2.3.tecnología de Azúcares

Tecnología de azúcares.
Edulcorantes
nutritivos y no nutritivos
Alumnos: Ayala Gallardo Luis Joaquín – 13210993
Carrera: Ingeniería Bioquímica
Asesor: M.C. Ocampo García Jorge Ricardo
Materia: Ciencia y Tecnología de Alimentos
Fecha: 13 de marzo del 2019

TECNOLOGÍA DE LOS AZÚCARES
Para la elaboración de un gran número de alimentos, la industria ha empleado

tradicionalmente diversos mono y disacáridos, como la glucosa, la sacarosa, el azúcar
invertido y la lactosa; sin embargo, en la actualidad han adquirido mayor popularidad
algunos azúcares-alcoholes, sobre todo el xilitol y el sorbitol (Ilustración 1 y 2,
respectivamente) que, en ciertos casos, han desplazado a los primeros. Los azúcares
provienen de fuentes naturales como la caña de azúcar, la remolacha, los almidones,
las frutas, etc.; su obtención implica el uso de tecnología especializada que,
afortunadamente, ha evolucionado gracias a la creación de equipos que optimizan los
procesos, recuperación de la energía liberada en el proceso de obtención y a la
automatización, lo que en consecuencia trae una reducción de costos. Por otra parte,
se han desarrollado procesos que permiten una mayor versatilidad en la aplicación de
los azúcares.
Ilustración 1. Producto Ilustración 2. Producto

comercial de xilitol. comercial de sorbitol.
Los diferentes los azúcares se basan en sus propiedades funcionales, las

cuales son consecuencia de su estructura química: su alto contenido de hidroxilos
altamente hidrófilos, les proporciona la capacidad de hidratarse y de retener agua al
establecer puentes de hidrógeno; propician las reacciones de oscurecimiento de
Maillard, caramelización y fermentación, fungiendo como fuente de carbono; son
capaces de inhibir el crecimiento microbiano, dependiendo de la concentración a la
cual se empleen; confieren viscosidad y “cuerpo” a diversos alimentos, etc.
Cristalización
Los azúcares tienen la capacidad de presentar el fenómeno de polimorfismo, es
decir, que un mismo compuesto puede cristalizar en diversas formas. El ejemplo típico
es la lactosa, que produce los isómeros α y β (Ilustración 3), cuyos cristales tienen
solubilidades y tamaños diferentes. En la elaboración de productos lácteos
condensados la concentración del disacárido alcanza niveles muy cercanos a la
saturación, lo que hace relativamente fácil su cristalización. Esto, en una determinada
proporción, es bueno para lograr las propiedades sensoriales deseadas; no obstante,
si la concentración es menor el producto tendrá un “cuerpo” débil, y si se excede
conferirá una textura arenosa. De igual manera, en la leche en polvo es muy importante
que la lactosa se encuentre como β, que es más soluble en agua que la α.
Ilustración 3. Estructura de la glucosa: β-D-galactopiranosil-(1→4)-

α-D-glucopiranosa.
Con el control adecuado de algunos parámetros como la temperatura, las

concentraciones, etc., se puede inducir la formación de un determinado tipo de cristal;
generalmente estos aspectos se toman en cuenta en los procesos industriales de
elaboración de lácteos, en la confitería y en la producción de otros productos en los
que la cristalización de los azúcares es muy importante.
La textura y el lustre o brillantez de los chocolates y los dulces se debe en gran

medida a la relación de concentraciones de los azúcares amorfos y cristalinos. La
relación de éstos es importante, por ejemplo, si la humedad no es la adecuada en los
chocolates y, si en su formulación sólo se empleó sacarosa, ésta se disuelve, migrando
a la superficie del producto para cristalizar y producir una mancha blanquecina
conocida como sugar bloom, que dota al producto de una textura arenosa y una
apariencia desagradable; esta situación puede evitarse si se emplea azúcar invertido
en la formulación.
Hidratación
Esta propiedad de los azúcares está directamente relacionada con la facilidad
que tienen sus grupos hidroxilo (-OH) de establecer puentes de hidrógeno con el agua,
y varía de manera considerable entre los distintos mono y disacáridos (Tabla 1). En
algunos azúcares, como la mezcla de α y β-lactosa, no se presenta una buena
hidratación, ya que las dos formas anoméricas actúan entre sí por puentes de
hidrógeno, lo que reduce su capacidad de hacerlo con moléculas de agua. La
hidratación se aprovecha para el control de la actividad del agua de los alimentos,
sobre todo los de humedad intermedia. En algunos casos estos hidratos de carbono
son higroscópicos, es decir, se hidratan con la humedad del aire, ocasionando un
problema en los derivados de la confitería, ya que se vuelven pegajosos.
Tabla 1. Hidratación de algunos azúcares (azúcar 2M, 5 °C).
Azúcares Moles H2O/mol azúcar

