polisacÁridos · 2019-03-25 · envejecimiento del pan ( staling ) ... raíces como achicoria y...
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Polisacáridos de mayor importancia en alimentos provienen de plantas
Reserva energética (almidón, fructanos) Estructurales
PS de origen animal poco importantes en la dieta Aditivos alimentarios de naturaleza polisacarídica
POLISACÁRIDOS
•Polímeros de alto peso molecular formados por unidades monosacarídicas•Polisacáridos naturales poseen estructuras diversas
Clasificación
Por características estructurales (lineales, ramificados) Por composición (homo, heteropolisacáridos)
Nomenclatura
Homopolisacáridos → un tipo de monosacárido
Nombre residuo componente + “ano”
• Glucano (almidón, glicógeno, celulosa)
• Fructano (inulina)
• Galacturonano
Heteropolisacáridos → más de un tipo de monosacárido
Nombre sustituyente + nombre componente principal + “ano”
• Xiloglucano
• Arabinoxilano
• Galactomanano
XX
∼∼∼∼ GGGGGGGGGG∼∼∼∼X XX XX
AA
∼∼∼∼ XXXXXXXXXXXXX∼∼∼∼A AA AA
CH
no disponibles
GomasPS de algasCelulosas modificadasAlmidones modificados
PS aditivos de alimentos
CH no disponibles
CO2H2
CH4
GomasMucílagosPectina
PS naturales aislados
CH no disponibles
Ácidos grasos de cadena corta:
acetato, propionato
butirato
Parcial en Intestino
grueso (flora microbial)
PS distintos de almidón
No celulósicosPectinasHemicelulosas
Celulosa
Componentes estructurales de la pared celular
CH
no disponibles
Galactomananos
CH
no disponibles
Noα-glucanos
Fructanos
CH disponiblesMono y disacáridos
Intestino delgado
(enzimático)
α-glucanosAlmidónamilosaamilopectina
Polisacáridos de reserva
Clasificación fisiológica
Productos de la
digestión
Lugar de digestión
Clasificación analítica
Tipo de polisacáridoRol en la planta / alimento
POLISACÁRIDOS DE RESERVA
ALMIDÓN
FRUCTANOS
MANANOS
No importantes en dietas convencionales
De origen vegetal
De origen animal
gránulos
Diferentes estructuras químicas y niveles físicos de organización
Avena Arveja Papa Maíz Cente no Cebada
ALMIDÓN
hojas tallos raíces (tubérculos) semillas frutas polen
Composición del almidón
αααα-glucanos con enlaces αααα 1→→→→4 y αααα 1→→→→6
amilosa
amilopectina
Estructura del almidón
Amilosa
α-1→4
• 15-20% (cereales: 20-30%)
• 100<PM<1.000 (kDa) (GP < 7000)
• Conformación helicoidal (formación de compuestos de inclusión)
• Interacciones moleculares fuertes
I2
Estructura del almidón
Amilopectina
α-1→6
α-1→4
• Principal componente
• 1.000<PM<10.000 (kDa) (GP > 7000)
Estructura del almidón
D-glucosa αααα-1,4 unidaD-glucosa αααα-1,6 unida (ramificación)
•Formación de “clusters” (20-25 cadenas con 12-16 glucosas)
Amilopectina
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
Estructura del gránulo de almidón
Alimentos cocidos: contienen varias estructuras granulares
Costra del pan: gránulos prácticamente intactos
Miga: pérdida de estructura granular
Banana verde: gránulos consumidos en forma nativa
regiones cristalinas
regiones amorfas
extremo reductor
Almidón nativo →→→→ insoluble en agua
Tgelatinización
RetrogradaciónSuspensión Hinchazón de los gránulos Gelatinización Formación de pasta o cocido
Almidón retrogradado
H2O
Sinéresis
Propiedades del almidón
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
Retrogradación
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)
Gránulos de almidón dañados
Absorción de agua
Amilasas
Maltosa y otros
azúcaresFermentación
CO2
•Gelatinización
•Formación de costra
75 ºC
Masa
Levadura
HarinaLEVADO
HORNEADO
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)
HIDRÓLISIS (ácida o enzimática)
Glucosa
Disacáridos ( maltosa, isomaltosa )
Oligosacáridos Dextrinas
límites Productos de
reordenamiento (furfural)
Almidón + n H 2O →→→→
ácido diluido
bajas concentraciones de almidón
ácido fuerte
OC
O
H
Hidrólisis enzimática
ββββ-amilasa
αααα-amilasa
glucoamilasa
• 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 MONOÉSTERE S, 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 MODIFICADOSALMIDONES MODIFICADOSAlmidones con sustituciones en grupos –OH → modifica propiedades funcionales
Entrecruzamiento covalente intermolecular → mayor PM
enlace diéster: POCl o éter: epiclorhidrina
• ALMIDONES ENTRECRUZADOS
•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
FRUCTANOS
Fórmula general: GFn
Presentes en el 15 % de plantas con flores (algunos cereales y principalmente en raíces como achicoria y tubérculos como topinambur, yacón, etc.)
Inulinas : lineales con uniones β2→1, presentes principalmente en dicotiledóneas. Derivan de la 1-kestosa
Levanos : lineales, con uniones β2→6, 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
Clasificación
FRUCTANOS
depende de la fuente, clima, condiciones de crecimiento, épocade cultivo y condiciones de almacenamiento
GFn
0
5
10
15
20
25
Tri
go
Ce
bolla
Pue
rro
Ajo
Alc
auci
l
Espá
rrag
o
Bana
na
Top
inam
bur
Ach
icor
ia
Yac
ón
Sal
sifí
Mur
nong
% in
ulin
a
Contenido medio de inulina de algunos alimentos veg etales.
