UNIDAD 5: CARBOHIDRATOS Y FIBRA.

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1 UNIDAD 5: CARBOHIDRATOS Y FIBRA. Lic. Natalia Exner CARBOHIDRATOS Son la principal fuente de Energía Son compuestos orgánicos: - Polihidroxialdehidos - Polihidroxicetonas Su fórmula empírica es: C n (H2O) Importancia nutricional: Pentosas (5 átomos de C) y hexosas (6 átomos de C) En vegetales se encuentran en las partes estructurales En animales se encuentra en los tejidos: glucosa o glucógeno 1

2 CLASIFICACION Y ESTRUCTURA Según el nº de moléculas: Monosacáridos : de 3 a 7 átomos de C (no pueden hidrolizarse en moléculas más simples) Disacáridos: contienen 2 unidades de monosacáridos Oligosacáridos: contienen de 3 a 9 unidades de monosacáridos Polisacáridos: Constituidos por 10 o mas unidades de monosacáridos: - Homopolisacáridos - Heteropolisacáridos CLASIFICACION Y ESTRUCTURA Según el nº de moléculas: Carbohidratos Simples: Monosacáridos y Disacáridos Carbohidratos complejos: Oligosacáridos y Polisacáridos 2

3 MONOSACÁRIDOS De acuerdo al numero de átomos de carbono que poseen se clasifican en Triosas: 3 átomos de carbono. Tetrosas:4 átomos de carbono. Pentosas: 5 átomos de carbono. Hexosa: 6 átomos de carbono. Septosa: 7 átomos de carbono MONOSACÁRIDOS PENTOSAS: No se encuentran libres en la naturaleza Xilosa: Forma parte de los Xilanos, polisacáridos homogéneos que son componentes e la maderas. Azúcar de la madera. Arabinosa: Forma parte de Gomas, Pectinas y Mucílagos Ribosa: Forma parte de Ác. nucleicos, Nucleótidos y Nucléosidos Apiosa: Se encuentra en el perejil y semillas de apio 3

4 HEXOSAS: solo 4 tienen importancia biológica. Glucosa: (Dextrosa o azúcar de uva) Es un polvo blanco cristalino, muy soluble en agua, sabor dulce Constituye el azúcar del organismo: - Fuente de Energía - Transportada por la sangre - Se almacena en Hígado y músculo: Glucógeno - Combustible para el SNC - Glucemia > 180 mg% Glucosuria Abundante en frutas (uva, cereza y banana), maíz dulce, jarabe de maíz, miel e hígado desecado y fresco Fructosa (o Levulosa) Es muy soluble en agua. Es el azúcar más dulce y se la utiliza de manera comercial. Se la encuentra libre en la miel y en los jugos de frutas. También en productos alimenticios: bebidas sin alcohol, mermeladas y productos de panadería Existe combinada en di, tri, tetra y polisacáridos 4

5 Galactosa Poco soluble en agua: cristaliza en grandes prismas. Su solución < dulzor que glucosa No se encuentra libre sino excepcionalmente Forma parte de: -Disacáridos: Lactosa (glucosa + galactosa) -Trisacáridos: Rafinosa (glucosa + galactosa + fructosa) - Galactolípidos o cerebrósidos (lípidos complejos) El hígado puede convertirla en glucosa para ser utilizada por el organismo 5

6 Manosa Monosacáridos solubles en agua. Su solución presenta un sabor dulce al principio y luego amargo No se encuentra libre en la naturaleza Forma parte de polisacáridos (mananos) y sus derivados y del núcleo prostético de algunas glucoproteínas Manosa 6

7 Galactosa CLASIFICACION Y ESTRUCTURA Según el nº de moléculas: Monosacáridos : de 3 a 7 átomos de C (no pueden hidrolizarse en moléculas más simples) Disacáridos: contienen 2 unidades de monosacáridos Oligosacáridos: contienen de 3 a 9 unidades de monosacáridos Polisacáridos: Constituidos por 10 o mas unidades de monosacáridos: - Homopolisacáridos - Heteropolisacáridos 7

