CARBOHIDRATOS DE IMPORTANCIA NUTRICIONAL

Dra. Ana Lía FelipoffDocente de Nutrición

Facultad de Farmacia y Bioquímica. UBA

Vegetales

Frutas

Lácteos

Granos

CARBOHIDRATOS

-POLIHIDROXIALDEHÍDOS

-POLIHIDROXICETONAS

-ALCOHOLES

-ACIDOS(monómeros o polímeros)

H-C=O

H-C-OH

HO-C-H

H-C-OH

H-C-OH

H-C-OH

CH2OH

Grupo hidroxilo

Fructosa

C n (H2O) n1:2:1

C = OHO – C -Grupo sacarídico

Glucosa

Grupo carbonilo

Clasificación de los Carbohidratos

-Monosacáridos

- Disacáridos

-Azucares alcoholes

Glucosa , Fructosa, Galactosa,

Sacarosa, Lactosa, Maltosa Azucares

Sorbitol, Xilitol, Maltitol, Polidextrosa

-Oligosacáridos(3 – 9)

Rafinosa, Estaquiosa,

Fructo y galactooligosacáridos

-Polisacáridos

(Almidones)

Amilosa, Amilopectina, Almidones modificados

- Polisacáridos

(No almidones)

Celulosa, Hemicelulosa, Pectinas, Gomas,

Inulina

CARBOHIDRATOS

DIGERIBLES

MONOSACARIDOS

GliceraldehídoTriosas Dihidroxiacetona

D-Ribosa ARNPentosas D2-Deoxiribosa ADN

L-ArabinosaD-Xilosa

GlucosaHexosas Galactosa

Fructosa

Disacáridos

α 1-> 4

α 1-> 2

β 1-> 4

amilosa

amilopectina

ALMIDON

Polisacárido de reserva de los vegetales

Amilosa% Amilopectina%

Arroz 18.5 81.5

Papa 20 80

Maíz 24 76

Trigo 25 75

Polímero de glucosa

α 1-> 4 glucosídica

α 1 -> 6 glucosídica

POLISACARIDOS

Granos y derivados, legumbres , tubérculos)

GLUCÓGENOPolisacárido de reserva

en animales

α 1-> 4 glucosídica

α 1 -> 6 glucosídica

Cereales y subproductos,

Fitatos Harinas de oleaginosas, No son Carbohidratos

Granos de leguminosas

H2PO3O

OPO3H2H2PO3O

OPO3H2

OPO3H2

OPO3H2

Ac. Mioinositol hexafosfórico

Ciclitoles: Inositol: grupos -OH

En las semillas:

Principal reserva de P y de otros minerales (Na, Mg, Ca)

Fitasas: actividad

durante la germinación

En los animales y en el hombre

Los fitatos pueden formar sales insolubles con cationes como Ca, Zn, Cu, Mn, Fe,

disminuyendo su biodisponibilidad

No cariogénicos

AZÚCARES ALCOHOLES Aporte calórico

Indice glucémico

Monosacárido Azúcar-alcohol Tolerancia (g/día)

Xilosa (hemicel.) Xilitol (70%)* > 50Glucosa Sorbitol (50%) 30 – 50Manosa Manitol (65%) 10 – 20

Disacáridos (Lactitol, Manitol)Oligosacáridos (Jarabe de maltitol)Polisacáridos (Polidextrosa)

*PE (Poder edulcorante)

Repostería, gomas de mascar, salsas, bebidas, jaleas, helados

Digestión de los Carbohidratos

Sustratos

*Boca : amilasa salival (pH opt.6.8)• ( 1-> 4)

*Luz Intestinal: amilasa pancreática ( 1-> 4)

* Ribete en cepillo del enterocito

Maltasa ( 1-> 4)

-glucosidasas Isomaltasa ( 1-> 6)

Sacarasa ( 1-> 2)

-galactosidasas Lactasa ( 1-> 4)

Almidón

Dextrinas

Maltosa

Isomaltosa

Sacarosa

Lactosa

Glucosa

Fructosa

Galactosa

Productos finales

Clasificación de los Almidones

Almidones de digestión rápida (cereales cocidos)

Almidones de digestión lenta (cereales crudos)

Almidones resistentes (RS)• RS1: Físicamente inaccesible (granos, semillas)

• RS2: Ricos en amilosa (bananas verdes)

