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Universidad de Chile Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas Departamento de Ciencia de los Alimentos y Tecnología Química Química de Alimentos. Métodos aplicados para carbohidratos disponibles totales, azúcares reductores y azúcares individuales. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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1
Universidad de ChileFacultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas
Departamento de Ciencia de los Alimentos y Tecnología QuímicaQuímica de Alimentos
Métodos aplicados para carbohidratos
disponibles totales, azúcares reductores y
azúcares individuales
PAZ ROBERT CANALES
Taller “Principios básicos para asegurar la generación y compilación de datos de buena calidad en composición de
alimentos. 2008
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2
• Son fuente de energía (4 Kcal).
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Clasificación de carbohidratos
• Monosacáridos
• Oligosacáridos
• Polisacáridos
Aldosas
Cetosas
Disacáridos
Octasacáridos
Heteroglicanos: dos o más tiposde monosacáridos
Homoglicanos: un tipo de monosacárido
No-reductores
Reductores
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D-Glucosaaldohexosa
D-Ribosaaldopentosa
D-fructosacetohexosa
Monosacáridos-Clasificación
según n° de átomos de carbono en la moléculaBiosas C2; triosas C3; tetrosas C4; pentosas C5; hexosas C6; heptosas C7
Miel, frutas
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O
H
HO
H
HO
H
H
OHHOH
OH
O
H
HO
H
HO
H
OH
OHHH
OH
H
CHO
OH
HHO
OHH
OHH
CH2OH
-D-glucosa+19° D-glucosa
+52,7°
-D-glucosa+112°
Estructura cíclica
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6
OligosacáridosDisacáridos
• REDUCTORES• Compuestos en que el grupo aldehídico o
cetónico no está comprometido en el enlace
• NO REDUCTORES• Compuestos en que el grupo aldehídico o
cetónico está comprometido en el enlace
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Disacárido Monosacáridos Tipo enlace
Poder reductor
Maltosa Glucosa-glucosa (1-4) +
Lactosa Galactosa-glucosa (1-4) +Celobiosa Glucosa-Glucosa (1-4) +Gentobiosa Glucosa- glucosa (1-6) +Melibiosa Galactosa-glucosa (1-6) +Epimelobiosa Galactosa-manosa (1-6) +Furanosa Glucosa-fructosa (1-3) +Sacarosa Glucosa-fructosa (2-1) -Trehalosa Glucosa-glucosa (1-1) -
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Polisacáridos Grandes moléculas formadas por condensación
de unidades de monosacáridos.
INSOLUBLES: Forman la estructura sosten de algunas plantas y animales.
SOLUBLES: Constituyen una reserva de azúcares sencillos, son liberados a medida que se necesitan por acción enzimática.
Celulosa, almidón, sustancias pécticas
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Polisacáridos- Almidón
• Forman las reservas nutricionales de las plantas
• Se encuentran en forma de gránulos y varía de un vegetal a otro.
• Se puede identificar su origen por observación microscópica
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Almidón
AMILOSA(1-4)
AMILOPECTINA(1-4), (1-6)
Lineal Ramificado
Maíz 25% 75%
Trigo 20%80%
GelificaPrecipitaRetrograda
No GelificaViscosaNo Retrograda
Dos amilosas pueden crear zonas donde se excluye el agua, y se forman uniones estrechas entre las amilosas.
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11
Hidratos de CarbonoAzúcaresSimples
• son azucares de rápida absorción y son energía rápida.
• Se encuentran en azúcar, miel, mermeladas, jaleas, golosinas, leche, hortalizas y frutas etc.
Monosacáridos: glucosa, fructosaDisacáridos: sacarosa, lactosa, maltosa Digeribles
Azúcares Complejos ó polisacáridos
• Son de absorción más lenta, y actúan mas como energía de reserva por la anterior razón.
• Se encuentra en cereales, legumbres, harinas, pan, pastas.
No Digeribles
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12
Hidratos de carbono
• HC disponibles: Se designan así aquellos que son metabolizados en el organismo, digeridos y absorbidos.
• HC no disponible: Son aquellos que no son hidrolizados por las enzimas endógenas del aparato digestivo humano.