Las barras muestran los valores mínimos y máximos e ncontrados
FRUCTANOS
� 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)
Propiedades y usos
• Presentes en la pared celular de plantas
POLISACÁRIDOS ESTRUCTURALES
ParénquimaNo diferenciado
Células poligonales grandes
Paredes celulares finas
Fotosíntesis y almacenaje
80% en plantas no leñosas
Frutas y vegetales
vacuola
pared celular primaria
intersticio
citoplasma
PECTINAS
PECTINAS
HEMICELULOSAS
CELULOSAS
laminilla media
• Compuesto orgánico más abundante
• Alta estabilidad química
• Insoluble
CELULOSA
• Glucano lineal ββββ(1→→→→4)
• 300<PM(kDa)<2000 (2000-14000 residuos)
• Forma microfibrillas de 20-30 nm φφφφ (30-100 cadenas)
• 60% cristalina
• Zonas amorfas más susceptibles de degradación
•Hidrólisis muy lenta con ácidos diluidos (1-2 M)
•Puede acelerarse por dispersión en H 2SO4 12M (método de Seaman)
•No digerible
•Alta capacidad de absorción de agua y ciertos catio nes
• Fibra insoluble
•Derivados útiles como aditivos
CELULOSA
Propiedades y usos
• Solubles en agua y/o álcalisPS NO CELULÓSICOS
SUSTANCIAS SUSTANCIAS PPÉÉCTICASCTICAS HEMICELULOSASHEMICELULOSAS
Solubles en agua caliente (agentes quelantes)
Solubles en álcalis
A
B
C
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
Clasificación
• XILOGLUCANOS
Cadena principal idéntica a celulosa con70 a 80% de sustitución con residuos de D-xilosa unidos mediante enlaces α1→6
(cadenas laterales pueden incluirresiduos de D-galactosa y L-fucosa)
• XILANOS
Abundantes y ampliamente distribuidos en plantas superioresCadena principal de D-xilosa unidas mediante enlaces β1→4
Arabinoxilanos : sustituyentes de α-L-arabinofuranosa ligados por uniones α1→3 o cadenas mayores con los residuos de arabinosa conteniendo otros residuos
Glucuronoxilanos: sustituyentes de ácido 4-O-metil-α-D-glucurónico unidas mediante enlaces α1→2
Glucuronoarabinoxilanos : en tejidos lignificados.
SUSTANCIAS PÉCTICASPolímeros lineales o ramificados conteniendo xilosa, arabinosa, galactosa,
manosa, glucosa, ácidos glucurónico y galacturónico
•GALACTURONANOS
Homogalacturonanos polímeros lineales de 70 a 100 residuos de ácido D- galacturónicounidos por enlaces α1→4. Estos residuos pueden estar esterificados con grupos metilo.
Ácido péctico: GM= 0Pectina: 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 α1→5 y sustituyentes laterales individuales u oligómeros del mismo azúcar ligados al C 2 ó 3
•GALACTANOS
Generalmente presentan uniones β1→4 y en algunos casos β1→6, 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 β1→4 y arabinanos lineales como cadenas laterales ligadas en el C 3 de las unidades de galactosa
A
B
A
homogalacturonanos
esterificados
A: bloque no ramificado (homogalacturonanos no esterificados)
B: bloque ramificado (RGI y RGII con arabinanos, galactanos y arabinogalactanos)
−−−−2) −α−−α−−α−−α−L-Rha−−−−(1−−−−
O
O
COO-
HO
OHO
COO-
HO
OH
O
-OOC
OH
HOO
O
-OOC
OH
HO
Ca2+
SUSTANCIAS PÉCTICAS (complejo)
POLISACÁRIDOS AISLADOS
GOMAS (extractos acuosos de componentes celulares-exudados)
MUCÍLAGOS (en células especializadas)
De ocurrencia natural
Aditivos alimentarios
Conc. < 1% (controlan propiedades físicas o agentes de carga)
Derivan de plantas y algasPueden ser modificados
Fuente
Ejemplos
Aspectos estructurales
Exudados de plantas
Arábiga Ghatti Tragacanto
Heteropolisacáricos complejos
altamente ramificados
Semillas
Guar Locusto (algarrobo) Psyllium (ispágula)
Galactomananos Arabinoxilanos
Extractos de plantas
Pectina
Galacturonanos
Polisacáridos de algas
Alginatos Agar Carragenina
Uronanos
Galactanos sustituídos
PS modificados
Almidones Pectinas Celulosas
Éteres, ésteres
Amidas Ésteres, éteres
Microbiales
Xantano
Heteropolisacáridos
POLISACÁRIDOS AISLADOS
Polisacáridos semisintéticos
Polímeros de glucosa de estructuras azarosas Ej. Polidextrosa (E1200)
extremos no reductores
α(1→6)
extremo reductor
• PS de reserva. Presente en hígado (10%) y músculo (2%)
• Glucano αααα 1 →→→→ 4 con ramificaciones αααα 1 →→→→ 6
• PM hasta 1 x 10 5 kDa
• Bajos niveles en dietas convencionales
GLUCGLUCÓÓGENOGENO
unión αααα(1→→→→6)
Punto de ramificación
unión αααα(1→→→→4)
Extremos no reductores
Extremoreductor
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