almidón
Anuncio
19/04/2016 CARBOHIDRATOS COMPLEJOS POLISACÁRIDOS • Polímeros de alto peso molecular formados por unidades monosacarídicas • Polisacáridos naturales poseen estructuras diversas • Polisacáridos de mayor importancia en alimentos provienen de plantas Reserva energética (almidón, fructanos, etc.) Estructurales (celulosa, hemicelulosas, pectinas, etc.) • Polisacáridos de origen animal poco importantes en la dieta • Aditivos alimentarios de naturaleza polisacarídica (gomas, hidocoloides, pectinas, etc.) Clasificación Por características estructurales (lineales, ramificados) Por digestibilidad (digeribles: almidón, glucógeno, no digeribles: componentes de FA) Por composición (homo, heteropolisacáridos) 1 19/04/2016 Nomenclatura Homopolisacáridos un tipo de monosacárido Nombre residuo componente + “ano” • Glucano (almidón, glicógeno, celulosa) A A XXXXXXXXXXXXX A A A A A • Fructano (inulina) • Galacturonano Heteropolisacáridos más de un tipo de monosacárido X X GGGGGGGGGG X X X X X Nombre sustituyente + nombre componente principal + “ano” • Xiloglucano • Arabinoxilano • Galactomanano Rol en la planta / alimento Polisacáridos de reserva Tipo de polisacárido Clasificación analítica Lugar de digestión Productos de la digestión Clasificación fisiológica Almidón amilosa amilopectina -glucanos Intestino delgado (enzimático) Mono y disacárido s CH disponibles Fructanos No -glucanos CH no disponibles Galactomananos Componentes estructurales de la pared celular No celulósicos Pectinas Hemicelulosas Celulosa PS naturales aislados Gomas Mucílagos Pectina PS aditivos de alimentos Gomas PS de algas Celulosas modificadas Almidones modificados CH no disponibles PS distintos de almidón Parcial en Intestino grueso (flora microbial) Ácidos grasos de cadena corta: acetato, propionat o butirato CH no disponibles CO2 H2 CH4 CH no disponibles CH no disponibles 2 19/04/2016 POLISACÁRIDOS DE RESERVA POLISACÁRIDOS DE RESERVA De origen vegetal ALMIDÓN FRUCTANOS MANANOS De origen animal No importantes en dietas convencionales 3 19/04/2016 ALMIDÓN hojas tallos ALMIDÓN gránulos raíces (tubérculos) semillas frutas polen Avena Arveja Papa Maíz Centeno Cebada 4 19/04/2016 Composición del almidón -glucanos con enlaces 14 y 16 amilosa amilopectina Diferentes proporciones de ambos componentes y estructuras (grado de polimerización, grado de remificación) conducen a distintos niveles físicos de organización (gránulos) Estructura de la amilosa -14 I2 • 15-20% (cereales: 20-30%) • 100<PM<1.000 (kDa) (GP < 7000) • Conformación helicoidal (formación de compuestos de inclusión) • Interacciones moleculares fuertes 5 19/04/2016 Estructura de la amilopectina -16 • Principal componente • 1.000<PM<10.000 (kDa) (GP > 7000) Estructura de la amilopectina • Ramificaciones forman “clusters” • Ramificaciones cada 25-30 unidades de glucosa • La mayoría de las ramificaciones son cadenas de doble hélices ordenadas de forma paralelas 6 19/04/2016 Estructura del gránulo de almidón Gránulo parcialmente cristalino • Patrón de difracción de RX típico • Birrefringencia (cruz de Malta) • Mayor cristalinidad en almidones de raíz • Almidones sin amilosa (céreos) exhiben patrón similar a almidones normales Estructura del gránulo de almidón 7 19/04/2016 Estructura del gránulo de almidón regiones amorfas extremos reductores (hilum) regiones cristalinas Propiedades del almidón Almidón nativo insoluble en agua Suspensión en agua fría Formación de pasta o cocido Retrogradación de la amilosa Gelatinización Calentamiento Sinéresis T cte Enfriamiento Almidón retrogradado H2O 8 19/04/2016 Solubilidad y efecto del calor Temperaturas de gelatinización Trigo: 52 a 64 ºC Mandioca: 52 a 64 ºC Papa: 56 a 69 ºC Maíz: 62 a 74 ºC Sorgo: 68 a 75 ºC Viscosidad vs. T Viscosímetro de Brabender 9 19/04/2016 Retrogradación del almidón Formación de pasta líquida en alimentos congelados conteniendo almidón como espesante (se recomienda uso de almidones céreos) Uso de almidón pregelatinizado en postres instantáneos (almidón cocido y secado