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CURSO  DE  NUTRICIÓN  EN  ESQUEMAS

 

 

Este curso de Nutrición en esquemas,

ha sido creado íntegramente y es periódicamente actualizado por el

 

Dr. José Luis Sambeat Vicién

 

(Madrid - España)

 

HIDRATOS  DE  CARBONO

 

 

1. INTRODUCCIÓN

 

Constituyen los nutrientes mayoritarios de la materia viva de nuestro planeta

Son la principal fuente energética para el organismo humano.

Representan del 40 al 80% de las kilocalorías que se consumen a diario

Participan en: La estructura de órganos y células nerviosas

                      La definición de la identidad biológica individual a través del grupo sanguíneo.

 

 

 

2. CLASIFICACIÓN

 

Su característica química común es que esta polimerizados por uniones O-glucosídicas.

La polimerización es el número de unidades que se obtienen por hidrólisis

Segun el grado de polimerización: Azúcares: Son H de C monoméricos o monosacáridos y diméricos o disacáridos

                                                                            Tienen poder edulcorante

                                                         Oligosacáridos : El número de residuos es de tres a nueve

                                                          Polisacáridos.: El numero de residuos es mayor de nueve

 

Desde el punto de vista nutricional: Asimilables -> son hidrolizables por los enzimas del tracto gastrointestinal ->

                                                                                                -> absorción por el enterocito

                                                            No asimilables  ->no son hidrolizables por los enzimas del tracto gastrointestinal  ->

                                                                                                 ->llegan intactos al intestino grueso ->

                                                                                                       -> son hidrolizados por los enzimas de la microbiota del colon ->

                                                                                                             -> fermentación anaerobia -> ácidos grasos ->

                                                                                                                        -> absorbidos en el colon

 

Grado de polimerizacion

Subgrupo

Compuestos

Origen

Azucares

Monosacáridos

Glucosa, fructosa, galactosa y manosa

Almidón, frutas y leche

Disacáridos

Sacarosa, lactosa, maltosa

Caña de azucar, almidón, leche

Polioles

Sorbitol, manitol, xilitol

Reduccion de monosacaridos

Oligosacaridos

Malto-oligosacaridos

Maltodextrinas

Almidon

Otros oligosacaridos

Rafinosa, Estaquiosa, fructooligosacaridos

Leguminosas

Sintesis

Polisacaridos

Tipo almidón

Amilasa, amilopectina, glucogeno, almidones modificados

Cereales

Tipo no amilaceo

Celulosa, hemicelulosa, pectinas, agar, carragenatos, inulina

Frutas, hortalizas, algas

 

 

 

 

3. DESCRIPCIÓN

 

 

3.1. MONOSACÁRIDOS

 

Los más importantes son: Glucosa

                                            Fructosa

Se encuentran libres en: Frutas y en verduras <- dependiendo del grado de maduración.

                                         Miel,

 

Fructosa: Es el azúcar que tiene mayor poder dulce

                 Es el más difícilmente cristalizable.

                 Se obtienen industrialmente del almidón de maíz

 

Galactosa: La lactosa (o azúcar de la leche) es la única fuente disponible de este azúcar.

                   Es el monosacárido estructural de gangliósidos y cerebrósidos.

 

Manosa: En leguminosas y setas

 

Reacción de Maillard: Estos azúcares son reductores -> cuando se combinan con aminoácidos -> reacciones de pardeamiento ->

                                        -> modifican el color y el aroma del alimento.

 

 

 

 

 

 

3.2. DISACÁRIDOS

 

Sacarosa: Azúcar refinado obtenido de la caña de azúcar o de la remolacha

                  Se emplea en la elaboración de muchos alimentos para aportarles sabor dulce (helados, bollería y pastelería, bebidas).

                  Al poder dulce de la sacarosa se le otorga el valor 1<- referencia para definir el dulzor de los demás azúcares

                  No tiene carácter reductor se -> no sufre pardeamiento de Maillard

 

Lactosa: Sólo se encuentra en la leche y sus derivados.

                Es la principal fuente energética que reciben los niños durante su periodo de lactancia

                Es la única fuente disponible de galactosa para el ser humano durante toda su vida.

                Es el azúcar: Menos dulce

                                       Más cristalizable

                                       Con mayor facilidad para producir el pardeamiento de Maillard, -> limita su uso alimentario.

 

Maltosa: Sólo se produce por la hidrólisis del almidón, (elaboración del pan, cerveza…)

 

Trehalosa: Se encuentra en hongos y levaduras  

 

 

 

3.3. POLIOLES, ALDITOLES O AZUCARES ALCOHOLES  

 

Proceden de la reducción a grupo hidroxilo del grupo aldosa o cetosa de los correspondientes mono- y disacáridos.