8 Maltosa DISACÁRIDOS Es muy soluble en agua. Dos moléculas de glucosa unidas mediante enlaces glucosídicos alfa 1-4 No se encuentra libre en la naturaleza, se obtiene mediante la hidrólisis del almidón o del glucógeno por enzimas o ácidos. Se encuentra en la malta. Lactosa Poco soluble en agua. Sus soluciones presentan un dulzor inferior que otros azúcares Una molécula de glucosa y una de galactosa, mediante enlaces glucosídicos beta 1-4. Azúcar de la leche Sacarosa (o sucrosa) Posee intenso sabor dulce y es muy soluble en agua. Por lo tanto, se usa en la elaboración de helados, productos de confitería y bebidas glucocarbonatadas. Unión de una molécula de glucosa y otra de fructosa, mediante enlaces glucosídicos alfa 1-2. Principal disacárido en la alimentación humana. Comercialmente: Se la obtiene a partir de la caña de azúcar y de la remolacha 8

9 Disacárido Descripción Componentes Sacarosa Azúcar común glucosa 1α 2 fructosa Maltosa Producto de la hidrólisis del almidón glucosa 1α 4 glucosa Lactosa Azúcar principal de la leche galactosa 1β 4 glucosa CLASIFICACION Y ESTRUCTURA Según el nº de moléculas: Monosacáridos : de 3 a 7 átomos de C (no pueden hidrolizarse en moléculas más simples) Disacáridos: contienen 2 unidades de monosacáridos Oligosacáridos: contienen de 3 a 9 unidades de monosacáridos Polisacáridos: Constituidos por 10 o mas unidades de monosacáridos: - Homopolisacáridos - Heteropolisacáridos 9

10 OLIGOSACARIDOS Se clasifican en: Trisacáridos: Rafinosa Tetrasacáridos: Esteaquiosa Pentasacáridos: Verbascosa Dextrinas: Maltodextrinas OLIGOSACARIDOS No están ampliamente distribuidos en los alimentos, ni en los productos alimenticios Trisacáridos: Rafinosa - Una molécula de glucosa, una de galactosa y una de fructosa - Se encuentra en las legumbres -La hidrólisis enzimática produce sacarosa y galactosa. Tetrasacáridos: Esteaquiosa - Esta formada por dos moléculas de galactosa, una de glucosa y una de fructosa. - Se encuentra en las semillas de soja y legumbres. 10

11 Pentasacáridos: Verbascosa - Esta formada por tres moléculas de galactosa, una de glucosa y una de fructosa. -Presente en las legumbres -Al igual que la Rafinosa y Esteaquiosa no pueden ser digeridos en ID por las enzimas gastrointestinales humanas. -Pasan a IG donde fermentan por las bacterias produciendo GAS. Dextrinas: Productos intermedios de la degradación del almidón. Posee una cadena ramificada de hasta 9 unidades de glucosa. - Comercialmente se la obtiene de la hidrólisis del almidón y se utilizan para la formulación de alimentos infantiles. Oligosacárido Descripción Componentes Rafinosa Esteaquiosa Verbascosa Dextrina En legumbres No pueden ser Digeridas!! En legumbres y Soja. No pueden ser digeridas!!! En legumbres No pueden ser Digeridas!! Productos del almidón 1 Galactosa+ 1 Glucosa + 1 Fructosa 2 Galactosa+ 1 Glucosa + 1 Fructosa 3 Galactosa+ 1 Glucosa+ 1 Fructosa Hasta 9 Glucosas!!! 11

