Los carbohidratos son moléculas orgánicas formadas por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). Las plantas producen carbohidratos utilizando dióxido de carbono y agua a través de la fotosíntesis.
Mientras que algunos de los carbohidratos producidos se convierten en proteínas, grasas y otros compuestos orgánicos, otros se convierten en polisacáridos para su almacenamiento.
Los carbohidratos son consumidos por organismos que no pueden realizar la fotosíntesis, principalmente para obtener energía. Aunque los carbohidratos están presentes de forma natural en los alimentos, algunos también se añaden como gelificantes, estabilizantes y espesantes.
La fórmula estructural general de los monosacáridos, sus componentes básicos, es CnH2nOn, pero algunos monosacáridos no se ajustan a esta fórmula. Otro nombre para los carbohidratos es azúcares. El nombre proviene de la palabra griega “gluco” que significa “dulce.”
Clasificación de carbohidratos
Los carbohidratos se dividen en tres grupos según su tamaño:
1. Monosacáridos,
2. Disacáridos,
3. Polisacáridos
Los componentes más pequeños de los carbohidratos son los monosacáridos. Los disacáridos son carbohidratos formados por la unión de dos monosacáridos. Los polisacáridos son carbohidratos formados por la combinación de un mayor número de monosacáridos.
El término oligosacárido se utiliza en algunas fuentes para carbohidratos que constan de 2 a 10 monosacáridos, mientras que en algunas fuentes se utiliza para carbohidratos que constan de 2 a 20 monosacáridos.
1. Monosacáridos
Los monosacáridos son los componentes más pequeños de los carbohidratos. Cuando se descomponen los monosacáridos, no se forma un carbohidrato más pequeño. Generalmente consisten en una única cadena de carbono no ramificada. Las longitudes de las cadenas suelen oscilar entre 2 y 8 carbonos.
El oxígeno está unido a uno de los carbonos de la cadena mediante un doble enlace (C=O). El grupo –OH está unido a los otros carbonos de la cadena. Si el carbono unido al oxígeno mediante un doble enlace está al final de la cadena, dichos monosacáridos se denominan “aldosas.” Si el carbono con doble enlace no se encuentra en los extremos de la cadena sino en otra posición de la cadena, estos monosacáridos se denominan “cetosas.”
Por ejemplo, la glucosa es una aldosa mientras que la fructosa es una cetosa. Por tanto, si bien las fórmulas moleculares de los dos compuestos son iguales (C6H12O6), sus estructuras, propiedades físicas y químicas son diferentes entre sí.
Sin embargo, los monosacáridos también se nombran según el número de carbonos en la longitud de su cadena. En resumen:
• Los monosacáridos de 3 carbonos son “triosas”; el gliceraldehído y la dihidroxiacetona son triosas.
• Los monosacáridos de 4 carbonos son “tetrosas”; la eritrosa y la eritrulosa son tetrosas.
• Los monosacáridos de 5 carbonos son “pentosas”; la ribosa, la ribulosa, la arabinosa y la xilosa son pentosas.
• Los monosacáridos de 6 carbonos son “hexosas”; la glucosa, la fructosa, la galactosa, la manosa y la sorbosa son hexosas.
La estructura molecular de los monosacáridos y el tema de la isomería en los monosacáridos son temas bastante complejos. Por lo tanto, se explican en detalle en un artículo aparte. Para comprender completamente el tema de los carbohidratos, recomiendo encarecidamente leer el artículo titulado “Estructura de anillo e isomerismo en los monosacáridos.”
Monosacáridos comunes;
Ribosa; forma parte de la estructura de los nucleótidos, los ácidos nucleicos, la vitamina B2 y las enzimas. La 2-desoxirribosa, un derivado de la ribosa, se encuentra en la estructura del ADN.
Arabinosa; es uno de los componentes básicos de las gomas utilizadas como aditivos alimentarios. Se encuentra en manzanas, higos, pomelos y algunas variedades de uva.
