1. Definición de hidrato de carbono
El hidrato de carbono es un macronutriente, se puede llamar también glúcido. Está formado por los siguientes átomos C, H y O.
A continuación se muestra la estructura en la que n es igual o mayor a 3. Cn(H2O)n
Químicamente son polialcoholes con un grupo aldehído (-COH) o un grupo cetona (-CO).
Los alimentos ricos en hidratos de carbono son considerados la base de la alimentación. Se encuentran en la base de la pirámide nutricional, en alimentos normalmente baratos y fáciles de encontrar: trigo, arroz, fruta, leche etc.
2. Clasificación, estructura y fuentes de los hidratos de carbono
Se van a clasificar según el número de sus subunidades en monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.
Monosacáridos.
Son los hidratos de carbono o glúcidos más simples, están formados sólo por una unidad (mono significa uno) y tienen entre 3 a 8 Carbonos. Además son de sabor dulce, solubles en agua y cristalinos.
Podemos dividirlos en glucosa, fructosa, galactosa y otros (desoxiribosa y ribosa)
- Glucosa
- Fructosa
- Galactosa
- Otros
Glucosa
El más importante es la glucosa. Ya que es el que mayoritariamente necesitan nuestras células como fuente de energía. El resto de los hidratos de carbono se pueden convertir en glucosa para que pueda entrar fácilmente en nuestro organismo. Hay múltiples reacciones bioquímicas que se verán más detallados a continuación, en el apartado 5 de metabolismo.
El contenido de glucosa en sangre se llama glucemia. La glucosa es el único azúcar que puede viajar libre en el plasma. Se introduce al interior de las células gracias a la insulina, hormona secretada por el páncreas. Por ello, los diabéticos la tienen que controlar.
Fructosa
Es el monosacárido que se llama así por estar presente en la fruta. Lo podemos encontrar en alguna etiqueta nutricional de alimentos como levulosa. Se encuentra en la miel a partes iguales con la glucosa. Se utiliza en la preparación de helados, mermeladas.
Es más dulce que la propia glucosa. El cuerpo también tiene reacciones bioquímicas en su metabolismo que hacen cambiar la fructosa por la glucosa. Con lo cual los diabéticos deben controlar su ingesta, cuando lo toman sólo en forma de granulados como edulcorante. En caso de tomarlo en forma de fruta no tiene tanta importancia, esto es debido, a que la fibra, vitaminas y minerales que están presentes en la fruta dificultan este proceso.
Galactosa
Está presente en la leche. Una vez digerida nuestro cuerpo la puede convertir en glucosa. Existe una enfermedad hereditaria poco común llamada galactosemia. Son niños que no son capaces de metabolizar correctamente la galactosa de la leche, incluso de la propia leche materna.
Otros
- Ribosas y Desoxirribosas
Se encuentran en los alimentos, las carnes rojas tienen abundancia de estos monosacáridos. Pero pueden ser fabricadas por las células. Forman parte de las estructuras de los ácidos nucleicos, ADN, ARN y en la molécula energética ATP.
Importante como fuente de energía para deportistas. Los cardiólogos lo pueden utilizar después de una operación o de un infarto. Ayuda a reducir la fatiga posterior al ejercicio y al dolor muscular. En casos de fibromialgia y fatiga crónica.
- Arabinosa, xilosa
Se encuentra en raíces y frutas y se utiliza en chicles.
Las uniones de dos monosacáridos van a formar un disacárido (di significa dos). Estos se pueden unir o desunir de una forma equilibrada en ambos sentidos según las necesidades celulares. Esta unión o rotura del enlace 0 glucosídico que une a las dos subunidades de monosacáridos lo establece unas enzimas.
El monosacárido más importante es la glucosa. Nos aporta energía a las células.
El hidrato de carbono que está presente en la fruta se llama fructosa. Los monosacáridos son de sabor dulce y solubles en agua. El monosacárido de la leche se llama galactosa.
Disacáridos
Los disacáridos los podemos dividir en lactosa, sacarosa y maltosa.