• RS3: Amilosa retrogradada (alimentos procesados)

• RS4:Almidones modificados (ácidos, fosfatos, acetatos)

Digestión de los carbohidratos

Productos finales de la digestión:

Glucosa

Fructosa

Galactosa

Carbohidratos que no son digeridos y llegan al colon

Almidón resistente 8 – 10 g

Polisacáridos no almidón 8 – 18 g

Azúcares no absorbidos 2 – 10 g(lactosa)

Oligosacáridos 2 – 8 g

Polialcoholes

ABSORCION

Mecanismos:

Transporte activo(Na-glucosa co-transporte)

Glucosa y Galactosa

Difusión facilitada

Fructosa

Metabolismo de los Carbohidratos

Glucólisis: Oxidación de Glucosa Energía

Glucogenogénesis: Glucosa Glucógeno. (Hígado, Músculo)

Glucógenolisis: Glucógeno Glucosa

Gluconeogénesis: Síntesis de glucosa a partir de otros precursores

Vía de las pentosas: Poder reductor y síntesis de Ribosa y D2deoxiribosa

Vía del acido urónico: Detoxificación

Regulación del Metabolismo de los Carbohidratos

Asegurar un aporte adecuado de Energía a todas las células

Mantener los niveles de glucosa en sangre(70 a 100 mg/100 ml)

Regulación de la Glucemia

Modificaciones estructurales de enzimas claves

Alteración en la expresión de enzimas

Regulación hormonal

Niveles de glucosa en sangre

Transporte de Glucosa hacia los tejidos Insulina Glucolisis

Glucogenolisis

Gluconeogenesis

Glucagon

Epinefrina Niveles de glucosa en sangre

Glucocorticoides

DIABETES MELLITUSTrastorno en el metabolismo de los carbohidratos hiperglucemia

( Glucosa plasmática en ayuno: 126 mg/dl)

Diabetes tipo I(insulino-dependiente):

Enfermedad autoinmune – Pérdida de la producción pancreática de

insulina - Aparición temprana

Diabetes tipo II(no insulino-dependiente):

Desarrollo tardío a medida que los tejidos desarrollan resistencia a la

insulina y disminuye lentamente la producción de insulina por el páncreas

Diabetes Gestacional (durante el embarazo)

Diabetes Secundaria (Daño pancreático, medicamentos)

MECANISMOS DE ACCIÓN DE LA INSULINA

SANGRE

CÉLULA

DIABETES

Alteraciones en la secrecion y o accion de la insulina

Elevación de la Glucemia

Alteraciones en el metabolismo de : glucosa, lípidos y proteínas

Desarrollo de complicaciones

A corto plazo: Hiperglucemia, Hipoglucemia, Cetoacidosis,

Coma, Predisposicion a infecciones

A largo plazo: Oftalmopatías, Nefropatías, Neuropatías, Vasculopatías

Asociaciones frecuentes: Aterosclerosis, Dislipemia,Hipertensión

arterial

Diabetes: Recomendaciones sobre la ingesta de Proteínas, Grasas y Carbohidratos

Hasta 1921: Dietas pobres en Energía y en Carbohidratos

Año 1921 Descubrimiento de la insulina

Carbohidratos : 20% de la ingesta energética

Carbohidratos Grasas Proteínas (% de la E total

Año 1950 40% 40% 20%

Año 1971 45% 35% 20%

Año 1986 50% 30% 20%

Ültimos años 50 – 60% 25 – 30% 10 - 20%

(Tratamiento nutricional específico para cada paciente basado en la prevención y tratamiento de las complicaciones agudas y crónicas de la enfermedad)

REACCION DE MAILLARD “IN VIVO”

UNO DE LOS EFECTOS BIOLÓGICOS NEGATIVOSDEL CONSUMO EXCESIVO DE AZÚCARES

ENFERMEDADES ASOCIADAS AL ENVEJECIMIENTO

- DIABETES

- FORMACIÓN DE CATARATAS

- ENFERMEDAD DE ALZHEIMER

- ALTERACIONES EN LA ESTRUCTURA GLOMERULAR

- OTRAS

• Hemoglobina glicosilada (HbA1c)

• Indicador de la concentración media de la glucosa sanguínea en relación a la vida media de la molécula de Hb (6 semanas)