Comprende un grupo de compuestos hidrogenados: sorbitol,

                                                                                      manitol,

                                                                                      xilitol,

                                                                                      lactitol

                                                                                      maltitol.

Propiedades:  Son menos dulces que la sacarosa -> se han de añadir en cantidades elevadas -> edulcorantes voluminosos o de carga.

                        Se absorben con dificultad en el intestino delgado -> heces blancas y diarreas osmóticas

                                                                                                        \->se metaboliza en el hígado -> vía glucolítica ->

                                                                                                                -> suministra algo de energía

                                                                                                        \-> influyen escasamente en la glucemia: aptos para diabéticos

                       Se encuentran de forma natural en pequeñas cantidades en algunas frutas y hortalizas.

                       Xilitol: Es el menos biodisponible

                                   Las bacterias cariogénicas son incapaces de utilizarlo -> gomas de mascar sin azúcar

                    

 

 

3.4. OLIGOSACÁRIDOS

 

Malto-dextrinas: Restos de polímero glucídico sin hidrolizar <- hidrólisis <-almidón

                             Contienen de tres a cinco glucosas  

                             El organismo es capaz de hidrolizarla en el enteocito

 

 

 

3.5. POLISACÁRIDOS

 

Almidón: Es el polisacárido asimilable más importante que proporcionan los alimentos.      

                Esta formado por la unión de un solo monosacárido, la glucosa en forma de dos polímeros: Amilosa

         Amilopectina

                Pueden proceder de: Cereales: Maíz

                                                                     Trigo

                                                                     Arroz

                                                                     Cebada    

                                                    Tubérculos: Patatas

                                                                         Boniatos  

                Crudo: Se presenta en gránulos

                             No absorbe agua

                             Es altamente indigerible <- la proporción cristalizada dificulta el acceso de los enzimas hidrolíticos intestinales

                 En caliente (50 a 70º C):  Pierde la condición cristalina -> absorbe agua -> forma un gel (gelatinización) ->

                                                                      -> se transforma en un producto digerible

 

Glucógeno: Es el material de reserva glucídico para el hombre y los animales -> se almacena en el hígado y en el músculo

                    Esta formado por moléculas de D-glucosa

 

 

 

 

 

 

4. BIODISPONIBILIDAD E ÍNDICE GLUCÉMICO

 

 

Biodisponibilidad : Fracción de nutriente contenida en el alimento que: Es capaz de atravesar la pared intestinal y

                                                                                                                      Es útil para el metabolismo orgánico.

                                En el caso de los hidratos -> el indicador de biodisponibilidad es el índice glucémico

 

 

4.1. DIGESTIÓN

 

 

Según el tipo de Hidrato de Carbono: Monosacáridos -> son moléculas basicas -> no precisan ser digeridos -> Absorcion

                                                              Los demás:  Enzimas del tracto gastrointestinal -> Hidrólisis -> Absorcion.

 

Enzimas: Amilasas:  Saliva -> α-amilasas salivales: Su actividad hidrolítica es óptima a pH 7

                                                                                      Actúan durante todo el recorrido hasta que se inhiben por el pH ácido del estómago,              

                                    Intestino delgado -> α-amilasas pancreáticas: Se segregan al producirse el vaciado gástrico.

                                    Producen dextrinas límite, maltosas y maltotriosas

                  Enzimas específicos: Hidrolizan: Dextrinas límite -> Disacáridos -> Monosacaridos

                                                                         Maltosas -> Disacáridos -> Monosacaridos

                                                                         Maltotriosas -> Disacáridos -> Monosacaridos

                                                                         Disacáridos ingeridos del alimento -> Monosacaridos

                                                       Localizacion: Borde en cepillo (duodeno y yeyuno)

                                                       Síntesis:  Se produce en el enterocito en el  borde en cepillo

                                                                        Es inducida por los propios sustratos. ->

                                                                                      -> la lactasa desaparece cuando se abandonan el consumo de leche

 

 

 

4.2 ABSORCIÓN

 

La mayor parte de monosacáridos por absorber son: Glucosa (sobre todo)

                                                                                        Galactosa

                                                                                        Fructosa

 

Trayecto:  Luz intestinal -> membrana mucosa del enterocito  (transporte activo) -> enterocito -> membrana basolateral ->

                         -> espacio intercelular -> capilares -> vena porta

 

Enterocito: La D-glucosa y la D-galactosa ->

                       -> membrana mucosal -> Transporte con gasto energético y dependiente de la bomba de sodio y potasio ->

                                                             -> El transportador (SGLT1) es estereoespecífico para la D-glucosa y la D-galactosa ->

                                                                     -> transporta un ión sodio a la vez que dichas moléculas ->

                       -> citoplasma ->  El 50% de la glucosa -> se transforma en lactato ->

                       -> membrana basolateral -> Transporte independiente del sodio -> Utiliza el  transportador (GLUT2)

                      

                    La Fructosa ->

                       -> membrana mucosal -> Transporte facilitado por gradiente de concentración sin requerir gasto energético ->

                                                                 -> el transportador es el (GLUT5).

