INTROCICION A LA QUIMICA DE LOS AZUCARES
Composición química del azúcar
La sustancia denominada corrientemente “azúcar”, especialmente en sus clases de consumo fabricadas cuidadosamente, está constituida casi en su totalidad (prescindiendo de una insignificante cantidad de impurezas inferior a un 2 por 1.000) por la especie química llamada sacarosa. En otras clases de fabricación menos esmerada, así como en algunos de los productos obtenidos durante el proceso industrial, se encuentran, acompañando a la sacarosa, cantidades variables de otras impurezas distintas a las anteriores, que están en menor cantidad y que corresponden a otras moléculas de azúcares tales como la glucosa, levulosa, azúcar invertido, rafinosa, etc.
El grupo de los azúcares se caracteriza por poseer algunas propiedades comunes como su sabor dulce más o menos intenso, su facilidad de cristalización, su gran solubilidad en agua y menor solubilidad en alcohol (en el que algunos son insolubles), su insolubilidad en el éter y son ópticamente activos, por lo que sus disoluciones hacen girar el plano de polarización de la luz.
El grupo de los carbohidratos
Los carbohidratos son polihidroxialdehidos, polihidroxicetonas o compuestos que, por hidrólisis, se convierten en aquellos. Si un carbohidrato
contiene un grupo aldehído es una “aldosa” y si contiene un grupo cetónico es una “cetosa”.
Con relación al número de átomos de carbono que contegan, se clasifican también en biosas, triosas, tetrosas, pentosas, hexosas, etc. Algunos de ellos,
como la glucosa y la levulosa, están muy repartidos en las frutas dulces, y se encuentran en cantidades mayores todavía como elementos integrntes de los
polisacáridos, ya que la celulosa, formada por unidades de glucosa, es la sustancia orgánica más abundante. También se encuentran en los glicósidos
resultantes de la combinación de azúcares con alcoholes, fenoles, etc., en los colorantes rojos de flores y frutos, etc., combinaciones fácilmente solubles
en agua, difícilmente solubles en alcohol e insolubles en éter; muchos de ellos de sabor dulce.
Son todos ópticamente activos. Esta es una propiedad importante, no sólo porque los distintos valores de los poderes rotatorios específicos permite
diferenciarlos, sino porque además constituye el fundamento de un método de análisis para determinar las cantidades de azúcar contenido en las
disoluciones.
Las disoluciones de azúcares amarillean al ser calentadas con disoluciones de hidróxidos alcalinos. Su poder reductor se pone de manifiesto calentándolos con AgNO3 amoniacal, que deposita Ag metálica; o con el licor de Fehling, del que se separa CuO de color rojo. Con el HCN se originan nitrilos.
La metilfenilhidracina permite separar aldosas de cetosas; con las aldosas origina hidrazonas, y con las cetosas origina oxazonas. Del grupo de los
monosacáridos sólo estudiaremos dos de ellos correspondientes al grupo de las hexosas como la glucosa y la fructosa.
Glucosa (C6H12O6).
La glucosa se encuentra formando parte de la composición de muchos frutos unida a la fructosa y a la sacarosa, especialmente en las uvas, de donde se deriva su denominación corriente.
Además, es unidad constituyente del almidón, de la celulosa y del glucógeno, y por su función especial en procesos biológicos es, considerablemente, el monosacárido más abundante (es probable que en la naturaleza haya más unidades de glucosa que de cualquier otro grupo orgánico), y es también el monosacárido más importante.
Se encuentra en la caña de azúcar en cantidades variables en todas las épocas de su desarrollo, así como en todos los productos de su proceso industrial. También la contienen la remolacha y los productos que se obtienen durante su elaboración, pero en cantidades mucho menores. Hay que realizar un trabajo cuidadoso para evitar su formación.
Esto se logra adoptando un régimen de temperaturas y alcalinidades adecuado. La glucosa experimenta la fermentación alcohólica. Esta propiedad constituye la base de la fabricación del alcohol a partir de varios grupos de sustancias; sustancias que contienen glucosa fermentable directamente o sustancias que contienen azúcares que se
pueden descomponer por acción hidrolítica en otros azúcares fermentables. Así, una aplicación de las melazas de remolacha y caña es su utilización como materia prima para la fabricación de alcoholes por vái
fermentativa.