• VN = 5 – 8 % de la Hb total

• Reducción de 1% en la HbA1c• Se asocia a reducción en un: • 21% del riesgo de muerte por DBT• 14% por infarto de miocardio• 37% por complicaciones microvasculares

Indice Glucémico (IG)• Respuesta glucémica: el aumento en los niveles de

glucosa en sangre después de la ingesta de carbohidratos

• Indice Glucémico compara el incremento en el área de la curva de glucemia provocada por la ingesta de un alimento con el incremento correspondiente a un alimento standard y se expresa como un porcentaje del standard

• Alimento de referencia : 50 g de glucosa o una cantidad de pan blanco que contenga 50 g de almidón (IG = 100)

Indice Glucémico

Área bajo la curva de glucemia (alimento de prueba)IG = ------------------------------------------------------------ ------X 100

Área bajo la curva de glucemia (alimento de referencia)

B

AC

DA D

E F

0 30 60 90 120

Time (min)

0.6

Blood

Gluco

se m

mol/L

Alimento de prueba: porción => 50 g CHOReferencia => 50 g glucosa o porción de pan => 50 g almidón

Factores que influyen sobre la respuesta glucémica

• Cantidad de carbohidrato consumido

• Monosacáridos que lo componen (Glucosa, fructosa)

• Tipo de almidón (amilosa, amilopectina, almidones resistentes)

• Velocidad de digestión, absorción y clearence

• Cocción o procesado del alimento (grado de gelatinización, tamaño de partícula, estructura celular)

• Forma física del alimento (jugo vs. fruta entera)

• Otros componentes de alimento (fibra, grasa, proteinas)

Indice Glucémico (Terapéutica Nutr. en DBT. SAN 2002)

Pan (Baguette francesa) 95

Pan de harina blanca de trigo 70

Glucosa 100

Miel 73

Sacarosa 65

Fructosa 23

Arroz blanco baja amilosa 87

Arroz blanco alta amilosa 59

Arroz integral 55

Pure de papa instantáneo 83

Papa al horno 85

Papa blanca hervida y enfriada 56

Naranja 43

Jugo de naranja 57

Banana 53 - Banana poco madura 30 - Pomelo 26 - Ciruela 24

CARGA GLUCEMICA

IG x porción CHO disponible

Carga Glucemica = --------------------------------------

100

Combina calidad y cantidad de carbohidrato

Indice Glucemico vs Carga Glucemica

Alimento Índice Glucemico

Carga Glucemica

Carbohidratos g/porción

Zanahoria 47 + 16 3 6

Torta de chocolate

38 + 3 20 52

Tomado de Am. J. Clin. Nutr. 2002; 76: 5 - 56

Indice Glucémico de un alimento(estimación in vitro)

Incubación in vitro: Alimento + Solución de enzimas digestivas

Determinación de Glucosa

20 min RAG (Rapidly available Glucose)

20 -120 min SAG (Slowly Available Glucose)

Cerebro y eritrocitos requieren un aporte continuo de glucosa como fuente de E

Principal combustible para el músculo esquelético

Captada activamente por el feto

Precursora del azúcar de la leche (lactosa) en glándula mamaria

Importancia nutricional de la glucosa

Lactosa: Importancia nutricional

Aporte de energía

Estructura química: galactosa-glucosa (β 1->4)

Osmolaridad

Efecto prebiótico:

- Favorece el desarrollo de flora acidófila

- Inhibición del desarrollo de gérmenes patógenos

- Síntesis de vitaminas

Estimula la absorción de cationes bivalentes y proteínas

Nutriente no esencial

Oligosacáridos de la Leche humana (1.2 g/100 ml)

Glucosa, Galactosa,

DP: 3 – 11 Acetilglucosamina 130 oligosacáridos

Acetilneuramínico diferentes

Efecto antiinfeccioso: Efecto prebiótico

Inhibiendo la colonización y Favoreciendo el desarrollo

crecimiento de patógenos de bacterias beneficiosas

GLUCÓGENOFosforilasas

Polisacarido de reserva

Aporte Energético: 4 (Kcal/g)

Almidones digeribles: 4.2

Azucares: 3.75 a 3.95

Almidones no digeribles:

(parcialmente fermentables)

Polisac. no almidón: 0 a 2.3

Polialcoholes 2.0 a 2.3

FUNCIONES DE LOS CARBOHIDRATOS

Síntesis de glucoproteínas(“códigos postales”)