12 CLASIFICACION Y ESTRUCTURA Según el nº de moléculas: Monosacáridos : de 3 a 7 átomos de C (no pueden hidrolizarse en moléculas más simples) Disacáridos: contienen 2 unidades de monosacáridos Oligosacáridos: contienen de 3 a 9 unidades de monosacáridos Polisacáridos: Constituidos por 10 o mas unidades de monosacáridos: - Homopolisacáridos - Heteropolisacáridos POLISACÁRIDOS Homopolisacáridos Almidón - El polisacárido digerible más abundante e importante. -Es la reserva nutritiva de glucosa en las plantas -Varia forma variable según su origen (Arroz, maíz, papa) - Formado por amilosa (20-30%) y amilopectina (70-80%) La amilosa: constituida por numerosas moléculas de glucosa unidas por enlaces glucosídicos alfa 1-4 en forma regular y lineal. Es poco soluble en agua, aún por calentamiento. La amilopectina: Formada por un mayor nº de moléculas de glucosa que en la amilosa. Cada 20 o 30 moléculas de glucosa de la cadena principal (enlaces alfa 1-4) se forma una ramificación por enlaces alfa 1-6 de aproximadamente 30 moléculas de glucosa: no forman una cadena lineal. 12

13 -Almidón resistente: Es aquel que resiste la actividad de las enzimas digestivas humanas y es metabolizado por la microflora intestinal del colon. En estado crudo son difíciles de digerir pero al cocinarlos presentan > digestibilidad y > índice glucémico. Papa, mandioca, banana verde (natural) -Almidón modificado: De utilización en la industria alimentaria (almidón estabilizado, almidón blanqueado, etc.) para lograr mayor estabilidad y mayor resistencia al congelamiento. Amilosa Amilopectina 13

14 Glucógeno -Polímero de glucosa idéntico a la amilopectina, pero las ramificaciones son más cortas (aproximadamente 13 unidades de glucosa) y más frecuentes. -Función de reserva nutritiva de Glucosa en hígado y músculo principalmente. Celulosa -Constituido por mas de unidades de glucosa con uniones beta 1-4. Lineal. No es digerible!!! Fibra insoluble. -Función estructural en las paredes celulares de los vegetales Inulina: -Polímero de la fructosa (alcauciles, ajo y cebolla). Fibra Soluble. Glucógeno Celulosa 14

15 Heteropolisacáridos Los glucosaminoglucanos: Polisacáridos formados por aminoazúcares y un ácido urónico (por ejemplo Ac. D-glucurónico) -Ácido hialurónico. -Sulfato de condroitina: Están en la estructura de los tejidos animales (tejidos conectivos, piel, cartílagos, líq. sinovial, hueso). Son análogos de la celulosa en los tejidos Vegetales. Gomas, mucílagos y pectinas: Fibras solubles!!!!!!! Derivados de Carbohidratos: Productos por reducción: Por reducción del grupo aldehído o del grupo cetona del CHO se forma el polialcohol correspondiente (sorbitol, manitol y xilitol) Naturalmente están en frutas y comercialmente son sintetizados. Se utilizan como endulzantes sustitutos en algunos productos dietéticos como pastillas y chicles. Ingestas elevadas pueden generar meteorismo, distensión abdominal y diarrea osmótica. Su absorción mas lenta por lo que dan un menor IG. Además es incompleta, por lo que aportan menos de 4 Kcal/Gr 15

16 Valor Energético de los Polialcoholes Polialcohol Valor Energético (Kcal/g) Sorbitol 2,6 Manitol 1,6 Xilitol 2,4 Eritriol 0,2 CLASIFICACION DE LA FAO Carbohidratos Subgrupo Componentes Azúcares (1-2) Oligosacáridos (3-9) Polisacáridos (>9) Monosacáridos Disacáridos Polioles Maltooligosacáridos Otros oligosacáridos Almidón Polisacáridos no amiláceos Glucosa, Galactosa, Fructosa Sacarosa, Lactosa, Maltosa Sorbitol, Manitol Maltodextrinas Rafinosa, Esteaquiosa Amilosa, Amilopectina, Almidones modificados Celulosa, Hemicelulosa, Pectinas 16

