Descubre el poder energético de los polisacáridos de reserva. Aprende cómo estas moléculas esenciales sostienen la vida animal y su potencial en la innovación alimentaria.
Los polisacáridos de reserva más conocido en animales es el glucógeno. Este es una macromolécula que almacena energía y se encuentra principalmente en el hígado y músculos. Su estructura es altamente ramificada, lo que permite una rápida liberación de glucosa cuando el cuerpo la necesita.
Los polisacáridos dietéticos tienen influencias diversas y cruciales en la salud humana. Las interacciones con la microbiota explican en parte los mecanismos subyacentes, ya que los polisacáridos se administran predominantemente por vía oral y, por lo tanto, ejercen funciones para mejorar la salud humana a través de su absorción. En general, la absorción intestinal directa y la interacción con la microbiota intestinal son aspectos clave para comprender los mecanismos de la función de los polisacáridos en la salud intestinal y metabólica humana.
Los hallazgos de observación que se han acumulado durante los últimos 10 años sugieren que los polisacáridos tienen profundos beneficios biológicos para la salud intestinal, incluida la antiinflamación, la protección de la barrera epitelial intestinal y la modulación inmune a través de mecanismos tanto dependientes como independientes de la microbiota.
¿Cómo se pueden utilizar los polisacáridos de reserva para mejorar la vida útil de los alimentos?
Los polisacáridos son polímeros a base de carbohidratos omnipresentes en las células vivas. Resultan fundamentales para numerosos procesos biológicos y permiten a las células reconocer moléculas y controlar la interacción entre las células.
Son las moléculas más diversas y pueden extraerse de abundantes materiales comestibles. Se han realizado cada vez más investigaciones para aclarar la estructura y composición de los polisacáridos obtenidos de diferentes materiales y sus efectos sobre la salud humana.
Los seres humanos sólo pueden asimilar directamente polisacáridos muy limitados, la mayoría de los cuales son transportados al intestino distal y fermentados por la microbiota intestinal. Por tanto, el principal mecanismo subyacente a los efectos bioactivos de los polisacáridos en la salud humana implica la interacción entre los polisacáridos y la microbiota.
Recientemente, ha aumentado el interés en el papel de los polisacáridos en la salud intestinal, la obesidad y los trastornos relacionados debido a la amplia gama de valiosas actividades biológicas de los polisacáridos. Las funciones conocidas incluyen mecanismos que dependen de la microbiota e involucran metabolitos derivados de la microbiota y mecanismos que son independientes de la microbiota.¿Cuáles son los polisacáridos más utilizados en como aditivos alimentarios?
Con la mejora continua del nivel de vida de las personas, la preocupación por la nutrición y la seguridad de los alimentos ha aumentado gradualmente. Los consumidores necesitan cada vez más sustituir los aditivos alimentarios sintéticos por componentes naturales extraídos de los alimentos.
Los polisacáridos, el almidón, las proteínas, la pectina y la fibra son los principales tipos de componentes biopolímeros de los alimentos. No solo aportan energía y nutrición a las personas, sino que también se utilizan en el procesamiento de alimentos como aditivos naturales debido a sus propiedades gelificantes, emulsionantes y formadoras de película, etc. Se caracterizan por su alta biocompatibilidad, bajo costo y facilidad de acceso.
Algunos componentes naturales aislados de materias primas alimentarias tienen algunos inconvenientes, como baja solubilidad e inestabilidad en determinadas condiciones, que limitan su aplicación en el procesamiento de alimentos. Actualmente, muchos investigadores se centran en la modificación, la tecnología alimentaria y la futura industria de polisacáridos, almidón, proteínas, etc.
Estos estudios ayudan a obtener las propiedades fisicoquímicas modificadas y las propiedades funcionales mejoradas de estos componentes, y promueven aún más su utilización de alto valor en el campo alimentario.
Existen investigaciones sobre las propiedades de los polisacáridos, almidón, proteínas, pectina y fibra en el procesamiento de alimentos, desde las mejoras de las propiedades físicas de los principales componentes de los alimentos y estudios de actividad biológica hasta sus aplicaciones en la conservación de alimentos.
El Glucógeno constituye la reserva energética en animales, y se encuentra en las células musculares y hepáticas. Su estructura es similar a la amilopectina, con la diferencia de que aparecen ramificaciones cada 8 o 10 moléculas de glucosa de la cadena lineal.
Quitina se encuentra en el exoesqueleto de artrópodos y en la pared celular de muchos hongos. Su estructura es similar a la celulosa, en cambio, la quitina está formada por la unión de moléculas de un derivado de la glucosa, la N-acetil-D-glucosamina, unida el enlace O-glicosídico.¿Existen alternativas vegetales a los polisacáridos?
