06 Tema Reacciones Químicas En Los Carbohidratos 2a4c6h

REACCIONES QUÍMICAS EN LOS CARBOHIDRATOS

Se ven afectados por los ácidos, los álcalis, las altas temperaturas y los agentes oxidantes y reductores, que provocan su isomerización, enolización, deshidratación, ciclización, oxidación, reducción,

Por álcalis

Los enoles son agentes muy reductores, su presencia se aprovecha para medir el poder reductor de los azúcares mediante una reacción alcalina en la que se usa el ion cúprico como agente oxidante (método Fehling, la reacción de Nylander, con tartrato trivalente de bismuto; el método de Benedict, donde el ion cúprico se compleja con ion citrato; el método de Munson Walker, que es un procedimiento gravimétrico, o el método de Somogyi-Nelson) El hidrato de carbono disuelto en esta solución produce enoles que reducen el ion cúprico a cuproso, produciéndose el óxido correspondiente de color rojo

Por álcalis • En condiciones fuertemente alcalinas, los grupos aldehído o cetona se oxidan y se convierten en sus respectivos ácidos; por ejemplo, la glucosa se transforma en ácido glucónico.

Por ácidos • En general, la isomerización de los azúcares en condiciones ácidas es muy lenta en comparación con la que se efectúa con los álcalis; la enolización de los azúcares es lenta también en condiciones ácidas. • Esta degradación de los azúcares se lleva a cabo en las reacciones de oscurecimiento no enzimático, y contribuye decididamente a la síntesis de las melanoidinas. Este mecanismo se emplea industrialmente en la fabricación de furfural y de sus derivados a partir de los residuos de la caña de azúcar y de la mazorca de maíz, que contienen una alta cantidad de pentosanas.

Formación de los derivados furfurílicos a partir de hexosas

Reacciones de oscurecimiento o de empardeamiento • Las modificaciones en el color de los alimentos son deseables en algunos casos e indeseables en otros; así, resulta necesario conocer a fondo las condiciones que provocan ambas reacciones para poder controlarlas. Sin embargo, existe otro grupo de mecanismos muy importantes, llamado de oscurecimiento, encafecimiento o empardeamiento, que sintetizan compuestos de colores que van desde un ligero amarillo hasta el café oscuro Dichos mecanismos se han clasificado: – Reacciones enzimáticas (reacción catalizada por la polifenoloxidasa) – Rx no enzimáticas (se incluyen la caramelización, la reacción de Maillard y la degradación del ácido ascórbico).

Aspectos generales de reacciones de oscurecimiento.

El comportamiento de los azúcares varía considerablemente según el pH, la temperatura, la presencia de otras sustancias, etc

Caramelización • Esta reacción de oscurecimiento, también llamada pirólisis, ocurre cuando los azúcares se calientan por arriba de su punto de fusión. La reacción se lleva a cabo tanto a pH ácidos como alcalinos, y se acelera con la adición de ácidos carboxílicos y de algunas sales

CARAMELIZACION DE SACAROSA HIDRÓLISIS (160ºC)

Isosacarosana Tº

Deshidratación dimerizacion

I FASE: -35’ Tº -perdida 1mol de agua/ mol sacarosa

Deshidratac.

II FASE:

Caramelana 2C12H22011

C24H36O18 -4 H 2 0

Carameleno 3C12H22011

C36H50O25 -8 H 2 0

Caramelina C125H188O80

-55’Tº -perdida 4moles agua/2sacarosa -soluble en agua y etanol

IIIFASE: -55’ Tº -perdida 8 moles agua/3sacarosa -pigmento oscuro y amargo -soluble en agua

TEMPERATURA INICIAL DE CARAMELIZACIONDE ALGUNOS CARBOHIDRATOS Temperature Sugar Fructose

110° C

Galactose

160° C

Glucose

160° C

Maltose

180° C

Saccharose

160° C

• Obtención de glucosa a partir de 2 variedades de Chuño

• OBTENCION DE GLUCOSA A PARTIR DE ALMIDON DE YUCA Manihot sculenta INGRID MERA1, JORGE CARRERA CATAÑO2, Diciembre 10 de 2004. • Enzimas: BAN 480, producido a partir de una cepa de Bacillus amyloliquefaciens; AMG 300 L, amiloglucosidasa obtenida de Aspergillus Níger. La alfa-amilasa (Alfa 1,4-D- Glucan Glucanohidrolasa) hidroliza los enlaces glucosídicos alfa-1,4 de los polisacáridos que poseen 3 o más unidades de D-glucosa en unión alfa-1,4. • Las condiciones óptimas de trabajo de la enzima Bacillus amyloliquefaciens BAN 480L 1,4-alfa-D-glucan-hydrolase (alfaamilasa) en la hidrólisis de almidón de yuca son: pH 6.0 y 70 ºC de temperatura, mientras que para la enzima Aspergillus níger AMG 300L 1,4-alfa-D-glucan glucohidrolase (glucoamilasa) son: pH 4.8 y 65 ºC.

