Comentábamos en el último artículo que los hidratos de carbono o carbohidratos pueden ser moléculas pequeñas, como los mono- o disacáridos, o grandes, como los polisacáridos. Éstos son moléculas largas de azúcares. Son los más abundantes en los alimentos.
Pueden estar formados por cadenas de un mismo azúcar -homopolisacáridos- o de diferentes azúcares -heteropolisacáridos-. Y las cadenas pueden ser cadenas lineales o ramificadas.
Tipos de polisacáridos
En cuanto a su funcionalidad, pueden ser de almacenamiento, como el almidón y el glucógeno, o estructurales, como la celulosa.
Estructura química del almidón, glucógeno y celulosa
Hidratos de carbono de almacenamiento: el almidón y la glucosa
El almidón
El almidón consta de cadenas de glucosa con estructura lineal -amilosa- o ramificada -amilopectina-. Constituye la reserva energética de los vegetales. En la cocina se valora por ser un hidrocoloide: tiene la capacidad de atrapar agua, lo que provoca la formación de geles, o de espesar un líquido o un producto licuado.
La amilosa y la amilopectina son polisacáridos que el organismo puede degradar -digerir- mediante las enzimas amilasa y glucosidasa presentes en la saliva y en el jugo pancreático.
Estructura química del almidón: amilosa y amilopectina
El almidón se obtiene mayoritariamente del maíz, el trigo, el arroz, la patata y la tapioca. Si proviene de un tubérculo suele denominarse fécula -fécula de patata-. Si es de un cereal, almidón. Las propiedades del almidón varían en función del producto del cual se extrae y de la variedad. Ello se debe a la longitud de las cadenas y, sobre todo, a la proporción de los dos tipos de cadenas que lo forman. La amilosa -lineal- hace predominar la estructura gelificada, ya que forma tramas tridimensionales. La amilopectina -ramificada- produce en los líquidos una mayor viscosidad.
El almidón no sabe dulce porque no activa las papilas gustativas
Ruta de los carbohidratos a través del intestino: el glucógeno
Cuando comemos cebolla, por ejemplo, las enzimas empiezan a degradar los disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos en monosacáridos para que puedan ser absorbidos. Diferentes enzimas ayudan a romper diferentes enlaces. Las amilasas hidrolizan los polisacáridos, como el almidón, en pequeñas unidades. Las lactasas, sacarasas y maltasas hidrolizan la lactosa, sacarosa y maltosa en sus correspondientes monosacáridos, glucosa, fructosa y galactosa.
La cebolla, fuente de polisacáridos
Estos hidratos de carbono hidrolizados atraviesan las paredes del intestino y van al torrente sanguíneo para ser utilizados por el cuerpo.
Formación del glucógeno
Cuando los niveles de glucosa aumentan después de una comida, el páncreas libera la hormona insulina que ayuda a penetrar a la glucosa en las células para obtener energía. La insulina estimula el hígado a almacenar glucosa a través de un proceso llamado glucogénesis. Este proceso consiste en el enlace de varias moléculas de glucosa entre sí para dar lugar al polisacárido conocido como glucógeno.
La insulina es una hormona formada por 51 aminoácidos, producida y secretada por células del páncreas. Interviene en el aprovechamiento metabólico de los nutrientes, sobre todo en el de los hidratos de carbono.
Proceso de formación y degradación del glucógeno dependiendo del nivel de glucosa
En situaciones de necesidad de energía, este glucógeno se degrada produciendo de nuevo glucosa.
La galactosa sufre un proceso inicial en el que una serie de enzimas la convierten en glucosa. Este proceso consiste “simplemente” en voltear un hidroxilo -OH.
Conversión de galactosa en glucosa
La fructosa, por su parte, sigue un proceso diferente en el hígado. Inicialmente contiene 6 carbonos, que se transforman en moléculas de 3 que van a formar parte de otro proceso energético del cuerpo llamado glicolisis.