Glucosa (dextrosa, azúcar en sangre, azúcar de uva); Es el monosacárido más común en la naturaleza. Se encuentra en forma libre en frutos maduros, miel y sangre. Además, forma parte principalmente de la estructura de disacáridos y polisacáridos.
Fructosa (levulosa, azúcar de frutas); Se encuentra en forma libre en frutas dulces y miel. Es el carbohidrato con mayor grado de dulzor entre todos los carbohidratos. La absorción de fructosa en los intestinos es más lenta que la de la glucosa.
Galactosa; No se encuentra en forma libre en la naturaleza; Se localiza en las estructuras de disacáridos y polisacáridos. Sus principales fuentes son la leche y los productos lácteos que contienen lactosa. La galactosa es el componente básico de los galactolípidos que se encuentran en el cerebro y las células nerviosas.
Manosa; No se encuentra libre en la naturaleza. Es el componente básico de los glicolípidos, glicoproteínas y albúminas séricas en los tejidos animales.
2. Disacáridos
Los disacáridos se forman cuando dos monosacáridos se unen mediante un enlace glucosídico. No se pueden utilizar directamente por el organismo; se descomponen en sus monómeros en el tracto digestivo y los monosacáridos resultantes se absorben en los intestinos.
Disacáridos comunes;
Sacarosa; La sacarosa consta de una molécula de glucosa y una de fructosa. La sacarosa se encuentra en todas las plantas, pero la remolacha azucarera y la caña de azúcar contienen cantidades adecuadas para su explotación comercial.
El azúcar granulada que utilizamos como azúcar de mesa está formado por cristales de sacarosa obtenidos del refinado de la caña de azúcar y la remolacha azucarera.
Lactosa (azúcar de la leche); Se encuentra en la naturaleza sólo en la estructura de la leche. Se forma debido a la combinación de una molécula de glucosa y una molécula de galactosa.
La lactosa se descompone en glucosa y galactosa mediante la enzima lactasa en el tracto digestivo. La ausencia o muy poca presencia de la enzima lactasa en el sistema digestivo hace que la lactosa sea indigerible. Esta situación provoca un malestar llamado “intolerancia a la lactosa” y se manifiesta con hinchazón, dolor, calambres, gases y diarrea en el abdomen.
Maltosa: Es un disacárido que rara vez se encuentra en forma libre en la naturaleza y que generalmente se obtiene por hidrólisis del almidón. Tiene dos moléculas de glucosa en su estructura.
3. Polisacáridos
Las estructuras formadas debido a la combinación de muchos monosacáridos se denominan polisacáridos. Existen polisacáridos formados por 20 monosacáridos, así como polisacáridos formados por la combinación de 15.000 monosacáridos. Los polisacáridos generalmente contienen entre 200 y 3000 monosacáridos.
Polisacáridos comunes;
Almidón; El almidón producido por las plantas para almacenar energía se encuentra generalmente en altas concentraciones en estructuras como semillas, frutos y raíces. Además de ser una importante fuente de energía, el almidón también es muy utilizado como aditivo alimentario en la industria alimentaria debido a sus propiedades como gelificante y espesante.
Aunque sólo hay glucosa como componente básico del almidón, las cadenas de glucosa existen en dos formas diferentes: de cadena lineal (amilosa) y de cadena ramificada (amilopectina). La cantidad de glucosa en la estructura del almidón varía dependiendo de la planta que lo produce; también hay plantas en la naturaleza que producen moléculas de almidón que constan de 3 millones de unidades de glucosa.
Glucógeno; Son polisacáridos producidos en tejidos animales y humanos para almacenar energía y contienen únicamente glucosa. No se encuentra en alimentos vegetales. Si bien está casi ausente en la carne consumida, se puede encontrar en el hígado en una proporción de aproximadamente el 6%.