• BIOPROSPECCIÓN DE MICROORGANISMOS NATIVOS AMILOLÍTICOS CLAUDIA P. SÁNCHEZ1, CARLOS E. MEJÍA2, CARLOS FIGUEROA 27 de febrero de 2004. •

•

La producción de jarabes se da en dos etapas, en la primera se utiliza una enzima – amilasa y en la segunda una amiloglucosidasa. Hasta el momento el proceso de hidrólisis enzimática del almidón hasta glucosa, se ha llevado a cabo en dos etapas, licuefacción y sacarificación, por lo que ha sido necesario cultivar y manipular dos microorganismos productores de enzimas amilolíticas separadamente, conllevando. La amiloglucosidasa se utiliza a gran escala en la industria del procesado del almidón en tanques discontinuos a 55-60ºC y pH de 4.5 y con períodos de incubación de 48-92 h. para transformar las dextrinas formadas por la hidrólisis de alfa-amilasa en glucosa.

TRABAJO PRACTICO PRODUCCION DE ACIDO GLUCONICO Y SUS DERIVADOS Departamento de Ciencia y Tecnología 2005

• Gran variedad de bacterias y hongos producen acido glucónico a partir de glucosa. Los más utilizados son los hongos y entre ellos cepas de Aspergillus níger siendo en general la cepa de elección la NRRL 3 debido a que no produce paralelamente ácidos cítrico y oxálico bajo condiciones de operación. Entre las bacterias la única utilizada industrialmente es Gluconobacter suboxydans.

• PRODUCCIÓN DE MALTODEXTRINAS A PARTIR DE ALMIDÓN DE YUCA: UTILIZANDO LA ENZIMA A-AMILASA C. P. Sánchez, C. Figueroa M., 2004 • En la producción de jarabes de glucosa y de fructosa son necesarias las etapas de licuefacción, sacarificación e isomerización. En este trabajo se realizó un estudio de las condiciones de operación con la enzima alfa-amilasa más favorables en la hidrólisis del almidón de yuca para la producción de maltodextrinas. El pH y la relación entre las concentraciones de enzima/sustrato se evaluaron mediante un diseño experimental tipo factorial. Una vez establecidas las mejores condiciones de operación en las circunstancias anteriores, se verificó el proceso de escalamiento de la etapa de hidrólisis a 1,5 L y 8 L, para el que se estudiaron altas concentraciones de almidón, 40, 45 y 50%, buscando la mínima cantidad de enzima necesaria, todo ello a partir de relaciones basadas en la cinética enzimática.

• REUNION ANUAL DE LA SOCIEDAD ARAGONESA DE ALERGOLOGêA, M. Hinojosa, 2000 • El origen de las enzimas es muy diverso. como la alfa-amilasa que procede del Aspergillus oryzae, otros proceden de bacterias, siendo las mas conocidas las enzimas derivadas del Bacilus subtilis (subtilisina A y B).

• Para la obtención de la glucosa se debe seguir dos procesos enzimáticos: Licuefacción y sacarificación

LICUEFACCION • licuefacción, es una hidrólisis de las largas cadenas de almidón para obtener maltodextrinas (cadenas mas cortas de almidón), esta es llevada a cabo por la enzima -amilasa que corta los enlaces glicosídicos -1,4 internos en forma aleatoria del almidón.

SACARIFICACION • Debido a que con una hidrolizacion solo se obtiene maltodextrinas, en la segunda etapa, se hidrolizan los enlaces -1,4 y -1-6 del terminal no reductor de la cadena de dextrina, por la enzima amiloglucosidasa, liberando asi la glucosa. • Hasta el momento el proceso de hidrólisis enzimática del almidón hasta glucosa, se ha llevado a cabo en dos etapas, licuefacción y sacarificación, por lo que ha sido necesario cultivar y manipular dos microorganismos productores de enzimas amilolíticas separadamente, conllevando a un alto consumo de energía y de equipos para el proceso además de las diferencias existentes entre el pH y la temperatura que necesitan las dos enzimas, es difícil que ambos actúen simultáneamente con el almidón (Claudia P. Sanchez, 2004).

• OBTENCION DE GLUCOSA A PARTIR DE 2 VARIEDADES DE CHUÑO POR HIDRÓLISIS ENZIMATICA

TUNTA

CHUÑO

ALMIDON

ALMIDON AMILASA AMILOGLUCOSIDASA

LICUEFACCION SACARIFICACION GLUCOSA

AMILASA AMILOGLUCOSIDASA

LICUEFACCION SACARIFICACION GLUCOSA