas, sino en valores relativos a un estándar arbitrariamente elegido. Se toma como referencia o patrón la sacarosa con un valor de 1.

Sin embargo, los aditivos edulcorantes se caracterizan por ser acalóricos, por no tener valor nutritivo y por contener un poder edulcorante bastante superior al de la sacarosa.

Clasificación

Desde el punto de vista de la estructura química, los edulcorantes se  clasifican en Edulcorantes que son Azúcares (EA) y Edulcorantes que No son Azúcares (ENA)

Dependiendo de su poder calórico, se clasifican en Edulcorantes nutritivos y Edulcorantes que no son nutritivos. Los edulcorantes nutritivos incluyen hidratos de carbono  (EA) y polioles (ENA). Los no nutritivos (ENA) se suelen denominar aditivos edulcorantes.

Nota: Continuará en un próximo artículo.

Yolanda Pérez

Universidad Rey Juan Carlos

yolanda.cortes@urjc.es

Química y alimentos

Un alimento es toda sustancia no venenosa, comestible o bebible que consta de componentes que pueden ingerirse, absorberse y utilizarse por el organismo para su mantenimiento y desarrollo.

Desde un punto de vista químico, los alimentos tienen la siguiente composición (en tipos de compuestos químicos):

1) Hidratos de carbono o sus constituyentes.

2) Grasas o sus constituyentes.

3) Proteínas o sus constituyentes.

4) Vitaminas o precursores con los que el organismo puede elaborarlas.

5) Sales minerales.

6) Agua.

Por lo tanto, todo lo que comemos es una mezcla de compuestos químicos.

Actualmente no existen problemas de producción de alimentos en el mundo; y si existe hambre en nuestro planeta es por un problema de distribución, en los que entran en juego intereses sociales, económicos, políticos, bélicos, etc.

A principios del siglo XIX, el filósofo Malthus (1766-1834)  hizo el pronóstico de que en unas décadas la humanidad iba a desaparecer por falta de alimentos. Evidentemente se equivocó.

A pesar de que la superficie de terreno cultivado es mucho menor que hace dos siglos, tenemos alimentos suficientes para alimentar a los habitantes de un problema superpoblado. La razón es que el terreno agrícola es ahora mucho más productivo, es capaz de producir mayores cosechas y estas no se pierden por  culpa de las plagas.

La química ha jugado un papel muy importante en este mayor rendimiento agrícola; proporcionando sustancias químicas que mejoran las cosechas (abonos, fertilizantes), supresores de plantas no productivas (herbicidas selectivos), protectores de plagas (plaguicidas, pesticidas) y aditivos para cosechas (quelantes de cationes).

Todas estas sustancias químicas tienen un papel beneficioso para el ser humano si se usan en la dosis adecuada (la que necesita la cosecha); si se usan en exceso, lo que no se necesita va a los distintos ecosistemas provocando problemas medioambientales.

Además, la química también ayuda a conocer las características del suelo, lo que permite una agricultura más racional. La química proporciona productos que cuidan la salud de nuestro ganado y acuicultura (nuestra principal fuente de proteínas) y purifica y potabiliza el agua.

También es importante destacar que actualmente podemos conservar los alimentos más tiempo y no dependemos, como en el pasado, de un consumo estacional y rápido. Esta situación permite racionalizar mejor la distribución de alimentos. Aunque en la antigüedad ya se conocían alguna manera de conservar alimentos (salmueras, salazones, ahumados, etc.), estos métodos modificaban su sabor y propiedades.  Actualmente disponemos de sustancias químicas más versátiles y con mejores propiedades para conservar alimentos durante más tiempo. Los conservantes son un tipo de aditivos alimentarios.

Un aditivo alimentario es una sustancias que se añade a los alimentos, sin propósito de cambiar su valor nutritivo, principalmente para alargar su periodo de conservación, para que sean más sanos, sepan mejor y tengan un aspecto más atractivo. Los aditivos se clasifican según su función en:

1) Colorantes: modifican el color.

2) Edulcorantes: modifican el sabor

3) Aromatizantes: modifican el olor.

4) Conservantes: impiden alteraciones químicas y biológicas.

5) Antioxidantes: evitan la oxidación de los componentes de alimentos.

6) Estabilizantes: mantienen la textura o confieren una estructura determinada.

7) Correctores de la acidez.

8) Potenciadores del sabor: refuerzan el sabor de otros compuestos presentes.

Los aditivos tienen un código formado por la letra E seguida de tres cifras (E-_ _ _). Aunque a veces se ha especulado que este sistema es oscuro para despistar al consumidor; su objetivo es el opuesto, pues sirve para que sepamos que aditivos tienen los alimentos que consumimos, independientemente del idioma en el que esté escrita la etiqueta o prospecto. La lista de aditivos alimentarios, y sus códigos corerspondientes, se puede descargar aquí.