En definitiva, todos los hidratos de carbono digestibles, tanto si provienen de azúcares de la miel como del almidón de la patata, son degradados en sus monosacáridos para consumo inmediato de energía o almacenados, dependiendo de la necesidad del cuerpo.
Metabolismo de los hidratos de carbono
Hidrato de carbono estructurales: la celulosa y la fibra alimentaria
La celulosa
La celulosa es un ejemplo de polímero natural. Un polímero es una cadena larga de unidades más pequeñas de moléculas repetidas. Está compuesto por moléculas de glucosa, de fórmula (C6H10O5). Es un homopolisacárido, es decir todas las moléculas de azúcar que lo componen son iguales. Su fórmula química es (C6H10O5)200-1000. Es decir, está formado por un promedio de 200 a 1000 moléculas de glucosa unidas entre sí mediante enlaces fuertes -covalentes- y no tan fuertes pero muy efectivos -por puentes de hidrógeno-. Estos enlaces originan fibras compactas impenetrables al agua y, por tanto, insolubles en ella.
Estructura de una fibra de celulosa
La celulosa es la molécula biológica más abundante. Es la principal sustancia de las paredes celulares de las células vegetales. Es lo que les ayuda a permanecer rígidas y erguidas.
Los humanos no podemos digerirla porque no podemos romper los enlaces entre las moléculas de glucosa. Carecemos del enzima necesario para ello, la celulosa. Sin embargo, es muy importante en la dieta como fibra. La fibra ayuda a nuestro sistema digestivo a mover la comida a lo largo del intestino y eliminar los residuos fuera del cuerpo.
Animales como las vacas, ovejas o caballos sí que pueden digerir la celulosa. Consiguen así la energía y los nutrientes necesarios a partir de la hierba.
Las vacas digieren la celulosa
Tiene muchos usos. El algodón, que contiene un 90% de celulosa, se utiliza para fabricar tejidos. La fabricación de papel requiere madera, que contiene un 50%.
La celulosa se utiliza también como aditivo, E-460. No es nocivo y se utiliza como estabilizante, emulsionante, espesante, agente de carga y soporte para otros aditivos.
Fibras alimentarias
Existe otro tipo de hidratos de carbono que se conocen como fibras alimentarias. Aunque existen fibras alimentarias que son compuestos no carbohidratados, como la lignina.
Son material alimentario de origen vegetal que no se puede hidrolizar por las enzimas del tracto digestivo. Sin embargo, pueden fermentar gracias a la microflora intestinal y terminar como materia principal de las heces.
Muchos estudios científicos avalan la teoría de que una baja ingesta de fibra está asociada con diversas enfermedades. La ingesta de fibras es crítica porque disminuye la velocidad de absorción de azúcares simples, como la glucosa, a través del intestino delgado. Esto ayuda a mantener los niveles de azúcar en sangre equilibrados.
Bibliografía
https://www.youtube.com/watch?v=YO244P1e9QM
The Chemistry of Carbohydrates. The Types, Functions, and Classifications of Carbohydrates. https://www.thoughtco.com/chemistry-of-carbohydrates-603878
Organic Molecules Carbohydrates | Cell Biology | Biochemistry https://www.youtube.com/watch?v=_qf_r5EVP6U
Carbohydrates & sugars – biochemistry https://www.youtube.com/watch?v=jQi84TnstI4
Alimentary fiber and its nutritional properties. Focus on Venezuelan foods Article in Informe Medico 9(6):285-294 https://www.researchgate.net/publication/286605070_Alimentary_fiber_and_its_nutritional_properties_Focus_on_Venezuelan_foods
https://en.wikibooks.org/wiki/Structural_Biochemistry/Organic_Chemistry/Carbohydrates
https://www.bbc.com/bitesize/articles/z2d2gdm
https://blog.nutritienda.com/celulosa/