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13
Etiquetado
• "Alto en hidratos de carbono disponibles". Alimentos que tienen por porción de consumo habitual un 30%, o más, de la dosis diaria de referencia de carbohidratos disponibles
• "Buena fuente de hidratos de carbono disponibles". Alimentos que tienen por porción de consumo habitual entre un 20% y un 29% de la dosis diaria de referencia de carbohidratos disponibles.
DDR = 350 g de carbohidratos disponibles/día.
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Métodos de Análisis de carbohidratos
1. Método por cálculo
2. Método Químico
3. Métodos ópticos
4. Métodos Cromatográficos
cromatografía plana
cromatografía de gases
cromatografía líquida HPLC
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Método por cálculo
• ENN = H de C totales = 100 - %H - %P - %L - %C
• H de C disponibles = H de C totales - Fibra dietética
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16
H
CHO
OH
HHO
OHH
OHH
CH2OH
OH
HHO
OHH
OHH
CH2OH
C
C OHH
OH
HHO
OHH
OHH
CH2OH
C
C ONaH
D-glucosa 1,2-enediol Enediol, salReductores fuertes
NaOH/ 0,05N
Métodos Químicos
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17
Azúcares Totales = Directamente + no reductores reductores
Se obtienen por hidrólisis
Se obtienen directamente
Se obtienen pordiferencia
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Preparación de la muestra
Tratamiento con agentes clarificantes.Los metales pesados precipitan sustancias coloidales
y estos mismos precipitados arrastran otras sustancias en suspensión que son interferentes
• Tipos: - Sales de plomo (acetato básico de plomo)- Crema de alúmina (hidróxido de aluminio)- Solución de Carrez (ferrocianuro de K y ZnSO4)- Carbón activado
pp ác. orgánicos
alto contenido de fructosa
vitaminas
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Método de Fehling: Método gravimétrico de Munson y Walker
• Fehling A: sulfato de cobre• Fehling B: tartrato de Na y K en medio alcalino
El tartrato compleja el Cu+2, el cual es reducido por el enediol a Cu+1, que en presencia de OH- forma CuOH y por calentamiento Precipita el Cu2O, que se determina gravimétricamente
AZUCAR (álcalis) ENEDIOL (especie reductora)
R-CHO + CuSO4 + NaOH Cu2O + 2RCOOH + 2Na2SO4 + H2O
Proporcional al contenido de CHO presente
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25 ml fehling A25 ml fehling B50 ml agua25-50 ml filtrado con los azúcares
Calentar sobre rejilla, ebullición comienza a los 4 min.de calentamiento + 2min.
Filtrar por succión la solución calienteLavar ppsecar
Cu2O Tabla Glucosa X 0,95= sacarosaX 0,9= almidón
Azúcares directamente reductores
Desventaja del métodoEstá basado en reacciones no estequiométricas
AOAC, 906.03
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21
Cu2O
Cu2O Fe+2 Titular con KmnO4
Fe2(SO4)3
Método volumétrico de Bertrand
Cu2O Cu(NO3)2 I2
Titular con Na2S2O3
HNO3KI (30%)½ acético
Método iodométrico
Cu2O Cu(NO3)2 HNO3 EDTA
Cat
Método complexométrico
Tablas
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22
Azúcar + 2K3Fe(CN)6 + KI K4Fe(CN)6 + I2 Reductores
Titular con Na2S2O3
Ferricianuro de potasio
AOAC Official Method 939.03Sugars (reducing and nonreducing) in flourTitrimetric methodCereal foods
Tabla
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Carbohidratos totalesHidrólisis ácida
harina
200 ml agua14 ml HCl2 1/2 hrs. Reflujo
EnfriarCrema de alúmina Alcalinizar débilmente con NaOH
Aforar 500 ml
Determinación de Munson y Walker
Hidrolizar para obtenermonosacáridos reductores
AOAC, 920.44starch
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Carbohidratos totales Método de Antrona
Método colorimétrico
24
Muestra (~1 g)10 mL de agua15 ml ác. Perclórico 52%12 hLlevar a 100 mLFiltrar
Aforo 250 ml
Alícuota de 10 mL Aforo 100 mL
Alícuota de 1mL Rx Antrona en medio ácido =630 nm
Curva de calibración con glucosa
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25
Método ópticoDeterminación por
polarimetría.• Método AOAC 29.026• Sacarímetro, calibrado para leer
directamente la sacarosa• Sol normal sacarosa = 26g/100 ml = 100º a
20ºC
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Método enzimático
Moler, secar25 mL agua, pH 5,7Hervir 3 min, autoclave 1 h 135ºC
Enfriar, mantener 55ºCBuffer acetato 5 mL glucoamilasa (10 mg/mL)2h
Filtrar, aforo 250 mL
Muestra (0,5g)AOAC 979.10Almidón en cereales
D-glucosa (20-60 ug)2 mL enzima-buffer-cromogeno
Glucosa oxidasa, peroxidasa, o-di-anisidina.2HCl
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Determinación por HPLC.
