Qumica de los Alimentos Ing. Elena Chau L

PROPIEDADES DE LOS AZUCARES

Para la elaboracin de un gran nmero de alimentos, la industria ha empleado tradicionalmente diversos mono y disacridos, como la glucosa, la sacarosa, el azcar invertido y la lactosa; sin embargo, ahora han adquirido mayor popularidad algunos azcares-alcoholes, sobre todo el xilitol y el sorbitol, que, en ciertos casos, han desplazado a los primeros. Los diferentes usos de dichos azcares se basan en las propiedades derivadas de su estructura qumica; dado que contienen un gran nmero de hidroxilos altamente hidrfilos, tienen la capacidad de hidratarse y de retener agua al establecer puentes de hidrgeno; generalmente son dulces, propician las reacciones de oscurecimiento y las fermentaciones, inhiben el crecimiento microbiano, confieren viscosidad y "cuerpo" a diversos alimentos, etc. 1. CRISTALIZACIN

Una de las principales caractersticas de los azcares es su capacidad de formar cristales. Generalmente, la cristalizacin se consigue enfriando soluciones saturadas de los azcares, con lo que se provoca la inmovilizacin y reorganizacin de las molculas, formndose un cristal. Los factores que ms influyen en el crecimiento de los cristales son los siguientes: grado de saturacin de la disolucin original, temperatura, naturaleza de la superficie del cristal y naturaleza y concentracin de las impurezas presentes en la disolucin, las cuales pueden adsorberse a la superficie del cristal reduciendo as su velocidad de crecimiento. El tiempo de cristalizacin tambin influye notablemente en el tamao de los cristales ya que cuanto ms lento es el enfriamiento, mayor es el tamao de los cristales. Esto tiene un especial inters ya que no en todos los alimentos es deseable la presencia de cristales de un tamao tan grande que puedan llegar a ser detectados por el paladar; es el caso, por ejemplo, de los grandes cristales de lactosa que pueden aparecer en la leche condensada y que confieren una textura arenosa que hace al producto prcticamente rechazable.

2. HIGROSCOPICIDAD

La atraccin de agua por los carbohidratos es una de sus bsicas y ms tiles pro-piedades fsicas. Esta propiedad de los azcares est directamente relacionada con la facilidad que tienen sus OH de establecer puentes de hidrgeno con el agua, lo cual conduce a la solvatacin y/o solubilizacin de los azcares y de muchos de sus polmeros. La estructura del carbohidrato afecta en gran medida a la velocidad de unin con el agua, as como a su cantidad. La D-fructosa es mucho ms higroscpica que la D-glucosa, a pesar de que ambas poseen el mismo nmero de grupos hidroxilo libres. A una humedad relativa del 100 %, sacarosa y maltosa ligan la misma cantidad de agua mientras que la lactosa liga mucha menos.

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La hidratacin se aprovecha para el control de la actividad acuosa de los alimentos, sobre todo los de humedad intermedia. En algunos casos estos hidratos de carbono son higroscpicos, es decir, se hidratan con la humedad del aire, ocasionando un problema en los derivados de la confitera ya que se vuelven pegajosos. La seleccin de un azcar para un uso especfico debe hacerse tomando en cuenta el grado de higroscopia que ste tiene, ya que este fenmeno es indeseable en los productos deshidratados, como la leche en polvo, los granulados, etc.; sin embargo, en algunos productos de la confitera s es benfico ya que se mantiene una cierta humedad constante, que les da aspecto de frescura.

3. PODER EDULCORANTE

Una de las propiedades ms reconocidas de los carbohidratos es su poder edulcorante. Salvo muy pocas excepciones, los mono- y oligosacridos poseen sabor dulce y se diferencian entre s, entre otras cosas, por su poder edulcorante. La mayora de los azcares tienen la caracterstica de ser dulces (aun cuando los hay amargos), con un poder edulcorante diferente que depende de diversos factores.

Dulzura

Azcar En solucin Forma cristalina -D-fructosa 135 180 -D-glucosa 60 74 -D-glucosa 40 82 -D-galactosa 27 32 -D-galactosa -- 21 -D-manosa 59 32 -D-manosa Amargo Amargo -D-lactosa 27 16 -D-lactosa 48 32 -D-maltosa 39 --

Existen muchas teoras para explicar el fenmeno de la percepcin de la dulzura de los azcares y de otras molculas; la ms aceptada considera que se debe a la facilidad que tienen los OH de establecer puentes de hidrgeno con el sitio receptor sensor de la boca.