Almidón:es abundante en semillas y se encuentran en forma de granos en los plastos de las células vegetales. Molecularmente, es una mezcla de dos polisacáridos, la amilosa y la amilopectina. Ambos polisacáridos están formados por la unión de moléculas D-glucosa mediante enlaces O-glicosídicos entre el primer carbono de una molécula de glucosa y el cuarto de la siguiente.
La única diferencia entre ambos se encuentra en la amilopectina, puesto que en contraposición a la amilosa presenta una ramificación cada 24 o 30 moléculas de glucosa por la formación de un enlace O-glicosídico entre el carbono 1 y el 6 de otra molécula de glucosa.
Constituye la principal reserva energética en plantas, puesto que tras la digestión de él se obtiene glucosa, utilizada como fuente de energía en las células. Dicha digestión es llevada a cabo por dos enzimas, la amilasa y la dextrina, obteniéndose como productos intermedios la dextrina, la maltosa y la isomaltosa.
La Celulosa constituye el principal componente de la pared de las células vegetales, se considera la biomolécula más abundante de la naturaleza. Está formada por miles de moléculas de D-glucosa unidas por el enlace glicosídico (1-4) en cadenas lineales no ramificadas. Este enlace es el que proporciona a la celulosa una gran resistencia, ya que no es soluble en agua.
Además, en las paredes celulares la celulosa se coloca en lámina paralelas unidas por enlaces de hidrógeno, contribuyendo a aumentar la resistencia de estas. Cabe destacar, que como todos conocemos, la mayoría de animales no somos capaces de digerir la celulosa, y esto es debido a la ausencia de enzimas capaces de romper el enlace (1-4). En cambio, en los herbívoros sí que encontramos la enzima celulasa, que es la encargada de romper este enlace.
Pectina es importante por su capacidad espesante, se encuentra en la pared celular de las plantas terrestres y se utiliza en procesos industriales de la alimentación como en la fabricación de mermeladas.
Polisacáridos en alimentos
Los polisacáridos son ingredientes importantes en muchos productos alimenticios. En particular, los polisacáridos se encuentran en los ingredientes de una amplia gama de emulsiones alimentarias, como la mayonesa y helado. Las funcionalidades relevantes se originan a partir de varias propiedades moleculares del polisacáridos y su interacción con gotitas de emulsión y otros componentes en los sistemas alimentarios. Mientras que las proteínas están presentes principalmente como agentes formadores de emulsión y estabilizantes, los polisacáridos solubles funcionan principalmente como espesantes y agentes retenedores de agua.
Los polisacáridos se pueden utilizar en su forma natural, pero en muchos casos la funcionalidad se adapta mediante modificaciones químicas, por ejemplo, para mejorar la solubilidad y la capacidad de retención de agua. Se encuentra una amplia gama de propiedades entre todo el grupo de polisacáridos, que varían desde formas insolubles (celulosa) hasta alto poder de hinchamiento y solubilidad (almidón, goma guar), de baja viscosidad (goma arábiga) a alta viscosidad (goma guar) y no gelificantes (dextrano) hasta gelificantes (agar). La formación de gel es a menudo termorreversible y el gel puede derretirse al calentar (alginatos, pectina).
En la aplicación práctica de los polisacáridos, a menudo nos enfrentamos a inestabilidades del sistema, como la separación del suero y la coacervación compleja o la incompatibilidad entre el polisacárido y otros biopolímeros en el sistema, como las proteínas. En algunos casos se puede aprovechar ventajosamente la interacción con otros componentes, por ejemplo en el caso de un comportamiento de gelificación mixto, formación de complejos entre polisacáridos y proteínas, y la formación de conjugados covalentes.
Efectos de los polisacáridos de reserva en la estabilidad de los alimentos procesados
Los polisacáridos juegan un papel importante en la estabilización de emulsiones alimentarias. La funcionalidad radica en su capacidad para espesar la emulsión, con lo que se pretende reducir la velocidad de formación de crema y mejorar la textura de la emulsión. Los polisacáridos hacen esto en tres formas principales:
- aumentando la viscosidad de la fase continua de la emulsión,
- flocular las gotitas en una red de gotitas gelificadas,
- algunos polisacáridos, como gránulos de almidón e inulina, están en forma de partículas y aumentan la viscosidad de la emulsión aumentando la fracción de volumen total del material dispersado.
En aplicaciones prácticas, los polisacáridos también pueden interactuar con otros biopolímeros, como las proteínas, lo que puede provocar una separación de fases y una coacervación compleja.
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