- Lactosa
- Sacarosa
- Maltosa
- Formada por glucosa y galactosa y cuya enzima es la lactasa.
- Algunas personas son intolerantes a la leche porque no tienen lactasa en su intestino. El azúcar presente de la leche al llegar al intestino no se puede romper en los dos monosacáridos. Tanto la glucosa como la galactosa atraviesan la pared intestinal y van al torrente sanguíneo, de ahí a todas las células de nuestro organismo. Así se consigue energía. Si no hay lactasa, el azúcar no se puede metabolizar y sale por las heces. Por ello, los intolerantes se quejan de tener con frecuencia malestar digestivo, hinchazón e incluso diarrea.
- En el caso de la alergia a la leche, esta no se produce por la lactosa sino por la proteína láctea llamada caseína. Los síntomas son otros como dificultades respiratorias, eccemas en la piel o incluso un shock anafiláctico.
- Es el azúcar de mesa, es decir, la caña o la remolacha de azúcar y está formado por glucosa y una fructosa y la enzima es la sacarasa. Es importante no confundirla con los edulcorantes.
- Junto con la sal son los dos alimentos que el organismo consume puro y cristalino y se metaboliza rápidamente.
- Los sucroglicéridos son derivados industriales de la sacarosa, se utilizan como emulgente y tensoactivos, no son tóxicos y se asimilan muy bien
Maltosa
- Formada por dos moléculas de glucosa. Realmente no existe en la naturaleza como tal con esta estructura, sino que la industria alimentaria los procesa a través de la hidrolización de los hidratos de carbono complejo que se verá a continuación.
- Su enzima digestiva es la maltasa y se encuentra en la mucosa intestinal.
Hidratos de carbono complejo o polisacáridos
Están formados por cientos de moléculas de glucosa. Son compuestos de elevado peso molecular y muy abundantes en el reino vegetal y no tanto en los animales. No tienen el sabor dulce, son insolubles en agua y no son cristalinos como los monosacáridos.
Podemos dividirlos en celulosa, glucógeno y almidón y se pueden clasificar según sus funciones en estructurales (celulosa es un tipo de fibra) y polisacáridos de reserva (glucógeno y almidón).
Glucógeno
Es un polisacárido de origen animal. Se sintetiza a partir de las reservas de glucosa no utilizadas inmediatamente. Se acumula en el hígado y en el músculo y su estructura es mucho más compleja y más ramificada que el almidón que veremos a continuación.
Si comemos carne entonces podemos digerir además de proteína cierta cantidad de glucógeno que pudiera acumular en su músculo. Pero la mayoría de este hidrato de carbono complejo se metaboliza durante el proceso de “rigor mortis”.
Almidón
Polisacárido de origen vegetal absorbible por nuestro cuerpo. La celulosa y otras fibras las expulsamos directamente por las heces después de que nos ayuden a los movimientos peristálticos del intestino. Esto es así porque tenemos la enzima amilasa, pero no la celulasa. En el caso de los animales herbívoros, como las vacas, si tienen celulasa y por ello pueden ingerir sin problemas hierba rica en este hidrato de carbono.
Es insoluble en agua fría, pero si se utiliza agua caliente se puede disolver correctamente y su apariencia es como un polvo blanquecino. Dependiendo de la planta de origen tendrá un tamaño y una asimilación diferente. Por ejemplo, el almidón de digestión rápida (patata y arroz), el almidón de digestión lenta (pasta) y el almidón de digestión resistente (legumbres y semillas).
Por otra parte, el almidón está formado por moléculas de amilosa unidas a moléculas de amilopectina. Los almidones de arroz o maíz se les denomina céreos o glutinosos porque pueden tener entre un 95-97% de su composición en amilopectina y los almidones comunes de trigo o de patata sólo un 30% de amilosa.
Las enzimas amilasa salival o pancreáticas denominadas así según el lugar donde se produzcan, son las encargadas de romper el almidón en sus componentes más pequeños. Es decir, la glucosa.
El almidón en fácilmente digerido a lo largo del tubo digestivo. Progresivamente se transforma en polisacáridos más pequeños como dextrinas, maltosas hasta llegar a las glucosas finales.