Sobre el efecto para la salud de los aditivos alimentarios se podría hablar largo y tendido (quizás para futuros artículos en el blog); pero lo que es cierto es que todos los autorizados han tendido que pasar los registros de sanidad y/o consumo correspondientes en los distintos países. Otro asunto es que el uso y la producción masiva y/o descontrolada de algunos de ellos (por ejemplo, los colorantes) pueda ser perjudicial para la salud; pero para tener la certeza de la peligrosidad y/o inocuidad, habrá que seguir investigando; y los científicos del área de la ciencia de alimentos están dedicando muchos esfuerzos a esta tarea.

Más información.

Bernardo Herradón-G y Yolanda Pérez

CSIC y Universidad Rey Juan Carlos

herradon@iqog.csic.es

yolanda.cortes@urjc.es

La química y los alimentos

Un alimento es toda sustancia no venenosa, comestible o bebible que consta de componentes que pueden ingerirse, absorberse y utilizarse por el organismo para su mantenimiento y desarrollo.

Desde un punto de vista químico, los alimentos tienen la siguiente composición (en tipos de compuestos químicos):

1) Hidratos de carbono o sus constituyentes.

2) Grasas o sus constituyentes.

3) Proteínas o sus constituyentes.

4) Vitaminas o precursores con los que el organismo puede elaborarlas.

5) Sales minerales.

6) Agua.

Por lo tanto, todo lo que comemos es una mezcla de compuestos químicos.

Actualmente no existen problemas de producción de alimentos en el mundo; y si existe hambre en nuestro planeta es por un problema de distribución, en los que entran en juego intereses sociales, económicos, políticos, bélicos, etc.

A principios del siglo XIX, el filósofo Malthus (1766-1834)  hizo el pronóstico de que en unas décadas la humanidad iba a desaparecer por falta de alimentos. Evidentemente se equivocó.

A pesar de que la superficie de terreno cultivado es mucho menor que hace dos siglos, tenemos alimentos suficientes para alimentar a los habitantes de un problema superpoblado. La razón es que el terreno agrícola es ahora mucho más productivo, es capaz de producir mayores cosechas y estas no se pierden por  culpa de las plagas.

La química ha jugado un papel muy importante en este mayor rendimiento agrícola; proporcionando sustancias químicas que mejoran las cosechas (abonos, fertilizantes), supresores de plantas no productivas (herbicidas selectivos), protectores de plagas (plaguicidas, pesticidas) y aditivos para cosechas (quelantes de cationes).

Todas estas sustancias químicas tienen un papel beneficioso para el ser humano si se usan en la dosis adecuada (la que necesita la cosecha); si se usan en exceso, lo que no se necesita va a los distintos ecosistemas provocando problemas medioambientales.

Además, la química también ayuda a conocer las características del suelo, lo que permite una agricultura más racional. La química proporciona productos que cuidan la salud de nuestro ganado y acuicultura (nuestra principal fuente de proteínas) y purifica y potabiliza el agua.

También es importante destacar que actualmente podemos conservar los alimentos más tiempo y no dependemos, como en el pasado, de un consumo estacional y rápido. Esta situación permite racionalizar mejor la distribución de alimentos. Aunque en la antigüedad ya se conocían alguna manera de conservar alimentos (salmueras, salazones, ahumados, etc.), estos métodos modificaban su sabor y propiedades.  Actualmente disponemos de sustancias químicas más versátiles y con mejores propiedades para conservar alimentos durante más tiempo. Los conservantes son un tipo de aditivos alimentarios.

Un aditivo alimentario es una sustancias que se añade a los alimentos, sin propósito de cambiar su valor nutritivo, principalmente para alargar su periodo de conservación, para que sean más sanos, sepan mejor y tengan un aspecto más atractivo. Los aditivos se clasifican según su función en:

1) Colorantes: modifican el color.

2) Edulcorantes: modifican el sabor

3) Aromatizantes: modifican el olor.

4) Conservantes: impiden alteraciones químicas y biológicas.

5) Antioxidantes: evitan la oxidación de los componentes de alimentos.

6) Estabilizantes: mantienen la textura o confieren una estructura determinada.

7) Correctores de la acidez.

8) Potenciadores del sabor: refuerzan el sabor de otros compuestos presentes.

Los aditivos tienen un código formado por la letra E seguida de tres cifras (E-_ _ _). Aunque a veces se ha especulado que este sistema es oscuro para despistar al consumidor; su objetivo es el opuesto, pues sirve para que sepamos que aditivos tienen los alimentos que consumimos, independientemente del idioma en el que esté escrita la etiqueta o prospecto. La lista de aditivos alimentarios, y sus códigos corerspondientes, se puede descargar aquí.