La glucosa que comercialmente se utiliza en la elaboración de un gran grupo de alimentos se obtiene de la hidrólisis controlada del almidón del maíz. Su capacidad edulcorante es una de las más bajas, 85%. Además la glucosa nos proporciona elasticidad y flexibilidad. También puede provenir del almidón y féculas de manzana, patata y arroz… el almidón extraído de los cereales, tiene forma de pequeños granos insolubles en agua. Se le denomina leche de almidón. Esta sometida a un calor bajo presión, y en presencia de un acido o encima, produce un licor que contiene una concentración de glucosa que según su proceso se puede convertir en:
-
Dextrosa
-
Jarabe de glucosa
-
Glucosa atomizada.
Como la mayoría de edulcorantes obtenemos diferentes tipos de jarabes de glucosa, dependiendo del tipo de hidrólisis que de enzimas:
- Aspecto viscoso: glucosa cristal. La más utilizada
- Estado natural: en frutas y miel
- Forma de pasta blanca deshidratada: utilizada a nivel industrial.
- Glucosa atomizada o en polvo deshidratada: se extrae por evaporación del agua.
- Dextrosa: variedad dextrosita de glucosa, se obtiene en forma de polvo incoloro.
UTILIZACIÓN:
En nuestra profesión utilizamos la glucosa para:
Interior de bombones: para conseguir una trufa más elástica y con cierto grado de plasticidad.
Para almíbares, mermeladas, fruta escarchada, confitadas: para así eliminarla cristalización de los azucares.
Para helados: más tiernos y con un grado de plasticidad.
Para caramelos: retrasa la empanización y le da elasticidad.
La glucosa atomizada la usamos para sorbetes y para elaboraciones con mucho agua porque tiene la capacidad de absorber al agua estabilizando.
A unos 160ºC empieza a coger color, y a 164ºC ya estaría hecho caramelo. En caramelo da mayor estabilidad. Se añade cuando alcaza una temperatura de 40ºC, para que no forme grumos y no a mas temperatura para evitar que se queme. La glucosa cristal a unos 40-80º en líquido para su disolución.
Utilizaremos aproximadamente unos 50 gr. por kilo de azúcar, para evitar el empanizamiento del azúcar.
DEXTROSA
Es una variedad dextrogira de la glucosa. Se obtiene En forma de polvo incoloro, cristalino, dulce, inodoro y soluble en agua. Es un producto intermedio del metabolismo de los carbohidratos. Se extrae del maíz y se presenta bajo la forma cristalizada y deshidratada. Y su poder edulcorante es del 65%. Se utiliza sobre todo a nivel industrial y también en nuestra profesión, principalmente en heladería, donde mejora su textura, realza los sabores y reduce el tiempo de congelación (PAC) y da frescor.
En los helados de fruta realza los sabores y da frescor. En sorbetes excesivamente dulces para equilibrar el dulzor y l da elasticidad. En helados de hierbas, menta, eucalipto…
Levulosa o fructosa (C6H12O6)
La fructosa es una cetosa de 6 átomos de carbono. Se encuentra en la caña que no ha adquirido su madurez, en la demasiado madura y en la caña dañada, así como en los productos de su elaboración en que la sacarosa haya experimentado alguna inversión. Aparece en la miel asociada con la glucosa y en gran cantidad de frutos, procedente
posiblemente de la inversión de la sacarosa. Se puede separar de la glucosa añadiendo a su mezcla una lechada de cal, que forma glucosato y levulosato cálcicos. Esta mezcla se enfría con hielo para separar el levulosato, que es muy poco soluble puesto en suspensión en agua y precipitando el calcio con H2C2O4; o bien haciendo pasar una corriente
de CO2 y evaporando el líquido filtrado hasta consistencia de jarabe. En
ese momento la levulosa cristaliza al enfriar.
Fermenta por la acción de la levadura de cerveza, aunque de manera más lenta que la glucosa. Esta propiedad se aprovecha para su separación. También fermenta por la acción de los fermentos butíricos y lácticos.
Azúcar invertido.
Se da este nombre a la mezcla en cantidades iguales de glucosa y fructosa. No se debe confundir con los azúcares reductores, que están constituidos por mezclas de dextrosa, levulosa y otros monosacáridos en
cantidades variables.
La descomposición del azúcar invertido mediante la calor produce sales cálcicas de reacción neutra, sin actividad óptica ni reacción reductora con el reactivo de Fehling. Esta descomposición depende esencialmente de la temperatura y de la cantidad de cal. Respecto de la temperatura, señalaremos que el azúcar invertido se descompone sensiblemente a temperatura ordinaria y en pocos minutos cuando la temperatura es elevada. En el desarrollo de este proceso, se producen fenómenos de coloración.
posee un poder edulcorante del 133% y tiene importantes características anticristalizantes (importante para la elaboración de helados) gracias a este poder edulcorante se rebaja el punto de congelación de los ingredientes. Un producto parcialmente edulcorado al 33% para los helados de a. invertido será más blando a igual temperatura negativa (ej: -18º).