17 FUNCIONES Energéticas Ahorro de Energía Regulación del metabolismo de las Grasas Estructural FUNCIONES DE LOS CHO Energéticas 50 60% del VCT Aportan 4 Kcal/gr. Almidón resistente y polisacáridos no amiláceos aportan 2 kcal./gr. Se almacenan en hígado (100 gr.) y músculo (250 gr.) como glucógeno Ahorro de proteínas Si el aporte de CHO es insuficiente, las proteínas se utilizaran prioritariamente para fines energéticos, relegando su función plástica. 17

18 Regulación del metabolismo de las grasas Para una normal oxidación de las grasas es necesario un correcto aporte de CHO (mínimo de 100 gr./día). Cuando se restringen los CHO, las grasas se metabolizan anormalmente, acumulándose cuerpos cetónicos (Productos intermedios del metabolismo de la grasas) y genera cetosis. Estructural Constituyen estructuralmente una parte muy pequeña del organismo. Se encuentran en: Ácido glucurónico: función de detoxificación en el hígado. Galactolípidos: en las membranas de células nerviosas Carbohidrato PODER EDULCORANTE Valor de dulzura Edulcorante artificial Valor de dulzura Fructosa 173 Aspartame* 180 Sacarosa 100 Acesulfam-k 200 Glucosa 74 Sacarina 300 Sorbitol 60 Sucralosa 600 Manitol 50 Ciclamato 30 Galactosa 32 Maltosa 32 Lactosa 16 *Nutritivo (tiene calorías) Fte: Nutrición y Dietoterapia de Krause. Novena edición. Mc Graw Interamenricana. 18

19 DIGESTIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS COCCIÓN: La cocción de los CHO facilita su proceso digestivo, ya que rompe las membranas que recubren los gránulos de almidón, logrando que las enzimas del aparato digestivo tengan un acceso mas rápido a los sustratos!!!!!!!! DIGESTIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS BOCA: Las glándulas salivales secretan amilasa salival (Ptialina), la cual inicia la hidrólisis del almidón. Tiene un PH optimo de acción de 7, por lo que se inactiva al llegar al estomago. Su efecto es leve. ESTÓMAGO Cuando el bolo alimenticio llega al estómago, la amilasa salival se inactiva por PH ácido (Aprox. 4). En el estomago no hay enzimas que actúen en la digestión de los CHO. 19

20 INTESTINO DELGADO La Amilasa Pancreática Hidroliza las uniones α 1-4 de la amilosa y del glucógeno, dando como productos: glucosa, maltosa y maltotriosa (trímero de glucosas unidas por dos enlaces glucosídicos 1,4). No actúa sobre las uniones α 1-6, por lo que la hidrólisis sobre la amilopectina es parcial, originando oligosacáridos de unos 8 moléculas de glucosa, llamada dextrinas La dextrinasa (Isomaltasa ó α 1-6 glucosidasas) Hidrolizan las uniones α 1-6 de las dextrinas originando Maltosa. INTESTINO DELGADO Los disacáridos se hidrolizan mediante las disacaridasas específicas, sintetizadas en el intestino (maltasa, lactasa y sacarasa) La maltasa hidroliza a la maltosa, dando 2 moléculas de Glucosa. La sacarasa hidroliza a la Sacarosa, dando 1 moléculas de glucosa y una de Fructosa. La Lactasa hidroliza a la Lactosa, dando una molécula de Glucosa y una de Galactosa. 20

21 fructosa sacarasa lactasa galactosa DIGESTIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS Origen Enzima Sustrato Producto Glándulas salivales Jugo pancreático Amilasa salival (Ptialina) Amilasa pancreática Almidones Almidones Maltosa Maltotriosa Dextrina límite Maltosa, Maltotriosa Dextrina límite Polímeros de glucosa Maltosa Membrana del Enterocito (Ribete en cepillo) Isomaltasa Dextrinas límite Pequeños polímeros de Glucosa Maltasa Maltosa Glucosa Glucosa Sacarasa Sacarosa Glucosa Fructosa Lactasa Lactosa Glucosa Galactosa 21