Constituyentes de glucolípidos, Ác. Nucleicos

Efecto anticetogénico

Efecto sobre los niveles de lípidos en plasma

Acción de ahorro sobre las proteínas

Alimentos aportadores de Carbohidratos: Vehículos de micronutrientes

Otros

Principales alimentos aportadores de Carbohidratos

Alimentos naturales

• Leche

• Cereales

• Leguminosas

• Verduras, hortalizas, frutas

• Miel

Sacarosa: Propiedades funcionales

Endulzante

Cuerpo y Textura (tortas, galletitas)

Viscosidad (bebidas gaseosas y jugos de frutas)

Preservación (compotas, confituras)

Descenso crioscópico, Emulsificante, Cremosidad(Prod.congelados)

Prevenir la cremosidad (prod. enlatados)

Enmascarar sabores (medicamentos, yogurt, café)

Sustrato para fermentaciones (pan, bebidas alcohólicas)

JARABES DE ALTA FRUCTOSA*

1866 Almidón de Maíz => glucosa

1882 Azúcar refinada de Maíz

1950 Jarabes de Maltodextrinas

1967 Jarabes de Maíz de Alta Fructosa

(Fructosa: 15% - 55% - 90%)

Jarabes de Alta Fructosa representan alrededor

del 50 a 60% de los endulzantes nutritivos

(Helados, gaseosas, panificados, yogurt, otros)

* HFCS -> HIGH-FRUCTOSE CORN SYRUP

Metabolización de glucosa y de fructosa en hígado

Glucosa Fructosa

Glucoquinasa

Fructoquinasa

Glucosa 6 P

Isomerasa

Fructosa 6 P Fructosa 1 P

Fosfofructo-Quinasa

Fructosa 1-6 di P

Aldolasa

Gliceraldehido

dihidroxicetona Glicerol 3-P

AG

TG

Piruvato VLDL

Acetil CoA AG

Energia

Exceso de sacarosa en la dietaUn alto consumo de sacarosa en la dieta se ha asociado epidemiológicamente con:

Obesidad

Diabetes

Enfermedades Cardiovasculares

Caries dental

Los organismos internacionales recomiendan que el consumo de sacarosa no aporte más del 5-10% de la energía

Debe tenerse en cuenta:

Propiedades sensoriales: deben percibirse como azúcares

Estabilidad en la preparación culinaria

Mínimo aporte de energía: no superar las 2 calorías/g

No presentar efectos tóxicos

No interferir con otros nutrientes

No aumentar el riesgo de trastornos fisiológicos u

enfermedades

Ser completamente excretados del organismo

Precio

Sustitutos de los azúcares dietarios

Edulcorantes

1. Deben ser inocuos,

2. el gusto dulce debe percibirse rápidamente

y desaparecer rápidamente, su gusto debe

ser parecido al azúcar, sin regustos.

3. Debe resistir las condiciones y los

tratamientos del alimento en el que se vaya

a utilizar

El esteviósido es un edulcorante natural no calórico que se obtiene a partir de las hojas de la

Stevia rebaudiana Bertoni

A pesar de ser de sabor dulce, no

aumenta la concentración de glucosa en

sangre (lo que lo hace apto para

diabéticos). Por este motivo se utiliza

como endulzante no calórico natural.

Endulza unas 250 a 300 veces más que la

sacarosa, y no trae problemas de salud

como los edulcorantes artificiales.

Isomaltulosa,, es un disacárido que se obtiene comercialmente por la conversión enzimática de sacarosa a través de fermentaciónbacteriana.

Su nombre químico es: 6-0-α-D-glucopyranosyl-D-fructose

Su fórmula química es: (C12H22O11)

• Esta presente en la caña de azúcar y miel de abeja

• Utilizado como sustituto de azúcar por su perfil de sabor muy similar

• Posee el mismo valor calórico que el azúcar (4kcal/g)

• Es un producto no cariogénico

• No incrementa los niveles de glucosa en la sangre, ni los niveles de insulina

• Baja velocidad de absorción.