                       Particularidades: 40-80% de los individuos: Malabsorben la fructosa, si consumen 15 g de ella o menos                            

                                                                                                   Flatulencia y diarrea si la dosis es de unos 50 g.

                                                     Si la ingestión de ella se combina con glucosa o almidón -> se absorbe completamente

 

La cantidad de glucosa que se absorbe -> depende de la cantidad de H de C asimilables o glucémicos que se ingieran

                                                                     exigirá al páncreas una respuesta adecuada de insulina ->

                                                                               -> para metabolizar la glucosa -> y tratar de regresar a los niveles basales de glucemia.

 

 

 

4.3. ÍNDICE GLUCÉMICO

 

Es un índice biológico válido que permite clasificar los H de C de los alimentos.

 

Conceptos:  Un alimento patron (una solución de 50 g de glucosa) genera  al ingerirse una curva de glucemia determinada

                      Un alimento  a estudiar  genera  al ingerirse otra curva de glucemia distinta

                      El indice glucemico: Es la diferencia que existe entre el area de ambas curvas.

                                                        Se expresa en porcentajes

 

 

IG = (Área bajo la curva de glucemia del alimento problema /  Área bajo la curva de glucemia del alimento de referencia) x 100

 

Las curvas: Se obtienen determinando la concentración sanguinea de glucosa: cada quince minutos desde la ingestión y

                                                                                                                                    hasta transcurridos 120 minutos.

                     Ambas (estudio y patrón) deben obtenerse en el mismo individuo

                     Los valores inferiores a cien indican que: Ese alimento da lugar a una respuesta glucémica inferior a la de 50gr de glucosa

                                                                                          Que sus H de C son menos biodisponibles que los de alimentos con IG más altos

 

Para calcular el IG de una dieta -> Sabiendo: La cantidad de H de C que aportan cada uno de los alimentos que la integran

                                                                          La proporción de H de C que suministra cada alimento respecto al total

                                                                          El índice glucémico de cada uno de ellos

                                                       -> Sumar la proporción de índice glucémico que suministrará cada uno de ellos

 

Sobre el IG de una dieta incide más el tipo de H de C que la cantidad que se consume de los alimentos que los contienen.

 

 

 

Alimento

Contenido en H de C glucemicos

Proporcion de cada H de C glucemico con respeto al total

Indice glucemico del alimento

Indice glucemico de la dieta

1

X

X/P

A

X/P x A

2

Y

Y/P

B

Y/P x B

3

Z

Z/P

C

Z/P x C

Totales

P

 

 

IG

 

 

 

4.4. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA RESPUESTA GLUCÉMICA

 

Factores: Origen: Intrínsecos -> composición,

                                                      pH,

                                                     actividad de agua,

                                                     enzimas …

                               Extrínsecos -> temperatura,

                                                      humedad,

                                                      luz,

                                                microorganismos,….)

               Pueden: Alterar la estructura de los H de C del alimento durante el procesado industrial o culinario

                              Repercutir en la biodisponibilidad

 

 

 

4.4.1. ISOMERIZACIÓN

 

La mayor parte de los H de C pueden presentarse con diferentes estructuras químicas -> no todas son igualmente: digeridas,

                                                                                                                                                                                              absorbidas

                 utilizadas.

 

La D-glucosa, de estructura cíclica en forma de silla, es la más abundante de forma natural en los alimentos

El transportador de la membrana mucosal de la pared intestinal es estereoespecífico para la D-glucosa.

 

Tratamiento térmico frente a pHs ácidos y básicos débiles -> transformación de glucosa a fructosa (isomerización) ->

->        menor cantidad de glucosa biodisponible

 

Si el medio es muy ácido se favorece la enolización de monosacáridos por deshidratación, formándose los correspondientes furfurales ->     

                       -> disminuye el aporte total de monosacáridos.