En el mercado se encuentran alimentos dextrinados o malto-dextrinados como ciertos panes en forma de “tostada seca”. Son almidones que la industria alimentaria ha tratado previamente para que sea posible digerirlos mejor. Por ejemplo, en personas con dificultades metabólicas.
A continuación se muestra la clasificación según la velocidad con la que se metabolizan en sangre. Al metabolizarse el producto final por excelencia es la glucosa y las células la utilizan como fuente de energía principalmente.
El índice glucémico mide esta velocidad de metabolización.
Azúcares de índice glucémico > 90: dulces, harinas y azúcares refinados, miel.
Azúcares de índice glucémico de 70-90: harinas integrales, algunas frutas.
Azúcares de índice glucémico < 70: pasta integral, legumbres, frutos secos, frutas con piel como manzanas y peras.
3. Funciones de los hidratos de carbono
La función principal de los hidratos de carbono es la de aportarnos energía. Aporta entre 3.75-4 Kilocalorías /gramo.
A continuación se muestran otras funciones:
- Síntesis de ácidos nucleicos.
- Síntesis de ATP.
4. Digestión y absorción de los hidratos de carbono.
El almidón es el hidrato de carbono complejo que más cantidad ingerimos. Se encuentra en alimentos como la patata o el arroz.
Cuando estamos masticando por ejemplo la patata, el almidón que la contiene se va a romper gracias a una enzima, la ptialina o amilasa salival y, además, el páncreas secreta otra enzima salival pancreática que ayuda al proceso. Estas enzimas rompen el almidón en moléculas de maltosa, recuerda que es un disacárido, el cual se va a romper gracias a la acción de la maltasa en sus dos moléculas de glucosa.
- En el caso de la lactosa de la leche, este disacárido se va a romper en galactosa y glucosa gracias a la acción de la lactasa. Esta enzima se encuentra en las microvellosidades del intestino delgado.
- Una persona que es intolerante a la lactosa porque no tiene enzima o no le funciona correctamente, la lactosa no se puede digerir y, por lo tanto, se va a eliminar por las heces. Por ello, estos individuos sufren procesos diarreicos, hinchazón y malestar general.
- A veces, una persona puede tolerar los derivados lácteos como el queso y los yogures, pero no la leche. Esto es debido, a que en el proceso de elaboración de estos productos la lactosa se ha pre digerido en ácido láctico. Por eso la consistencia ha cambiado de líquida (leche) a semisólida o sólida (yogures y quesos).
- Cuando tomamos sacarosa, el azúcar de mesa. Esta se va a romper en fructosa y glucosa por la acción de la sacarasa. La fructosa rápidamente se convierte en glucosa.
En las microvellosidades intestinales hay una enzima llamada Lactasa. Se encarga de metabolizar el azúcar de la leche llamado Lactosa en sus dos componentes: glucosa y Galactosa. Una Intolerancia a la lactosa se produce cuando hay Enzima insuficiente. Al no poder absorber el Azúcar se elimina a través de las heces. De ahí las fuertes diarreas que puedan tener este tipo de pacientes.
5. Metabolismo
El producto final de los hidratos de carbono es la glucosa. Los otros dos monosacáridos como son la fructosa y la galactosa tras pasar por el intestino delgado van al hígado y se convierten rápidamente en glucosa.
Esta glucosa se puede acumular en forma de glucógeno por unas rutas metabólicas llamadas glucogenogénesis, o bien, esta glucosa es transportada al interior de todas las células corporales a través de la insulina, allí se metaboliza como fuente de energía.
En caso de que se necesite glucosa por falta de ingesta en ayunos prolongados, dietas o elevado gasto calórico, nuestro cuerpo puede fabricarla a partir del glucógeno en la glucogenolisis o fabricarla de nuevo a partir de otros nutrientes en la gluconeogénesis.