ALIMENTOS CON APORTE REDUCIDO DE GRASAS Y PROTEÍNAS

Agregado de almidones y malto dextrinas (helados, bebidas lácteas, postres lácteos , dulce de leche, yogurt y cremas)

Mantener la textura

Capacidad de ligar aguaIncrementar los sólidos totales

Incrementar cuerpo y viscosidad, Disminuir el derretimiento

Proveer textura cremosa y sabor limpio

Almidones y malto dextrinas especialmente desarrollados para ajustarse a los diferentes procesos (Ventaja: bajo costo)

TRASTORNOS DE LA DIGESTIÓN, ABSORCIÓN

Y METABOLIZACIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS

SOBRECARGA DE AZÚCARES Ingesta exagerada de azúcares

Tránsito intestinal acelerado

Actividad de disacaridasas disminuída

DEFICIENCIAS DE DISACARIDASAS

INTOLERANCIA A LA FRUCTOSA

INTOLERANCIA A LA GALACTOSA

DIABETES MELLITUS

CARIES, OTROS

Efectos de la deficiencia de lactasa sobre la absorción de la lactosa

Bacterias Enterocito

•

• Absorción de

• lactosa limitada

• Acidos orgánicos

• de cadena corta

•

Lactosa

Deficiencia deLactasa

Diarrea

Gas Gas

Actividad de la lactasa intestinalen función de la edad

Nacimiento Destete Adulto

Actividad

Distribución geográfica y prevalencia de la deficiencia de lactasa

Porcentaje de individuos con hipolactacia

> 80 25 – 50 %

50 - 80 % < 25 %

Datos Insuficientes

Deficiencias primarias de lactasa

Congénita, Del desarrollo, Hipolactasia del adulto

Deficiencias secundarias de lactasa

Enfermedades gastrointestinales

• Enfermedad celíaca Estados de deficiencia• Gastroenteritis aguda y grave Inanición prolongada• Diarrea persistente de la infa Sindromes de inmunodeficiencia• Intolerancia a la proteína de la leche Malnutrición calórico proteica• Fibrosis quística del páncreas• Colon irritable• Enteritis viral - Parasitosis Sindrome de intestino corto• Sobrecrecimiento bacteriano Sindrome post- gastrectomía

Efectos de Drogas• Neomicina Radiaciones ionizantes• Kanamicina a nivel de intestino• Colquicina• Alcohol (Ingesta excesiva)• Otras que inhiben la síntesis proteica

“Prevalence of Self-Reported Lactose Intolerance in a Multi-ethnic Sample of Adults”

Theresa Nicklas et al. Am. J. Clin. Nutr. 2011

Multi-racial/ethnic national representative sample (n= 3452)

Mean age: 49 years (+13. years) - Gender: 68% female/32% male

• Self-Perceived Lactose Intolerance (SPLI)Whites …………….8 %Blacks …………….20 % Hispanics ……….. 9 %

SPLI vs. Non-SPLI

↓ Total calcium intake↓ Dairy intake

Physician- diagnosed↑ Diabetes↑ Hypertension

Fructosa (Frutas, miel, sacarosa, inulina, jarabes de fructosa)

INTOLERANCIA HEREDITARIA A LA FRUCTOSA

Fructoquinasa

Fructosa Fructosa 1-fosfato

Aldolasa

GliceraldehídoHipoglucemia + Glicólisis E

Dihidroxiacetona

Fru 1 – P en sangre

Liberación de Glu por el Hígado

GALACTOSEMIA CONGÉNITA

Hexoquinasa

Galactosa Galactosa 1-fosfato

Epimerasa Fosfogalactosauridil

-transferasa (UDPGa)

Glucosa 1- fosfato

Gal y Gal 1-P en eritrocitos, hígado, riñón

Casos graves: ictericia, hipoglucemia, defic. Mental

Síntoma característico: cataratas

Tratamiento: Eliminación de la lactosa de la dieta

Dieta libre de leche humana o de vaca

REQUERIMIENTOS DE CARBOHIDRATOS

RDA 130 g/d para niños y adultos

AMDR: 45 a 65% de las calorías totales como CHO

Azúcares agregados: < 25% de las calorías totales

Fibra (IA): 25 mg/dia

Granos enteros: 3 porciones diarias

Adultos y Niños Rango aceptable de distribución de los Macronutrientes

Macronutrientes

Kcal/100 Kcal tot.

Leche Humana

Niños pequeños

Niños mayores

Adultos

Grasas 51 30 – 40 25 – 35 20 – 35

Carbohidratos 42 45 - 65 45 – 65 45 - 65

Proteínas 7 5 - 20 10 - 30 10 - 35