La inversión le confiere propiedades hidroscopicas, es decir, fija, absorbe y estabiliza el agua y la humedad. Por lo tanto lo hace también con la humedad de los productos que la componen, es por eso que es indispensable para la elaboración de interiores de bombones. Un 10% de su interior es a. invertido, su conservación y textura se encuentran prácticamente igual después de tres semanas. También es importante para las elaboraciones de bizcochos, en un 30%. Hay que saber que el azúcar invertido no aguanta temperaturas superiores a los 75ºC, pierde el poder hidrolizable aunque no el edulcorante. Es utilizado siempre en la preparación de masas por su capacidad de prevenir su ensanchamiento. Pero se utiliza sobre todo para darle un color moreno a la elaboración. A diferencia de la sacarosa, no favorece la fermentación de la levadura por ello deberá ser utilizada en su justa medida, 10-15%.
Disacáridos
Los disacáridos son carbohidratos que están formados por dos unidades de monosacáridos que se liberan al ser sometidos a hidrólisis. La unión de los dos monosacáridos se produce por la reacción del hidroxilo acetálico de
uno de ellos con un hidroxilo de la otra molécula con eliminación de una molécula de agua.
Algunos de estos disacáridos no contienen grupos hodróxilo acetálicos libres, por lo que no ejercen acción reductora y no reaccionan con el líquido de Fehling. A este grupo pertenecen la trealosa, asotrealosa y sacarosa. Los disacáridos por ebullición con ácidos diluidos o mediante enzimas sufren hidrólisis. Para los disacáridos existentes en la naturaleza se encuentran siempre enzimas que los descomponen, específicas del azúcar que hidrolizan. Algunos de los disacáridos de este grupo se encuentran libres en los vegetales. El más importante es la sacarosa.
Sacarosa.
(+)-Sacarosa es nuestro azúcar de mesa que se obtiene de la caña y la remolacha. Es el compuesto orgánico de mayor producción en forma
pura. (+)-Sacarosa tiene la fórmula molecular C12H22O11. No reduce el reactivo de Tollens, ni el de Fehling: es un azúcar no reductor. Además, no forma oxazona; no presenta anómeros ni mutarotación en solución.
Todos estos hechos indican que la (+)-sacarosa no contiene gruposaldehído o cetónico “libre”. Cuando se hidroliza (+)-sacarosa con ácido acuoso diluído o por
acción de la enzima invertasa (de la levadura), se obtienen cantidades iguales de D-(+)-glucosa y D-(-)-fructosa. Esta hidrólisis va acompañada por el cambio en el signo de la rotación de + a -; por eso se suele llamar la inversión de la sacarosa, y la mezcla levógira de -(+)-glucosa y D-(-)- fructosa se ha llamado azúcar invertido. Casi toda la miel es azúcar invertido, las abejas proporcionan la invertasa. Mientras (+)-sacarosa tiene una rotación específica de +66,5º y D-(+)-glucosa de +52,7º, D-(-)- fructosa tiene una muy negativa: -92,4º, lo que da un valor negativo neto para la rotación específica de la mezcla. Debido a sus rotaciones opuestas y a su importancia como componentes de la (+)-sacarosa, a la (+)-glucosa y (-)-fructosa se les llama en forma habitual dextrosa y levulosa,
respectivamente. Se encuentra en el reino vegetal en numerosas plantas, aunque en cantidades pequñas. En una cuantía suficiente para permitir su extracción industrial la contienen la caña de azúcar y la remolacha azucarera, la caña de sorgo y menos abundante el árbol de maple y algunas palmas.La sacarosa es muy soluble en agua.
A temperaturas crecientes aumenta su solubilidad. Se disuelve algo más en el alcohol metílico que en el etílico, en el que es casi insoluble. Es insoluble en alcohol absoluto, en éter y en cloroformo. Las soluciones acuosas concentradas de varios azúcares y especialmente las de sacarosa se consideran sistemas semicoloidales, el grado de dispersión se encuentra entre la dispersión coloidal y la molecular. Así lo demuestra la existencia en las soluciones concentradas
de sacarosa del efecto Tyndall, prueba suficiente de la heterogeneidad del medio, a diferencia de las soluciones moleculares ópticamente inactivas.