Glucosa 3.7 ± 0.2
Manosa 3.9 ± 0.4
Ribosa 2.5 ± 0.4
Maltosa 5 ± 0.5
Sacarosa 6.6 ± 0.7
La selección de un azúcar para un uso específico debe hacerse tomando en

cuenta el grado de higroscopia que tiene, ya que este fenómeno es indeseable en los
productos deshidratados, como la leche en polvo, los granulados, etc.; sin embargo,
en algunos productos de confitería sí es benéfico, toda vez que confiere cierta
humedad constante que les da aspecto de frescura. Cuando los azúcares son
higroscópicos, deben almacenarse en recipientes cerrados y herméticos para evitar su
exposición al aire húmedo.
Poder edulcorante
Casi todos los azúcares tienen la característica de ser dulces (aun cuando
también los hay amargos), y se clasifican dentro de los edulcorantes como
edulcorantes naturales (porque pueden extraerse de ciertas plantas), en hidratos de
carbono, alcoholes polihídricos y glucósidos (según su estructura química) o en
edulcorantes artificiales.
Los azúcares presentan diferentes poderes edulcorantes en función de diversos

factores (Tabla 2). Debido a que las determinaciones de dulzura provienen de un grupo
de jueces o catadores y, por tanto, son subjetivas, los resultados de todo análisis
sensorial están sujetos a errores propios de los individuos, e incluso a su estado
anímico o al color del producto, capaz de modificar la capacidad de captar la intensidad
de los sabores dulces; esta es la razón por la que existen discrepancias en los valores
indicados en la literatura.
Tabla 2. Poder edulcorante relativo de algunos azúcares. Sacarosa = 100
Dulzura
Azúcar En solución Forma Cristalina
β-D-fructosa 135 180
α-D-glucosa 60 74
β-D-glucosa 40 82
α-D-galactosa 27 32
β-D-galactosa - 21
α-D-manosa 59 32
β-D-manosa Amargo Amargo
α-D-lactosa 27 16
β-D-lactosa 48 32
α-D-maltosa 39 -
Cuando se disuelven en agua, los azúcares presentan reacciones de
mutarrotación que producen una mezcla de tautómeros con distinta dulzura; esto se
ha observado en la fructosa, cuyas soluciones recién preparadas son más dulces que
las que se dejan reposar hasta alcanzar el equilibrio tautomérico. La propiedad de
dulzura de estos hidratos de carbono está muy relacionada con los grupos hidroxilo y
con su estereoquímica; por ejemplo, la β-D-glucosa es dulce, mientras que su epímero,
la β-D-manosa, es amargo. Sin embargo, existen otros compuestos que no pertenecen
a los hidratos de carbono (carecen de -OH) pero también son dulces, como el
cloroformo, algunos aminoácidos y sales metálicas, la sacarina y los ciclamatos.
Gráfica 1. Efecto de la temperatura

sobre el poder edulcorante relativo
de varios azúcares.
Otros factores que influyen en el poder edulcorante de los azúcares son la

temperatura y la concentración; la D-fructosa es más dulce a temperaturas bajas,
fenómeno que se aprovecha en la elaboración de bebidas refrescantes que se
consumen normalmente frías (Gráfica 1); la glucosa es menos dulce que la sacarosa,
pero ambas causan la misma sensación a una concentración de 40%. La presencia de
ácidos, sales y algunos polímeros, así como la viscosidad del sistema, modifican esta
percepción; el etanol intensifica la dulzura de la sacarosa, y lo mismo hacen los ácidos
con la fructosa, mientras que la carboximetilcelulosa y el almidón la reducen,
posiblemente porque ocupan los sitios activos receptores. La presencia del maltol y
del etil-maltol aumentan el poder edulcorante de la sacarosa: el primero reduce 50%
el umbral mínimo de percepción del disacárido.
Debido a que la fructosa es hasta 1.8 veces más dulce que la sacarosa, su uso
se ha intensificado en los últimos años, ya sea en forma de azúcar invertido o en
jarabes producidos por la acción de la glucosa isomerasa. En nivel experimental se ha
producido este monosacárido por hidrólisis controlada de la inulina, polímero lineal de
moléculas de fructosa unidas β (2,1), que se encuentra en plantas como el maguey y
la alcachofa. Industrialmente se fabrica enzimáticamente a partir de glucosa del
almidón. Debido a los problemas de salud que se asocian con el consumo excesivo de
sacarosa, en la actualidad se emplean muchos azúcares-alcoholes (polioles) y
edulcorantes sintéticos como sustitutos de este disacárido.
Existen muchas teorías para explicar el fenómeno de la percepción de la dulzura

de los azúcares y de otras moléculas, entre otras, la que postula que un compuesto
dulce posee átomos electronegativos designados como A y B, y que un átomo de
hidrógeno unido por un enlace covalente simple a A, puede formar enlaces de puente
de hidrógeno recíprocos con un receptor que presenta una estructura similar en las
papilas gustativas, lo que ocasiona la sensación de dulzura en la boca.
Teoría del poder edulcorante

