Analisis de Carbohidratos

1

Métodos aplicados para carbohidratos

disponibles totales, azúcares reductores y

azúcares individuales

Daniel j. Vazquez Palma

2

• Son fuente de energía (4 Kcal).


CLASIFICACIÓN DE CARBOHIDRATOS

• Monosacáridos

• Oligosacáridos

• Polisacáridos

Aldosas

Cetosas

Disacáridos

Octasacáridos

Heteroglicanos: dos o más tiposde monosacáridos

Homoglicanos: un tipo de monosacárido

No-reductores

Reductores

Daniel j. Vazquez Palma 3

Paz Robert

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


Paz Robert

se caracterizan por su sabor mas o menos dulce.pueden ser azúcares sencillos Glucosa. No suele encontrarse al estado libre.

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


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

6Daniel j. Vazquez Palma

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) -


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


POLISACÁRIDOS- ALMIDÓN

• Forman las reservas nutricionales de las plantas.• Polímero constituido por 1,4-glucosa,

que resulta digestible para el hombre• Se encuentran en forma de gránulos y

varía de un vegetal a otro.• Se puede identificar su origen por

observación microscópica


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.


HIDRATOS DE CARBONO

AzúcaresSimples

• son azucares de rápida absorción y son energía rápida.

• Se encuentran en azúcar, miel, mermeladas, jaleas, golosinas, leche, hortalizas y frutas etc.

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.

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Monosacáridos: glucosa, fructosaDisacáridos: sacarosa, lactosa, maltosa Digeribles

No Digeribles


HIDRATOS DE CARBONO

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• 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.


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.

13

DDR = 350 g de carbohidratos disponibles/día.


MÉTODOS DE ANÁLISIS DE CARBOHIDRATOS

1. Método por cálculo2. Método Químico3. Métodos ópticos4. Métodos Cromatográficos

cromatografía planacromatografía de gasescromatografía líquida HPLC


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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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Azúcares Totales = Directamente + no reductores reductores

Se obtienen por hidrólisis

Se obtienen directamente

Se obtienen pordiferencia


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


MÉTODO DE FEHLING: MÉTODO GRAVIMÉTRICO DE MUNSON Y WALKER(NELSON –SOMOGY, ARSENOMOLÍBDICO )

• 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 presenteDaniel j. Vazquez Palma 18

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


CU2O

20

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


21

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


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 Daniel j. Vazquez Palma 22

CARBOHIDRATOS TOTALES MÉTODO DE ANTRONAMÉTODO COLORIMÉTRICO

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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


MÉTODO ÓPTICODETERMINACIÓN POR POLARIMETRÍA.

• Método AOAC 29.026• Sacarímetro, calibrado para leer directamente

la sacarosa• Sol normal sacarosa = 26g/100 ml = 100º a

20ºC.• Conociendo la naturaleza del azúcar en

solución y por lo tanto, su rotación específica a 20°C se puede calcular la concentración del azúcar por la ley de Biot.


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


DETERMINACIÓN POR HPLC.

fructosa

sacarosa

glucosa

TónicaSeven up




29

MALTOSA


30

LACTOSALeche humana 5-8%, Leche de vaca 4-6%


31

SACAROSA

Caña de azúcarBetarraga o remolacha


32

Mejor gelificante


REACCIÓN CON ALCOHOLES

33

R1 C O

H

R2 OH R1 C OH

H

OR2

Hemiacetal

+

Azúcar DisacáridoNo azúcar Aglicona

Unión glucosídica es muy susceptible a hidrólisis


OXIDACIÓN DEL GRUPO CARBONILO

34

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


REACCIONES DE REDUCCIÓN

35

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 / NiDaniel j. Vazquez Palma

REACCIÓN CON ÁCIDOS (HCL > 2N)

36

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


HIDRÓLISIS DE SACAROSA

• Inversión :Por acción de medio ácido o por acción enzimática

• C12H22O11 + HCl C6H12O6 + C6H12 O6

37

glucosa fructosa

Miel: azúcar invertido Azúcar invertido


Sacarosa 100

Fructosa 173

Glucosa 74,3

Azúcar invertida 123,8

Lactosa 16

Maltosa 32

Sacarina 30.000 – 50.000

38

Azúcar invertido - Mayor dulzor que la sacarosa- Evita cristalización

Poder edulcorante


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

39

Celulosa microcristalina: ingrediente no calórico en Alimentos dietéticos

Nitrocelulosa: explosivosadhesivos revestimientos

Acetatos de celulosa películas transparentes, materiales de empaque

Metilación y carboximetilaciónagentes espesantes


MÉTODO DE SOUTHGATE

• Para la determinación de glúcidos indigestibles se utiliza entre otros métodos el colorimétrico. En este se utiliza la antrona, el orcinol y el carbazol espectroscópicamente.


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.

41

1% Proporciona apariencia turbia


• Condiciones Remover las sustancias interferentes, sin

absorber ni modificar los azúcares El precipitado debe ser pequeño y el

procedimiento de precipitación relativamente simple.

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Agentes clarificantes


FIBRA CRUDA

• Se le llama al residuo orgánico insoluble y comestible que queda después de tratar la muestra consecutivamente con éter de petróleo, calentamiento suave con ácido sulfúrico diluido, ebullición con hidróxido de sodio diluido, etc., del cual se obtiene una porción de lignina y hemicelulosa.


• La fibra dietética se define como los polisacáridos y lignina que no son digeridos por enzimas humanas

• Los métodos se fundamentan en aislar la fracción del interés con la precipitación selectiva y después determinar su peso. Una muestra gelatinizada de alimento seco, desengrasado se digiere enzimáticamente con alfa-amilasa, amiloglucosidasa y proteasa para hidrolizar al almidón y la proteína. El contenido total de la fibra de la muestra se determina agregando etanol al 95% a la solución para precipitar toda la fibra. La solución entonces se filtra, se recupera, se seca y se pesa, el residuo se reporta como fibra.


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