Celulosa; La celulosa, que se encuentra en la estructura de las paredes celulares de las plantas, está compuesta por una cantidad muy elevada de glucosa. La importancia de la celulosa en la nutrición humana es que es una excelente fibra dietética. Esto se debe a que los humanos no pueden digerir la celulosa. Aunque la celulosa no se puede digerir, es una molécula que ayuda a la digestión como fibra dietética. Por otro lado, es la materia prima del papel y tiene un índice de uso muy alto en la industria. (Para obtener más información sobre el almidón y la fibra dietética de los distintos panes, véase Atlas mundial del pan; variedades, nutrición y cultura.)
Para leer sobre la importancia de los carbohidratos en términos de nutrición, visite nuestra página titulada “Carbohidratos; Funciones en el cuerpo y cantidad en los alimentos“
Referencias
Saldamlı, İ. (Ed.). (2021). Gıda Kimyası. Hacettepe Üniversitesi Yayınları.
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Halil İbrahim Akgül
Halil Ibrahim Akgul, Ph.D., is an Assistant Professor of Food Engineering at Bayburt University, where he works in the Division of Food Sciences within the Faculty of Engineering. He received his B.Sc. in Food Engineering from Akdeniz University in 2010, followed by an M.Sc. and a Ph.D. in Food Engineering from Atatürk University in 2015 and 2020, respectively. His formally recognised academic fields are Food Sciences and Engineering, Food Technologies, Dairy and Dairy Products Technology, and Food Microbiology.
Dr. Akgul has more than fifteen years of professional, research, and academic experience in food science. Between 2011 and 2013, he worked as the food engineer responsible for operations at the Pilot Dairy and Bread Factory of Atatürk University’s Directorate of Agricultural Enterprises. This industrial experience, combined with his subsequent academic research, gave him extensive practical and scientific knowledge of milk processing, dairy production, food quality, hygiene, and product development.
His research is primarily focused on milk and dairy products, dairy microbiology, starter cultures, lactic acid bacteria, exopolysaccharides, butter technology, and the physicochemical, microbiological, sensory, and nutritional properties of foods. His studies have examined the quality and fatty-acid composition of traditional butter, aroma formation in butter produced with different starter cultures, raw-milk quality, the characterisation and antioxidant activity of bacterial exopolysaccharides, traditional dairy products such as çökelek and karın kaymağı, colostrum powder, and the use of fruit-derived ingredients in ice cream production.
His academic record includes peer-reviewed research articles published in national and international journals, including Mljekarstvo, Acta Scientiarum Technology, the Journal of Food Safety and Food Quality, the International Journal of Food Engineering, the Atatürk University Journal of Agricultural Faculty, and ATA Food Journal. Four of the research articles currently listed in his university profile were published in SCI-Expanded-indexed journals. He has also contributed to twelve national and international conference papers and presentations covering dairy products, food microbiology, butter quality, fatty-acid composition, starter cultures, exopolysaccharide-producing bacteria, colostrum, traditional foods, and functional ice-cream formulations.
Dr. Akgul has participated as a researcher or adviser in eleven completed scientific and applied research projects. These projects have addressed the modernisation of pilot dairy-processing facilities; the production and quality characteristics of colostrum powder; the physicochemical and microbiological quality of butter and raw milk; the identification of exopolysaccharide-producing lactic acid bacteria; the development and production optimisation of starter cultures for mould-ripened cheese; the standardisation of traditional dairy products; and the use of sloe berry and persimmon fibre in ice-cream production.
His teaching experience spans undergraduate, associate-degree, and graduate education. The courses he has taught include Food Chemistry, Analytical Chemistry, General Chemistry, Organic Chemistry, Fermented Dairy Products Technology, Butter Production and Processing Technology, Healthy Living and Nutrition, Organic Agriculture and Food, Popular Science, Digital Literacy, and Information Technologies. Through these courses, he combines fundamental food chemistry and engineering principles with dairy technology, nutrition, scientific literacy, and the practical communication of scientific knowledge.
He is the founder and Editor-in-Chief of Gıda ve Sağlık, a multilingual digital publication devoted to food, nutrition, health, food chemistry, food microbiology, and culinary science. Through this platform, he draws upon his academic background, teaching experience, research activity, and practical knowledge of food production to present scientifically grounded information in a detailed and accessible form for an international readership.