El poder edulcorante está íntimamente relacionado con la Teoría del sabor
dulce, basada en la hipótesis propuesta por R.S. Shallenberger y T. E. Acree
(profesores del “CornellCALS, departamento de ciencias alimenticias), en la cual se
establece que la percepción del sabor dulce se percibe a través de los receptores de
las papilas gustativas de la lengua, se debe a la existencia de un sistema
donador/aceptor de protones que tiene lugar entre el alimento (sistema AH/B/X) y los
receptores de las papilas gustativas (Ilustración 4a). Donde A y B son átomos
electronegativos (como el oxígeno o el nitrógeno), H es un átomo de hidrógeno unido
por enlace covalente a un átomo “A” y “X” son grupos hidrófobos que son atraídos por
grupos similares en el receptor gustativo, de modo que la estructura AH/B/X es la
estructura tridimensional de las sustancias edulcorantes. Para que un compuesto
tenga sabor dulce, la distancia entre A y B debe ser de al menos 0,25 a 0,40 nm.
Ilustración 4a Ilustración 4b
Ilustración 4. Teoría del sabor dulce (hipótesis de Shallenberger y Acree).
La sensación de sabor dulce también depende de la configuración de la

molécula, ya que la sensación de dulzor se debe a los azúcares con configuración
dextrógira y no levógira. Por ejemplo, la estructura de la D-glucosa, se caracteriza por
el grupo hidroxilo del C4 (función AH) y el oxígeno en el C3 (función B), que junto con
el grupo hidroxilo del C6 se unirá al receptor gustativo mediante puentes de hidrógeno
(Ilustración 4b). Las preferencias del sabor dulce están relacionadas con la edad de
los individuos y también están influenciadas por la genética, raza, etnia, etc.
EDULCORANTES NUTRITIVOS Y NO NUTRITIVOS
Las nuevas tendencias en la alimentación han llevado al hombre al mayor

consumo de alimentos que concentran niveles altos de azucares refinados y grasas.
Consecuencia de ello, hay más predisposición a padecer obesidad, enfermedad
considerada como una de las epidemias de este siglo. A su vez, el consumo elevado
de azúcar también produce un aumento excesivo de la glucosa en sangre; lo que
origina el aumento de la liberación de una sustancia denominada insulina, la cual
permite la utilización de la glucosa por parte de los tejidos. Este proceso se ha
relacionado con efectos negativos sobre el organismo, los cuales pueden
desencadenar la aparición de diabetes. Por esto mismo, aquellas personas que
padecen esta enfermedad, así como también las que sufren de enfermedades
cardiovasculares, deberían –entre otros objetivos del tratamiento- controlar el
consumo de los alimentos ricos en grasa y azúcar.
Tanto la ciencia como la industria han tratado constantemente de mejorar la

calidad de los alimentos, disminuyendo los niveles de azúcar y reemplazándolos por
otras sustancias que aporten menos calorías. En este sentido, se reemplaza el azúcar
por edulcorantes, que también poseen poder endulzante.
Edulcorantes nutritivos:
La mayoría de los edulcorantes nutritivos que se usan para reemplazar el azúcar
tienen calorías. Simplemente es otra manera de endulzar los alimentos y en ocasiones
endulzan un poco más y se ocupa menos cantidad, por ejemplo, la fructuosa, fructuosa
cristalizada, glucosa, dextrosa, miel, lactosa, maltosa, y jugo de frutas concentrado son
algunos de los edulcorantes nutritivos.
Alcoholes endulzados son usados en muchos alimentos sin azúcares y tienen

la mitad de calorías que el azúcar porque el cuerpo los absorbe de manera lenta e
incompleta. Ejemplos de estos son el sorbitol, manitol, y xilitol. Desgraciadamente en
algunas personas estos tienen un efecto secundario que es la lenta absorción y causan
diarrea cuando se consumen en grandes cantidades.
Edulcorantes no nutritivos
Los edulcorantes no nutritivos no contienen calorías. Algunos ejemplos de estos
son Aspartame (Nutrasweet), Sucralosa (Splenda) y Stevia son los más comunes.
Ayudan a añadir dulzor a la comida o bebidas. Tienen un dulzor intenso que solo se
necesitan en pequeñas cantidades.
REFERENCIAS
1. Badui Dergal, S. Química de los Alimentos. Ed. Prentice Hall, México (2006).
2. Fennema, O.R. Química de loa Alimentos. Ed. Acribia, Zaragoza, España
(2008).
3. Gutierrez, J.B. Ciencia bromatológica. Principios generales de los Alimentos.
Ed. Díaz de Santos, Madrid, España, 2000.
4. Ordoñez Pereda. J.A. Tecnología de los Alimentos. Vol. I. Editorial Síntesis, S.A.
Madrid, España, 1998.

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Ilustración 3. Estructura de la glucosa: β-D-galactopiranosil-(1→4)-

Con el control adecuado de algunos parámetros como la temperatura, las

La textura y el lustre o brillantez de los chocolates y los dulces se debe en gran

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Azúcares Moles H2O/mol azúcar

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