Azúcar (2): Disacáridos, Lactosa, Sacarosa y Maltosa Estructura, Función y Propiedades

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Dos moléculas de monosacáridos forman un disacárido a través de un enlace glucosídico. La lactosa, la sacarosa y la maltosa son disacáridos comunes. Deben descomponerse en sus monosacáridos constituyentes en el intestino delgado antes de que puedan ser absorbidos y utilizados. Los monosacáridos sirven como combustible para las células o como materia prima para otros nutrientes.

disacárido
LactosaGlucosa + Galactosaleche de mamífero
sacarosaGlucosa + FructosaPuede almacenar energía en la planta.
MaltosaGlucosa + GlucosaTejido vegetal en el que se produce la hidrólisis del almidón.

Propiedades Físicas, Químicas y Estructura, Función Biológica de la Sacarosa

La sacarosa, también conocida como azúcar de mesa, es el disacárido más común en la vida diaria, encontrado en casi todos los alimentos naturalmente dulces o procesados. Debido a su uso generalizado y dulzura moderada, la sacarosa se utiliza como referencia estándar para la dulzura relativa. Su punto de fusión es de 186°C, y es un cristal blanco de sabor dulce a temperatura ambiente. Sin embargo, antes de alcanzar esta temperatura, sus cristales se descomponen en glucosa y fructosa. Si la temperatura supera los 170°C, parte de la sacarosa se deshidrata y degrada en un proceso de caramelización, convirtiéndose eventualmente en un líquido viscoso, de color caramelo y olor característico. La estructura multihidroxilo la hace altamente soluble en agua, y su solubilidad aumenta significativamente con la temperatura. Unos 200 g de sacarosa pueden disolverse en 100 g de agua a temperatura ambiente, y 323 g de sacarosa pueden disolverse en 100 g de agua a 70°C.

Cuando se calienta con ácidos o enzimas, la sacarosa se hidroliza para formar azúcar invertido, que es una mezcla de glucosa y fructosa. La luz polarizada gira hacia la derecha en una solución de sacarosa.

La sacarosa está formada por un enlace glucosídico que une una glucosa piranosa y una fructosa furanosa. A diferencia de otros carbohidratos reductores, la sacarosa no reacciona con el reactivo de Tollens o el reactivo de Fehling porque los grupos hidroxilo en el hemiacetal de la fructosa y la glucosa están involucrados en el enlace, evitando la formación de grupos aldehído o cetona libres. La mayoría de la glucosa formada por la fotosíntesis se convierte en sacarosa, y es uno de los azúcares más abundantes en las plantas. Se transporta desde las hojas (donde se sintetiza la sacarosa) hasta las frutas o raíces para su almacenamiento o metabolismo, como en la caña de azúcar y las remolachas azucareras. La sacarosa comestible se deriva de estas dos plantas.

La sacarosa no puede ser absorbida directamente; primero debe descomponerse enzimáticamente en fructosa y glucosa en el intestino delgado. La glucosa puede ser utilizada directamente. La fructosa debe convertirse en fructosa 1-fosfato o fructosa 6-fosfato para entrar en la vía glucolítica. La ingesta excesiva puede llevar a problemas de salud como obesidad, diabetes tipo 2 y caries dental debido a su alto contenido calórico y su capacidad para promover el crecimiento bacteriano en la cavidad oral.

Propiedades Físicas, Químicas y Estructura, Función Biológica de la Lactosa

La lactosa es el carbohidrato primario encontrado en la leche de los mamíferos. Es significativamente menos dulce que la sacarosa (azúcar de mesa), con solo aproximadamente el 40% de su dulzura. La lactosa es un sólido cristalino blanco a temperatura ambiente. La glucosa en ella está en forma alfa o beta, pero la galactosa solo en forma beta. Así, hay dos tipos de cristales de lactosa: α-lactosa y β-lactosa. A temperatura ambiente, la α-lactosa tiene una solubilidad de solo 7g y es menos dulce, mientras que la β-lactosa tiene una solubilidad de 50g y es más dulce. Cuando su solución sobresaturada está por debajo de 93.5°C, el precipitado es α-lactosa. Por lo tanto, la mayoría de la lactosa disponible en el mercado está en configuración alfa. Cuando se disuelve en agua, algo de α-lactosa se convierte en β-lactosa hasta que se alcanza el equilibrio químico, momento en el cual se pueden disolver unos 20g de lactosa en 100g de agua. Ambos tipos de lactosa hacen que la luz polarizada sufra una rotación derecha.

Su naturaleza reductora proviene del hemiacetal en la glucosa, que genera un grupo aldehído en solución acuosa y hace que el reactivo de Tollens produzca una reacción de espejo de plata, y convierte el reactivo de Fehling en rojo. También participa en la reacción de Maillard para dar a la leche y los productos lácteos un sabor caramelizado durante la cocción.