 

 

 

4.4.2. PARDEAMIENTO

 

El pardeamiento de Maillard: Se favorece con: La presencia de sustancias nitrogenadas

                                                                              Temperaturas altas

               Baja actividad de agua.

                                           Desarrolla  colores y aromas característicos.

                                           Los sustratos son: Grupos carbonilo (los grupos funcionales de azúcares reductores)

                                                                           Grupos amino libres (aminoácidos y proteínas),

                                           Implica una pérdida de valor nutritivo <- disminución de la biodisponibilidad

                                           En algunos alimentos es sensorialmente: Deseable : Café

      Pan

      Chocolate

      Patatas fritas,

      Cereales tostados

                                                                                                                 Indeseable: Leche

        Jarabes

        Alimentos deshidratados

 

 

 

 

 

 

 

4.4.3. GELIFICACIÓN

 

Almidón -> absorbe agua (se gelatiniza) -> mayor accesibilidad para los enzimas digestivos  -> mayor biodisponibilidad

 

Los almidones más ricos en: Amilosa -> tienen estructura más: compacta y menos hidratada -> menor capacidad de gelificar

                                                                                                         lineal -> geles más viscosos ->

                                                                                                                  -> dificulta la difusión de la glucosa hacia el borde en cepillo

                                                                -> proporcionan menor índice de glucemia

                                          Amilopectina (la mayoría) -> tienen mayor indice glucemico

 

 

 

4.4.4. OTROS FACTORES

 

Las pectinas y otros polímeros que tiene la fibra alimentaria: Lentifican el vaciado gástrico +

                                                                                                      Proporcionan viscosidad al bolo alimenticio ->

                                                                                                               -> gradúan la absorción y paso a sangre de la glucosa  

 

La maduración de la fruta disminuye el contenido en polisacáridos poco biodisponibles y aumenta el contenido en azúcares.

 

 

 

 

 

 

 

5. METABOLISMO Y EFECTOS FISIOLÓGICOS

 

 

Efectos fisiológicos: Proporcionar energía.

                   Control de la glucemia.

                   Lipogénesis.

                   Glicosilación proteica.

                   Fermentación en la boca.

 

 

 

5.1. FUENTE DE ENERGÍA

 

La glucosa representa el sustrato energético preferente para todos los tejidos

 

Tras la ingesta -> Aumentan los niveles de glucemia -> secreccion de insulina ->

    -> La glucosa: Es utilizada como energia por los tejidos

                           Se almacena como glucógeno: Hepático -> unica fuente energética para los tejidos dependientes de glucosa ->

                                                                                                           -> Sistema nervioso central (SNC)

Eritrocitos

Médula renal

                                                                               Muscular -> únicamente provee de glucosa para la actividad física del músculo

    no actúa como reserva energética para los demás tejidos del organismo.

 

Las situaciones de exceso de glucosa: Generan síntesis de moléculas complejas: glicosaminoglicanos,

                           glicoproteínas

           glicolípidos.

                                                                   A partir de la UDP-glucosa (uridin difosfato glucosa) se formará ácido glucurónico,  ->

                                                                                     -> aumenta la hidrofilia de numerosas sustancias ->

                                                                                             ->  facilita su excreción urinaria -> eliminación.

 

A medida que la glucemia desciende -> la glucosa de la sangre es insuficiente para abastecer de combustible a todos los tejidos ->  

     -> disminuye también la relación insulina/glucagón -> comienza a estimularse la lipólisis (liberación de ácidos grasos almacenados) ->

             ->  sustituirán a la glucosa en la función energética ->

                       ->excepto en los tejidos dependientes de glucosa que son abastecidos por el glucógeno hepático.

 

Si la fase interdigestiva se prolonga  -> Glucógeno hepático no puede proveer de toda la glucosa necesaria (especialmente al SNC) ->     

          -> se estimula la gluconeogénesis (síntesis de glucosa a partir de lactato, glicerol y aminoácidos)

 

 

  

 

 

5.2. LIPOGÉNESIS

 

La glucólisis origina acetilCoA (acetil coenzima A) -> el exceso de glucosa puede dar lugar a cantidades excesivas de acetilCoA ->

       -> satura del ciclo de los ácidos tricarboxílicos -> el acetilCoA sobrante inicia la síntesis de ácidos grasos o lipogénesis ->

               -> aumentará la reserva grasa del tejido adiposo

 

Esto no ocurre cuando se consumen durante largos periodos de tiempo dietas con muchos en H de C: de bajo índice glucémico

                                                                                                                                                                          mezclados con fibra o amilásicos

Sólo se ha observado una ligera lipogénesis cuando es alta la ingesta de H de C: De alto índice glucémico

                                                                                                                                       Amilásicos añadidos de azúcares

Lipogenesis aumentada cuando:  Hay resistencia a la insulina

                                                        Se consumen cantidades elevadas de sacarosa.