Se ha comprobado el desplazamiento en el campo eléctrico de las partículas de sacarosa en relación con la electroforesis de los coloides verdaderos. Además, las soluciones azucaradas concentradas, puras e impuras, pueden estirarse en hilo. La acción sedimentadora del azúcar en
la sedimentación, parecida a la acción de los coloides y otras muchas pruebas demuestran pues la naturaleza semicoloidal de las disoluciones
acuosas de sacarosa. Las disoluciones azucaradas tienen un punto de ebullición superior al del agua pura.
La cantidad de azúcar invertida en un período de tiempo determinado es proporcional a la cantidad de sacarosa presente. Por tanto, la velocidad de la inversión para una cantidad de ácido determinada es siempre proporcional a la cantidad de azúcar no invertido presente y, por tanto, la velocidad va disminuyendo con el tiempo de reacción. La velocidad de inversión varía con la naturaleza del ácido, la temperatura y su pH. Esta propiedad permite la determinación de la
concentración iónica de las disoluciones ácidas midiendo polarimétricamente la sacarosa transformada en un tiempo determinado.
La inversión del azúcar constituye una pérdida de sacarosa. Además, el azúcar invertido sufre una descomposición continuada por la
acción de los álcalis y del calor dando lugar a la aparición de compuestos que acentúan el color oscuro de las disoluciones en que se encuentran. A pesar de esto, en la marcha de la fabricación hay necesidad de calentar las disoluciones azucaradas a temperaturas elevadas, a veces en medio
ácido, como en el jugo de difusión, y especialmente en los productos de fabricación del azúcar de caña. Se procurará por tanto, en lo posible, evitar la reacción ácida y demás circunstancias favorables a la producción de azúcar invertido. Como ya se ha indicado anteriormente, la sacarosa se invierte por
la acción de un gran número de fermentos solubles, fermentando cuando su diastasa específica, la lucrosa, la hidroliza produciendo un desdoblamiento y dando como productos finales alcohol, CO2 y otros secundarios como la glicerina, ácido succínico, etc. Se considera como rendimiento industrial el de 61 litros de alcohol a 100 ºC por 100 kilos de azúcar. Tambien en los procesos de fabricación se producen reacciónes químicas formándose sucratos y sacaratos alcalinos y cálcicos, que son importantes en la formación de las melazas. La formación de esto sacaratos indica el comportamiento de la sacarosa como un ácido.
En las disoluciones azucaradas del proceso de la fabricación, relativamente puras y con una cantidad pequeña de no-azúcar, la mayor parte de la sacarosa se encuentra en estado libre y sólo una pequeñísima parte combinada. En los productos con pureza menor y mayor cantidad de no-azúcar, la cantidad de sacarosa combinada es mayor. Existen dos tipos diferentes de combinaciones: combinaciones químicas complejas de la sacarosa con el no-azúcar integrante de la composición de los productos de la fabricación y combinaciones de adsorción de la sacarosa con los componentes capilarmente activos de
dichos productos. La reacción más usada para la investigación de pequeñas cantidades de sacarosa, utilizada en la fábrica, sobre todo para descubrir su presencia en las aguas y otros líquidos que se sospecha que la contengan, es la reacción del naftol. 1.6.4. Polisacáridos
MIEL
Considerado el azúcar más antiguo. Esta compuesto por distintos tipos de azucares predominado la glucosa y la fructosa. Proporciona aportes nutritivos como proteínas, minerales, ácidos, polen… alimento elaborado por las abejas a partir del polen extraído de las flores, almacenado en su buche o “papo melario” y regurgitado posteriormente en su celda. Reducen el porcentaje de humedad entre un 70 y un 15%, es edemas su propia fuente de alimentos almacenada en sus colmenas para los meses de escasez (invierno). El metabolismo de las abejas hace que sea un alimento energético por lo cual se conserva a una temperatura de 17-34ºC en la colmena. Utilizada por los humanos como alimento, medicina, cosmético y producto de tocador.
Posee un poder edulcorante de 130%
Existe una gran variedad de mieles según su procedencia, debiendo escoger la mejor según la elaboración que vallamos a llevar a cabo, dependiendo del color, la viscosidad y el aroma. Hay que tener en cuenta que la miel al cabo del tiempo vuelve a cristalizar por no tener una inversión completa (el a. invertido sufre una inversión completa pero la miel al no tenerla completamente vuelve a cristalizar por procesos naturales)