6. Ingestas recomendadas de hidratos de carbono y situación media en España
Hoy en día se comienza a ingerir más cantidad de fibra que antiguamente. La publicidad de los cereales de los desayunos nos indica la importancia de ella para ir al baño y mantener un peso saludable. Algunos de estos cereales no son tan ricos en fibra como se piensa, o por el contrario le añaden mucha cantidad de otra fuente externa. Esto si es que en exceso puede ser contraproducente en caso de enfermedades crónicas intestinales como la de Crohn.
En la mayoría de las casas se ha cambiado el arroz blanco o las pastas por sus versiones ricas en fibra. Educan dando la información de que así nos aporta micronutrientes como vitaminas del grupo B a nuestra comida. Así son platos más enriquecidos y saludables.
7. Fibra dietética
La fibra dietética es un hidrato de carbono complejo que no podemos metabolizar.
Son ciertos oligosacáridos o polisacáridos.
* Polisacáridos
Tal como los ingerimos lo eliminamos por las heces. De ahí que una de las funciones principales es el movimiento peristáltico del intestino.
* Oligosacáridos
Ayudan a alimentar la flora intestinal. Son hidratos de carbono de cadena algo más pequeños que “los que nos hacen ir al baño” por ello se llaman oligosacáridos (oligo significa “poco”). Están formados por 3 o más unidades de monosacáridos glucosa sin llegar a los miles de los polisacáridos.
Son derivados de la sacarosa. Recuerda que la sacarosa es un disacárido formado por glucosa y fructosa. Los derivados se llaman Rafinosa y Estaquinosa.
Se encuentran en grandes cantidades en las legumbres, por ello, a muchas personas cuando ingieren platos ricos en legumbres como lentejas, garbanzos y habas sufren de flatulencias y de cólicos. Esto se puede prevenir si le sacamos la piel más externa a este grupo de alimentos o por el contrario las cocinamos en forma de puré.
Estas legumbres por sus oligosacáridos tienen un poder saciante importante. Por ello, se aconseja en dietas de adelgazamiento. Además, son ricas en proteínas vegetales y lo único es prepararlas de forma saludable, de un modo más vegetariano y no combinándola con grasas o productos cárnicos tipo tocino o chorizo.
Las enzimas que tenemos en la microflora intestinal metabolizan la fibra mediante un proceso de fermentación. Es un proceso que ocurre en el colon y lo realizan microorganismos anaerobios, es decir, pueden sobrevivir en ausencia de oxígeno.
Los productos finales son ácidos grasos de cadena corta. Todos volátiles. Se encuentran así el ácido acético, el ácido propiónico y el ácido butírico. Además, se producen ciertos olores característicos originados por gases como el metano CH4, CO2 y H2.
Para obtener más información sobre la fibra alimentaria accede al enlace anterior.
La fibra se clasifica en fibra soluble en agua y fibra insoluble.
A. Fibra soluble en agua
Se encuentra en legumbres, frutas, verduras y hortalizas y, cuando entra en contacto con el agua forman como una especie de gel, una “mucosidad”.
Son las pectinas, unas sustancias que tienen como subunidades moléculas del ácido galacturónico unidas por uniones β (1-4). Contienen también otras moléculas complejas como son la xilosa, ramnosa y fucosa y se encuentran en la corteza de los cítricos, en la remolacha azucarera, en la piel de la manzana y en la cebolla.
Pueden fijar cationes como calcio y hierro, con lo cual debemos tener cuidado si estamos tomando suplementos de estos minerales en casos de osteoporosis o anemias. Ayuda a eliminar los ácidos biliares y a bajar el colesterol.
Otras fibras solubles son:
- Mucílagos: agar-agar que se obtiene de las algas.
- Gomas: β-glucanos en avena y galactomananos. En semillas como la chía
- FOS: Son las siglas de fructooligosacáridos. Son hidratos de carbono de cadena media. Un poco más grandes que los disacáridos, pero sin llegar al tamaño de los polisacáridos. Son el alimento principal de la flora intestinal. Nos ayuda a nuestras defensas.
- Inulina: Un tipo de oligosacárido que favorece la flora intestinal. Es un prebiótico, una sustancia que alimenta a la flora intestinal al igual que los FOS.