 

 

 

5.3. GLICOSILACIÓN PROTEICA

 

Las glicoproteínas resultan de la adición de secuencias de hidratos de carbono a proteínas

 

Glicosilación enzimática:  ->

            -> moléculas con grupo amino -> glicoaminoglicanos: Estan en estructuras importantes del organismo ->

                                                                                                                                      -> tejido conjuntivo

           cartílagos

           piel

           tendones

           huesos

           córnea

           humor vítreo

           líquido sinovial

           cordón umbilical

           espermatozoides

     Otros son compuestos de secreción -> heparina

                                                               -> glicoproteínas: Estan en la superficie externa de las membranas celulares

                                                                                            Las fracciones de H de C pueden ser lugares de reconocimiento ->

                                                                                                  -> receptores de membrana para distintas hormonas peptídicas

      especificidad de las proteínas que identifican los grupos sanguíneos

             -> afecta a proteínas de: plasma,

                                                     citoplasma,

                                                     nucleoproteínas,

      cromatina

      citoesqueleto.

 

Glicosilación no enzimática: ->

             -> La glucosa puede unirse a proteínas de la sangre a través de alguno de los grupos amino libres ->

                            -> dando lugar a una base de Shiff.

             -> Se favorecen cuando se mantienen niveles elevados de glucemia.

             -> Las bases de Shiff pueden sufrir otras reacciones químicas que inactivan la función de la proteína ->

                      -> Cuando afectan a proteínas de vida media larga -> progresan excesivamente ->

                               -> impide la eliminación del complejo formado  ->  pérdida de la funcionalidad irreversible ->

                                    -> Ejemplo: cataratas y complicaciones vasculares de los diabéticos

 

 

 

5.4. FERMENTACIÓN EN LA BOCA

 

Los H de C glucémicos son fermentables por las bacterias de la cavidad bucal  -> ácido láctico -> disminución del pH. ->  

        -> esta acidez es neutralizada por grupos básicos del esmalte dental  -> provocando su disolución.

 

La acción cariogénica de los H de C depende de: Su grado de polimerización -> los más polimerizados menos cariogenicos 

                                                                                                                                   los azúcares son los más cariogénicos,                     

                                                                                  Si son ingeridos durante las comidas o solos ->

                                                                                            -> otros componentes del alimento pueden: reducir su fermentación

                                                                                                                                                                   ayudar a neutralizar la acidez.

 

La inducción de la cariogénesis se puede minimizar: Con niveles adecuados de flúor durante el desarrollo dental ->

                                                                                                                                             -> se forma un esmalte más resistente

         Manteniendo una higiene dental frecuente.

 

 

 

 

 

6. FUENTES Y RECOMENDACIONES

 

 

Los H de C deben cubrir un 55% de las kilocalorías que necesita el organismo (excepto para los niños con menos de dos años)

 

Aporte energético -> 4 kcal/g (17 kJ/g). en H de C Simples

                                  3,75 kcal/g (15,7 kJ/g). en H de C complejos <- su biodisponibilidad no es completa

                                  La FAO/OMS  sospecha que la cifra de 3,75 kcal/g, puede estar sobrevalorada para muchos de ellos.

 

El índice glucémico:  Facilita la elección del alimento con los H de C más adecuados a cada situación (actividad física, edad avanzada…

                                    Bajo: Legumbres

                                              Leche

                                              Pasta

                                              Frutas      

                                   Alto:  Pan

                                             Productos de bollería

                                             Cereales de desayuno

                                             Arroz

                                             Patatas

                                             Helados

                                             Miel.

 

Recomendaciones: Niños -> prevención de la caries -> bajo consumo en azúcares fermentables

                                                                                        Fluoruro

                                                                                        Higiene dental.

                                 Ejercicio físico -> deporte por recreo -> No son necesarios suplementos en hidratos de carbono

                                                             deportista de elite -> alimentos de alto índice glucémico

                                                                                                   ->que requieren una gran resistencia física ->

                                                                                                   -> dietas previas al evento:  Alto índice glucémico

                                                                                                                                                  Contenido elevado en H de C amiláceos ->

                                                                                                                                                           ->que se absorban lentamente

                                                                                                   -> durante la carrera: Suplemento en forma de bebidas azucaradas ->

->disposicion  de glucosa ->

       -> Energía necesaria

                                                                                                                                      Se repone mejor el glucógeno


 

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