rápidamente) HORNEADO Harina LEVADO Absorción de agua Masa CO2 Gránulos de almidón dañados Maltosa y otros azúcares Amilasas 75 ºC Fermentación Levadura •Gelatinización •Formación de costra Grado de ruptura de los gránulos depende en parte de disponibilidad de agua y de presencia de grasas Envejecimiento del pan (staling): retrogradación del almidón 1) Transición al estado de pan fresco y tierno (horas después del horneado): retrogradación de fragmentos de amilosa 2) Staling propiamente dicho: retrogradación de una cierta proporción de amilopectina Almidón retrogradado puede ser regelatinizado por calentamiento Almidón gelatinizado → más susceptible al ataque enzimático Almidón retrogradado → proporción no biodisponible → almidón resistente (fibra alimentaria) 10 19/04/2016 Hidrólisis del almidón (química o enzimática) ácido diluido Almidón + n H2O Glucosa bajas concentraciones de almidón Disacáridos (maltosa, isomaltosa) Oligosacáridos Dextrinas límites Productos de reordenamiento (furfural) ácido fuerte O O C H Hidrólisis enzimática -amilasa glucoamilasa -amilasa 11 19/04/2016 ALMIDONES MODIFICADOS Almidones con sustituciones en grupos –OH modifica propiedades funcionales • ALMIDONES TRATADOS CON ÁCIDOS Pasta concentrada de almidón HCl 1-3%, 12-14 hs neutralización filtración (> T de gelatinización, menor viscosidad, geles más rígidos) Usos: Pastillas de gomas y otras golosinas • ALMIDONES HIDROXIETILADOS Esterificación almidón + alcohol (< T de gelatinización, pastas más claras y fluidas, menos retrogradables) • ALMIDONES SUSTITUIDOS CON GRUPOS FOSFATO MONOÉSTERES, ACETILO, HIDROXIPROPILO, ETC Se modifica grado de asociación entre moléculas por puentes de H (mayor hidratación, soluciones límpidas y estables, mayor estabilidad frente a congelado-descongelado) • ALMIDONES ENTRECRUZADOS Entrecruzamiento covalente intermolecular mayor PM enlace diéster: POCl o éter: epiclorhidrina •Mayor o menor T gel (depende del grado de entrecruzamiento) •Menor solubilidad •mayor viscosidad •Producen sistemas más viscosos en medios ácidos •Resisten ciclos congelado-descongelado 12 19/04/2016 FRUCTANOS FRUCTANOS Fórmula general: GFn GFn depende de la fuente, clima, condiciones de crecimiento, época de cultivo y condiciones de almacenamiento Clasificación Inulinas: lineales con uniones (21), presentes principalmente en dicotiledóneas. Derivan de la 1-kestosa Levanos: lineales, con uniones (26), que se encuentran en un gran número de monocotiledóneas. Pueden considerarse derivados de la 6-kestosa Mixtos: presentan los dos tipos de enlaces, por lo que resultan ramificados. Presentes en gramíneas 13 19/04/2016 Inulina (n>6) 14 19/04/2016 Presentes en el 15 % de plantas con flores (algunos cereales y principalmente en raíces como achicoria y tubérculos como topinambur, yacón, etc.) 25 % inulina 20 15 10 5 Murnong Salsifí Yacón Achicoria Topinam bur Banana Espárrago Alcaucil Ajo Puerro Cebolla Trigo 0 Contenido medio de inulina de algunos alimentos vegetales. Las barras muestran los valores mínimos y máximos encontrados FRUCTANOS Propiedades y usos Solubles en agua caliente Precipitan por adición de etanol Fácilmente hidrolizables (ácidos diluídos, agua saturada con CO2) Fructosa tiende a deshidratarse (furfural) Considerados fibra alimentaria soluble Usos como aditivos (ventajas tecnológicas y nutricionales) 15 19/04/2016 GLUCÓGENO • PS de reserva. Presente en hígado (10%) y músculo (2%) • Glucano 1 4 con ramificaciones 1 6 • PM hasta 1 x 105 kDa • Bajos niveles en dietas convencionales extremos no reductores extremo reductor unión (16) Extremos no reductores Punto de ramificación (16) Extremo reductor unión (14) POLISACÁRIDOS ESTRUCTURALES 16 19/04/2016 POLISACÁRIDOS ESTRUCTURALES • Presentes en la pared celular de plantas Parénquima Tejido no diferenciado Células poligonales grandes PECTINAS Paredes celulares finas Fotosíntesis y almacenaje 80% en plantas no leñosas Frutas y vegetales citoplasma laminilla media PECTINAS HEMICELULOSAS CELULOSAS pared celular primaria vacuola intersticio