22 DIGESTIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS ABSORCIÓN DE LOS CHO: Se absorben principalmente en yeyuno proximal. Una vez dentro de las células estos tres monosacáridos difunden a los capilares sanguíneos por un mecanismo de difusión facilitada, mediado por un transportador común, ubicado en la membrana plasmática basal 22

23 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS La glucosa es el principal CHO del organismo. La galactosa y la Fructosa pueden ser transformadas en Glucosa en el hígado. El valor normal de la glucosa en sangre (Glucemia) en ayuno varia entre 70 y 115 mg%. Cuando los valores de glucemia superan el umbral renal de 180 mg%, la glucosa es eliminada por orina, produciendo glucosuria. METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS La glucosa sanguínea tiene 3 orígenes: Azúcares de la dieta. Glucógenolisis hepática: (degradación del glucógeno): Entre comidas y durante la noche. Contribuye a mantener estable la glucemia Gluconeogénesis hepática: (Síntesis de glucosa a partir de AA glucogénicos (58% de los AA) y de glicerol (10% de los lípidos). Sucede cuando los depósitos de glucógeno están deplecionados, es decir después de 10 a 12 hs. de ayuno. Esta vía solo adquiere importancia en personas con patrón alimentario alterado: ayuno prolongados. 23

24 A nivel celular la glucosa se utiliza en los siguientes procesos: Glucólisis: Para el suministro de energía. La glucosa no se oxida en una sola reacción para producir energía, sino que existen varios pasos intermedios que permiten la liberación gradual de energía. Una vez que la glucosa ingreso a la célula (proceso facilitado por la Insulina) se inicia la glucolisis dando acido pirúvico. Luego el Ac Pirúvico ingresa al CK aportando una mayor cantidad de energía. El CK constituye la vía metabólica final de los 3 macronutrientes y provee más del 90% de la energía. A nivel celular la glucosa se utiliza en los siguientes procesos: Glucolisis. Glucogenogénesis: formación de glucógeno a partir de la glucosa. Esta reacción es reversible por lo que el glucógeno puede ser degradado a glucosa (Glucogenólisis) en función de las necesidades. Lipogénesis (La glucosa puede ser usada para la síntesis de lípidos!!!! A partir del Gliceraldehido (producto intermedio de la glucolisis) provee el Glicerol necesario para la síntesis de TAG. Reacciones de síntesis: Síntesis de derivados: rivosa y desoxirribosa (A partir de la Glucosa-6P) 24

25 Glucosa Lactato Alanina Glucosa 6-P 2 (Gliceraldehido 3-P) 2 (Piruvato) Glucógeno Glicerol TAG AA Oxalacetato Acetil CoA CoA Citrato Krebs Energía ALIMENTOS FUENTE Carbohidratos complejos o polisacáridos o carbohidratos no glucémicos: (ALMIDONES) Cereales Legumbres Tubérculos Se absorben mas lento Azúcares simples o carbohidratos glucémicos (mono y disacáridos): Se absorben rápido glucemia Dulces Mermeladas Azúcar Miel Frutas sin cáscara (forma natural) Jugos, gaseosas Leche (forma natural) 25

26 Contenido ALIMENTO aproximado de CARBOHIDRATO carbohidratos (gr./100 gr.) Polisacáridos Arroz Harina de trigo Galletitas Legumbres Pan Polisacáridos y azucares simples Facturas Galletitas dulces Bizcochuelo Mono y disacáridos Azúcar Miel Frutas Gaseosas Leche RECOMENDACIONES DE CHO FAO: Como mínimo el 55% del VCT, principalmente aportados por carbohidratos no amiláceos. En algunos países europeos existe la recomendación de no superar el 10 25% del VCT con azucares simples. 26

27 FIBRA DIETETICA FIBRA DIETETICA La fibra alimentaria, se puede definir como la parte de los vegetales comestibles que resiste la digestión y absorción en el tracto gastrointestinal humano y que experimenta una fermentación parcial o total en el intestino grueso. Esta parte vegetal está formada por polisacáridos no almidonados y lignina. Según el C.A.A.: Cualquier material comestible que no sea hidrolizado por las enzimas endógenas del tracto digestivo humano. Según la Asociación Americana de Químicos de Cereales: Partes comestibles de las plantas o carbohidratos análogos resistentes a la digestión y absorción pero que sufren una fermentación total o parcial en el colon. 27