fructosa
sacarosa
glucosa
TónicaSeven up
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28
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29
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MALTOSA
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LACTOSALeche humana 5-8%, Leche de vaca 4-6%
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SACAROSA
Caña de azúcarBetarraga o remolacha
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33
Mejor gelificante
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34
Reacción con alcoholes
R1 C O
H
R2 OH R1 C OH
H
OR2
Hemiacetal
+
Azúcar DisacáridoNo azúcar Aglicona
Unión glucosídica es muy susceptible a hidrólisis
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35
Oxidación del grupo carbonilo
Oxidación de la glucosa es importante en biotecnología
AldosasOxidación
Ácidos aldónicos
Glucosa Ácido glucónico
Glucosaglucosa oxidasa/FAD
H2O2
-H + O2
Industria bebidas sin alcohol, se desea eliminar el oxígeno disueltoEvitar reacciones de pardeamiento de maillard se desea eliminar C=O
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36
Reacciones de reducción
Hexitoles SorbitolManitolGalactitol
Carbonilos pueden ser reducidos a alcoholes
Pentitoles Ribitol
Sorbitol: sustituto del azúcar en alimentos para diabéticos
Ésteres de ácidos grasos de sorbitol: agentes emulsificantes
Glucosahidrogenación
Sorbitolalta presión / Ni
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37
Reacción con ácidos (HCl > 2N)
H
C
C
H O
C
C
C
H
H
O
H
+ 3 H2OH+
H
C
OH
OHH
OHH
OHH
H
H O
Pentosa Furfural
Hexosa (D-glucosa) HidroximetilfurfuralCafé oscuro
-H2O
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38
Hidrólisis de sacarosa• Inversión :Por acción de medio ácido o por
acción enzimática
• C12H22O11 + HCl C6H12O6 + C6H12 O6
glucosa fructosa
Miel: azúcar invertido Azúcar invertido
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39
Sacarosa 100
Fructosa 173
Glucosa 74,3
Azúcar invertida 123,8
Lactosa 16
Maltosa 32
Sacarina 30.000 – 50.000
Azúcar invertido - Mayor dulzor que la sacarosa- Evita cristalización
Poder edulcorante
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40
Polisacáridos- Celulosa• Cadenas lineales de glucosa (1-4) PM
400.000• Es el mas abundante de los polisacáridos de
sostén • Constituye mas de la mitad del material de las
paredes celulares en la madera y otros productos vegetales
Celulosa microcristalina: ingrediente no calórico en Alimentos dietéticos
Nitrocelulosa: explosivosadhesivos revestimientos
Acetatos de celulosa películas transparentes, materiales de empaque
Metilación y carboximetilaciónagentes espesantes
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41
Sustancias Pécticas
• Polisacáridos estructurales, responsable de la coherencia de los tejidos.
• Verduras • Jugos
• Polímeros de ácido poligalacturónicos parcialmente esterificados.
• Se clasifican de acuerdo a su porcentaje de metoxilación.
1% Proporciona apariencia turbia
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42
• Condiciones
Remover las sustancias interferentes, sin absorber ni modificar los azúcares
El precipitado debe ser pequeño y el procedimiento de precipitación relativamente simple.
Agentes clarificantes