CELULOSA 17 19/04/2016 CELULOSA • Compuesto orgánico más abundante • Alta estabilidad química • Insoluble • Glucano lineal (14) • 300<PM(kDa)<2000 (2000-14000 residuos) • Forma microfibrillas de 20-30 nm (30-100 cadenas) • 60% cristalina • Zonas amorfas más susceptibles de degradación CELULOSA Propiedades y usos •Hidrólisis muy lenta con ácidos diluidos (1-2 M) •Puede acelerarse por dispersión en H2SO4 12M (método de Seaman) •No digerible •Alta capacidad de absorción de agua y ciertos cationes • Fibra insoluble •Derivados útiles como aditivos 18 19/04/2016 PS NO CELULÓSICOS • Solubles en agua y/o álcalis SUSTANCIAS PÉCTICAS HEMICELULOSAS Solubles en álcalis A B C Solubles en agua caliente (agentes quelantes) PS ácidos solubles en agua PS neutros insolubles HEMICELULOSAS Polímeros lineales o ramificados conteniendo xilosa, arabinosa, galactosa, manosa, glucosa, ácidos glucurónico y galacturónico Pentosanos: hemicelulosas solubles (cereales) PM menores a los de celulosa XILANOS Abundantes y ampliamente distribuidos en plantas superiores Cadena principal de D-xilosa unidas mediante enlaces 14 Arabinoxilanos : sustituyentes de -L-arabinofuranosa ligados por uniones 13 o cadenas mayores con los residuos de arabinosa conteniendo otros residuos Glucuronoxilanos: sustituyentes de ácido 4-O-metil--D-glucurónico unidas mediante enlaces 12 Glucuronoarabinoxilanos: en tejidos lignificados. XILOGLUCANOS Cadena principal idéntica a celulosa con70 a 80% de sustitución con residuos de D-xilosa unidos mediante enlaces 16 (cadenas laterales pueden incluirresiduos de D-galactosa y L-fucosa) 19 19/04/2016 PECTINAS Polímeros lineales o ramificados conteniendo xilosa, arabinosa, galactosa, manosa, glucosa, ácidos glucurónico y galacturónico GALACTURONANOS Homogalacturonanos polímeros lineales de 70 a 100 residuos de ácido Dgalacturónico unidos por enlaces 14. Estos residuos pueden estar esterificados con grupos metilo. Ácido péctico: GM= 0 Pectina: parcialmente metiladas Ramnogalacturonanos (RG): Polímeros de ácido galacturónico y ramnosa, con cadenas laterales de azúcares neutros como arabinosa y galactosa ARABINANOS Polímeros ramificados de L-arabinosa 15 y sustituyentes laterales individuales u oligómeros del mismo azúcar ligados al C 2 ó 3 GALACTANOS Generalmente presentan uniones 14 y en algunos casos 16, con grados de polimerización entre 30 y 60. ARABINOGALACTANOS Pueden presentar amplia variación en la composición y tipos de unión. En general presentan residuos de galactosa 14 y arabinanos lineales como cadenas laterales ligadas en el C 3 de las unidades de galactosa 20 19/04/2016 SUSTANCIAS PÉCTICAS (complejo) B homogalacturonano s esterificados A A OH HO HO O COO- O COO- HO O Ca2+ OH -OOC O - OOC O O OH OH HO A: bloque no ramificado (homogalacturonanos no esterificados) B: bloque ramificado (RGI y RGII con arabinanos, galactanos y arabinogalactanos) 2) L-Rha(1 POLISACÁRIDOS AISLADOS De ocurrencia natural GOMAS (extractos acuosos de componentes celulares-exudados) MUCÍLAGOS (en células especializadas) Aditivos alimentarios Conc. < 1% (controlan propiedades físicas o agentes de carga) Derivan de plantas y algas Pueden ser modificados 21 19/04/2016 POLISACÁRIDOS AISLADOS Fuente Ejemplos Aspectos estructurales Exudados de plantas Arábiga Ghatti Tragacanto Semillas Guar Locusto (algarrobo) Psyllium (ispágula) Galactomananos Arabinoxilanos Extractos de plantas Pectina Galacturonanos Polisacáridos de algas Alginatos Agar Carragenina PS modificados Almidones Pectinas Celulosas Microbiales Xantano Heteropolisacáricos complejos altamente ramificados Uronanos Galactanos sustituídos Éteres, ésteres Amidas Ésteres, éteres Heteropolisacáridos Polisacáridos semisintéticos Polímeros de glucosa de estructuras azarosas Ej. Polidextrosa (E1200) Estructura de la polidextrosa, R puede ser un H, sorbitol, o continuar la cadena Complejo altamente ramificado con estructura trideimensional que incluye todo tipo de combinaciones de enlaces glicosídicos α y β del tipo 1→2, 1→3, 1→4 and 1→6 22