28 CLASIFICACIÓN Desde el punto de vista nutricional: Según su capacidad de hidratarse y formar geles en un medio acuoso Fibra soluble: pectinas, gomas, mucílagos y algunas hemicelulosas, inulina, FOS Fibra insoluble: celulosa, hemicelulosa y lignina Fibra soluble: Solubles en agua Forman geles viscosos (captan mucha agua) Muy fermentable por microorganismos intestinales (colon derecho) Favorece la creación de la flora bacteriana Enlentece el vaciamiento gástrico y aumenta su distensión prolongando la sensación de saciedad Disminuye la absorción de glucosa y lípidos Ayuda a regular los niveles glucémicos y el colesterol debido a la ralentización de la absorción de azúcares y grasas en su presencia) 28

29 Fibra insoluble: Retiene agua y se hincha (en menor proporción) Poco fermentable y resiste la acción de microorganismos del intestino Aumenta el volumen de las heces y disminuye su consistencia y su tiempo de tránsito (previene el estreñimiento). (Colon izquierdo) Disminuye la concentración y el tiempo de contacto de potenciales carcinogénicos con la mucosa del colon Estructura química de la fibra FIBRA CADENA PRINCIPAL CADENAS LATERALES Celulosa Glucosa - Hemicelulosa Xilosa Manosa Galactosa Glucosa Arabinosa Galactosa Ác. Glucurónico Pectinas Ácido Galacturónico Ramnosa Arabinosa Xilosa Fucosa Mucílagos Gomas Lignina Galactosa - Manosa Glucosa - Manosa Arabinosa Xilosa Galactosa Ác. Glucurónico - Manosa Ác. Galacturónico Ramnosa Alcoholes aromáticos: Dinafil Coniferil Dicumaril Galactosa Xilosa Fucosa Galactosa Estructura tridimensional 29

30 Celulosa Pectina Lignina 30

31 Efectos de las fibras en la función gastrointestinal TIPO DE FIBRA EFECTO Estómago Solubles Forman geles Retardan el vaciamiento gástrico Neutralizan hipersecreción ácida Intestino delgado Solubles Insolubles el tiempo de transito Forman geles el tiempo de transito Adsorben cationes divalentes y ácidos biliares Efectos de las fibras en la función gastrointestinal Colon derecho TIPO DE FIBRA Solubles Insolubles EFECTO Son fermentadas por bacterias AGCC San parcialmente degradadas Colon izquierdo Insolubles el peso y volumen fecal (retención de H 2 O) el tiempo de contacto de sustancias cancerígenas con la mucosa colónica 31

32 La inclusión en la dieta de alimentos ricos en fibra puede prevenir o aliviar diferentes enfermedades: Estreñimiento Diverticulosis Obesidad Cáncer de colon y recto Diabetes mellitus Hipercolesterolemia (por la adsorción de ac.biliares y colesterol y la liberación de AGCC disminuye la síntesis periférica de colesterol) TIPO DE FIBRA ALIMENTO FUENTE Alimentos fuente de fibra Celulosa Hemicelulosa Gomas Pectinas Lignina Harina integral de trigo Cereales integrales Salvado de trigo Coles Chauchas Vegetales de raíz Cáscara de frutas Legumbres Salvado de trigo Cereales integrales Pulpa de vegetales (zapallito, berenjena) Avena Salvado de avena Legumbres Habas secas Centeno (Guar) Manzana Cítricos Frutillas Zanahoria Vegetales maduros Frutas con semillas comestibles (frutillas) Trigo 32

33 RECOMENDACIONES DE FIBRA 25 a 35 g de fibra/día o 10 a 13 g/1000 Kcal. La proporción insoluble/soluble: de 3/1 Hasta Mañana!!!!!!! Muchas Gracias! 33