Sobre el efecto para la salud de los aditivos alimentarios se podría hablar largo y tendido (quizás para futuros artículos en el blog); pero lo que es cierto es que todos los autorizados han tendido que pasar los registros de sanidad y/o consumo correspondientes en los distintos países. Otro asunto es que el uso y la producción masiva y/o descontrolada de algunos de ellos (por ejemplo, los colorantes) pueda ser perjudicial para la salud; pero para tener la certeza de la peligrosidad y/o inocuidad, habrá que seguir investigando; y los científicos del área de la ciencia de alimentos están dedicando muchos esfuerzos a esta tarea.

En los próximos días se publicarán tres entradas  en este blog sobre edulcorantes, escritos por la Dra. Yolanda Pérez de la Universidad Rey Juan Carlos.

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/

Bernardo Herradón-G y Yolanda Pérez

CSIC y Universidad Rey Juan Carlos

herradon@iqog.csic.es

yolanda.cortes@urjc.es

Análisis sobre la universidad y la ciencia españolas

Pablo Artal (profesor en la Universidad de Murcia) ha publicado en el diario EL PAÍS un análisis de la situación de la universidad española y su producción científca-tecnológica, haciendo propuestas para mejorar su situación.

Ninguna universidad española está entre las 200 del mundo y la mayoría están entre las posiciones 400 y 600. Esta situación es contraditoria con la publicitada novena posición española como país productor de ciencia. Hay que recordar que este último dato se refiere al número de publicaciones; mientras que el ranking de universidades tiene en cuenta otros factores, como el de la calidad y el impacto de nuestra producción científica; que, al menos en mi opinión (ya expresada ene este blog y en programas de radio, como A Hombros de Gigantes) es el principal déficit de la ciencia española.

En este contexto, el Profesor Artal escribe:

Pero lo importante de estos datos es simplemente constatar que si estamos tan mal colocados en los ranking es por que producimos una densidad de ciencia muy baja y con un impacto pequeño. Mi impresión personal es que una parte de las plantillas universitarias en España son productivas, y de hecho una pequeña parte incluso muy productiva, de manera comparable a colegas en universidades de primera, pero desgraciadamente una mayoría de personal improductivo hunde a nuestras universidades inexorablemente en los ranking.

El profesor Artal también propone soluciones, la más llamativa:

Empezaría haciendo lo contrario de lo que parece que se pretende con las agregaciones de universidades del programa Campus de Excelencia. Por cierto, una extraña denominación si se miran las clasificaciones. Segregaría las secciones y facultades más productivas, que son fácilmente identificables creando universidades más pequeñas, que empezarían a escalar puestos en los ranking, primero automáticamente por los factores de normalización y después por meros procesos evolutivos. Claro, no sólo bastará el troceado, deberían también dotarse de una gestión profesional, contar con escalas retributivas del personal abiertas y competitivas que premiasen el trabajo hecho y que se revisasen periódicamente al alza o la baja, con contrataciones libres de quien pueda empujar hacia arriba la universidad, etc…. En definitiva, deberían constituir un ecosistema académico en el que a cada miembro de la universidad le resulte muy importante que su institución sea lo mejor posible.

El artículo es de gran interés para los universitarios, los científicos y los ciudadanos preocupados por el futuro de nuestro país, que dependerá de la actividad científica y la universidad será clave en este proceso.

 

Bernardo Herradón-G.

CSIC

herradon@iqog.csic.es

Historia de la química

La Facultad de Ciencias de la Universidad de Málaga ha elaborado un póster resuminedo la historia de la Química. Este póster se puede descargar en http://www.ciencias.uma.es/divulgacion-cientifica/posteres.

En ese sitio también se pueden descargar otros pósteres sobre la historia de la física, de la astronomía, sobre científcos, etc.

He visto el póster en tamaño natural y está muy bien. Merecerá la pena que los centros educativos lo impriman.Puede ser una buena ayuda educativa.

Felicidades a los colegas de Málaga por el trabajo realizado.

Bernardo Herradón-G.

CSIC

herradon@iqog.csic.es

Cinco ecuaciones que cambiaron el mundo

Libro de divulgación científica muy entretenido. Describe de manera sencilla cinco ecuaciones fundamentales en la historia de la ciencia, describiendo pasajes de la obra y el entorno científico de los protagonistas de la historia.

Las cinco ecuaciones son:

1) Ley de la Gravitación Universal de Isaac Newton.

2) Ley de la Presión Hidrodinámica de Daniel Bernoulli.

3) Ley de la Inducción Electromagnética de Michael Faraday.

4) La Segunda Ley de la Termodinámica, principalmente debida a Rudolf Clausius.

5) La Teoría de la Relatividad Espacial de Albert Einstein.

Subtítulo: El poder y la oculta belleza de las matemáticas.

Autor: Michael Guillen

Debolsillo editoral

2010

Sitio web.

Bernardo Herradón-G

CSIC

herradon@iqog.csic.es