La lactosa debe descomponerse en glucosa y galactosa en el intestino delgado para ser absorbida. Su baja solubilidad permite que la glucosa se libere más lentamente en la sangre, lo cual es beneficioso para niveles estables de glucosa en sangre. La galactosa es vital para el desarrollo cognitivo de los infantes, ya que es un componente esencial de los glicolípidos en el cerebro y los tejidos nerviosos. No solo es una fuente de energía sino que también facilita la absorción de minerales esenciales como el calcio y el magnesio. La lactosa en la leche también promueve el crecimiento de probióticos (como Lactobacillus) en los intestinos, lo que ayuda a la digestión e inhibe las bacterias dañinas.

Casi todos los infantes pueden digerir la lactosa, pero algunos adultos tienen insuficiente lactasa y no pueden digerir la lactosa en productos lácteos. Cuando beben leche, la lactosa no digerida entra en los intestinos donde es fermentada por bacterias, produciendo gas y causando síntomas como hinchazón abdominal y diarrea. Esta condición se conoce como intolerancia a la lactosa, y su prevalencia varía enormemente entre las poblaciones. Es rara en europeos, pero bastante común en asiáticos del este y africanos.

Propiedades Físicas, Químicas y Estructura, Función Biológica de la Maltosa

La maltosa, también conocida como azúcar de malta, es un polvo cristalino blanco. Es abundante en semillas germinadas o masa fermentada. Su dulzura es moderada, aproximadamente del 30-60% de la sacarosa. Su punto de fusión varía entre 160 y 165°C. A temperatura ambiente, unos 100g de maltosa pueden disolverse en 100g de agua. Su solución hace que la luz polarizada sufra una rotación derecha.

La maltosa es un disacárido formado por dos unidades de glucosa unidas por un enlace glucosídico alfa 1,4. La maltosa participa en la reacción de Maillard, una interacción química entre aminoácidos y azúcares reductores que crea sabores únicos en los alimentos. También reacciona con el reactivo de Tollens y el reactivo de Fehling. La maltosa no puede ser absorbida directamente; debe descomponerse en dos moléculas de glucosa en el intestino delgado para su absorción.

La maltosa tradicional se hace fermentando arroz glutinoso con semillas germinadas. Está compuesta principalmente de maltosa, junto con algo de almidón y dextrina. Su característica más distintiva es formar un jarabe viscoso cuando se disuelve en agua, lo que ha asegurado su papel significativo en la industria alimentaria. La humedad del jarabe y su naturaleza no cristalizante ayudan a ablandar las pastelerías. Reduce la dulzura de la pastelería para hacer los sabores más suaves, lo cual sería demasiado dulce si toda la dulzura proviniera del azúcar de mesa. También se utiliza como adhesivo para unir los componentes, como se ve en bocadillos como el sachima o el turrón.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son los disacáridos además de la lactosa, sacarosa y maltosa?

Celobiosa: Este disacárido está compuesto por dos moléculas de glucosa unidas por un enlace glucosídico β-1,4. Es la unidad primaria en la celulosa de las paredes celulares de las plantas.

Isomaltosa: Formada por dos moléculas de glucosa conectadas a través de un enlace glucosídico α-1,6. Es un isómero de la maltosa. Este disacárido se produce típicamente durante la hidrólisis del almidón.

Trehalosa: Consiste en dos moléculas de glucosa unidas por un enlace glucosídico α-1,1. La trehalosa se encuentra ampliamente en varios organismos, incluyendo hongos, insectos y algas marinas.

¿Cuáles son los riesgos de comer mucha sacarosa?

Las frutas contienen cantidades significativas de fructosa y sacarosa, y la sacarosa está compuesta por una glucosa y una fructosa. Reemplazar las verduras por frutas significa consumir mucha fructosa todos los días.

La fructosa no puede ser utilizada directamente como combustible celular. Necesita ser convertida en glucosa, glucógeno y grasa en el hígado. Su metabolismo en el hígado no está regulado por el ATP, por lo que las células hepáticas fácilmente producen exceso de oxígeno reactivo que daña a sí mismas. Este proceso consume mucho ATP para producir AMP cuya degradación conduce a un aumento del ácido úrico y la gota. La fructosa se convierte más fácilmente en grasa que se acumula en el hígado, causando enfermedad del hígado graso no alcohólico.

En contraste, las verduras contienen muy poco azúcar. Proporcionan vitaminas y fibra dietética mientras reducen la ingesta de fructosa. Por lo tanto, las frutas no pueden ser reemplazadas por verduras en la dieta diaria.

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