La propiedad de ser dulces de estos hidratos de carbono est muy relacionada con los grupos hidroxilo y con su estereoqumica; por ejemplo, la -D-glucosa es dulce, mientras que su epmero, la -D-manosa, es amargo.

Otros factores que influyen en el poder edulcorante son la temperatura y la concentracin del azcar: La D-fructosa es ms dulce a temperaturas bajas, fenmeno que se

aprovecha en la elaboracin de bebidas refrescantes que se consumen normalmente fras.

La glucosa es menos dulce que la sacarosa, pero ambas causan la misma sensacin a una concentracin de 40%.

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La presencia de cidos, sales y algunos polmeros, as como la viscosidad del sistema, modifican esta percepcin; el etanol intensifica la dulzura de la sacarosa y lo mismo hacen los cidos con la fructosa, mientras que la carboximetilcelulosa y el almidn la reducen, posiblemente porque ocupan los sitios activos receptores.

Cuando se disuelven en agua, los azcares presentan reacciones de mutarrotacin que producen una mezcla de tautmeros con distinta dulzura; esto se ha observado en la fructosa, cuyas soluciones recin preparadas son ms dulces que las que se dejan reposar y alcanzan el equilibrio tautmerico.

Debido a que la fructosa es hasta 1.8 veces ms dulce que la sacarosa, su uso se ha intensificado en los ltimos aos, ya sea en forma de azcar invertido o en jarabes

Debido a los problemas de salud que se asocian con el consumo excesivo de sacarosa, en la actualidad hay muchos azcares-alcoholes, o polioles, y edulcorantes sintticos que se emplean como sustitutos de este disacrido.

4. MUTARROTACION

Cuando se prepara una solucin acuosa de un azcar, se observa la transformacin de unos ismeros en otros. Esta transformacin se manifiesta con un cambio en la rotacin especfica hasta que se alcanza un valor final que corresponde al momento en el que las formas isomricas se encuentran en equilibrio. Bajo condiciones normales pueden tardar varias horas en alcanzarse el equilibrio y, en consecuencia, la rotacin especfica caracterstica de la solucin. El cambio de unas formas isomricas en otras se sigue con facilidad por polarimetra, y los valores que se alcanzan son caractersticos para cada azcar en unas condiciones determinadas. Existen diferentes factores que influyen en la mutarrotacin:

Los cidos y las bases actan como catalizadores, siendo las bases las ms efectivas ya que aumentan considerablemente la velocidad de reaccin.

La temperatura influye tambin de forma notable en el proceso, aumentando la mutarrotacin del orden de 1,5 a 3 veces por cada 10C de incremento.

Dependiendo del nmero de ismeros, se habla de mutarrotacin simple (dos ismeros) o compleja (ms de dos).

5. ESTADO VITREO

El estado vtreo es un estado amorfo en el cual la viscosidad es tan alta que impide la cristalizacin del azcar. Es un estado poco estable que puede alcanzarse por congelacin, concentracin rpida o deshidratacin de una solucin as como por fusin trmica de algunos azcares cristalinos seguida de un enfriamiento brusco que impide que las molculas se reorganicen y formen un cristal. Los azcares en estado vtreo son higroscpicos, lo cual contribuye a su inestabilidad ya que al retener el agua, aumenta su movilidad y, en consecuencia, la velocidad de cristalizacin.

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El ejemplo ms caracterstico de la presencia de azcares en estado vtreo en un alimento es el de los caramelos duros, que no son ms que soluciones sobresaturadas de sacarosa cuya cristalizacin se ve impedida por la alta viscosidad y rigidez en la masa y por la presencia de otros azcares como glucosa y jarabes de glucosa.

6. INVERSION DE LOS AZUCARES

La inversin de los azcares, fundamentalmente de la sacarosa, consiste en una hidrlisis de su molcula bien por va enzimtica (invertasa) o por procedimientos fisicoqumicos como la hidrlisis con cido clorhdrico a temperatura elevada o la utilizacin de resinas sulfnicas. El producto obtenido se conoce como azcar invertido y se encuentra de forma natural en la miel. El trmino inversin hace referencia al cambio que se observa en el poder rotatorio de la disolucin cuando tiene lugar la hidrlisis; por ejemplo, la rotacin especfica de una disolucin de sacarosa es de +66.5, mientras que la del azcar invertido es -20. El fenmeno de la inversin provoca un aumento del sabor dulce y sobre todo un aumento de la solubilidad del azcar debido a que la fructosa libre es ms soluble que la sacarosa. Este hecho es interesante porque aumenta la posibilidad de incrementar la concentracin de azcares en una solucin.