B. Fibra insoluble en agua
Se encuentra en los cereales integrales.
· Celulosa
· Hemicelulosa
· Lignina
* Celulosa
Hidrato de carbono complejo más abundante de la pared celular de las células vegetales de las plantas.
La celulosa está formada por miles de glucosas. Recuerda que la glucosa es un glúcido monosacárido. Estas glucosas están unidas por un enlace O-glucosídico con uniones β(1-4)
Los animales herbívoros rumiantes tienen celulasa, la enzima que es capaz de romper la celulosa en sus unidades pequeñas, es decir, glucosas. Así son capaces de metabolizar la celulosa y por ello son capaces de ingerir hierba (sustancia rica en celulosa). En cambio nosotros, los humanos, no tenemos esta capacidad de metabolizar la celulosa porque carecemos de dicha enzima. Tal como la ingerimos la soltamos a través de las heces. Nos ayuda en el peristaltismo intestinal.
De manera anecdótica también decir que las termitas son capaces de digerir madera, sustancia muy rica en celulosa ya que en el interior de su tubo digestivo presentan un parásito flagelado que si tiene la enzima celulasa.
Recuerda que la celulosa no es hidrosoluble, pero aun así es capaz de absorber agua. Capta 0.4 gramos por cada un gramo de celulosa y esta acción puede ayudar en algunos casos de diarrea, pero siempre con control médico.
* Hemicelulosa
Tiene este nombre porque al comienzo de las investigaciones se pensaba que era un intermediario del metabolismo de la celulosa. Más tarde se ha descubierto que es otra sustancia completamente distinta, aunque también es un componente de la pared celular de las células vegetales. Es abundante en cereales.
Las hemicelulosas se clasifican a su vez en:
· Homoglicanos.
· Xilanos.
· Arabinanos.
· Mananos.
· Galactanos.
· Galacturanos.
· Heteroglicanos.
· Arabinoxilanos.
· Glucomananos
· Arabinogalactanos.
* Lignina
Es un polímero de alcoholes y ácidos fenólicos. Es decir, no sólo está formado por glucosas como los anteriores polisacáridos. Es aromático. También se encuentra en la pared celular de las células vegetales. Se pueden unir fácilmente a los ácidos biliares y al colesterol. Se utilizan a menudo por esta propiedad para disminuir el hipercolesterolemia. El salvado de los cereales es el alimento que contiene más lignina.
Sales biliares
El hígado es un órgano que tiene múltiples funciones, almacena glucógeno, toxinas y produce bilis.
La bilis ayuda a la digestión y absorción de las grasas, y los ácidos biliares que la componen, ayudan a emulsionar los lípidos que digerimos para que después puedan trabajar las enzimas lipasas. Cuando se habla de emulsionar se trata de formar pequeñas gotas, así la grasa se pre digiere y las lipasas pueden actuar mejor. Es un proceso muy similar a cuando echamos aceite de oliva en un vaso de agua. Cuando se forman esas gotas se ha emulsionado el aceite. Ten en cuenta que la grasa no es soluble en agua, no se puede mezclar bien. En la sangre hay un porcentaje de agua muy alto. De ahí la emulsión por parte de la bilis.
Esta bilis producida en el hígado puede ser almacenada por la vesícula biliar, la cual la expulsará según nuestras necesidades. Por ejemplo, después de una comida copiosa y grasienta.
En caso de extirpación de vesícula biliar por cálculos u otro motivo no hay problema, puesto que el hígado cumpliría esta función sin problemas, la de almacén de bilis.
La bilis además sirve como medio para la excreción de varios productos de deshecho como puede ser el colesterol y la bilirrubina. La bilirrubina es el producto final de catabolismo de la hemoglobina de los eritrocitos. Es decir, la rotura de la proteína transportadora de oxígeno por parte de los glóbulos rojos.
Las fibras por lo tanto pueden atrapar los ácidos biliares que forman parte de la bilis. Se consigue así dos efectos...
Como hemos podido comprobar la fibra no nos aporta calorías, pero sí propiedades beneficiosas para nuestra salud. En caso de que tengamos una dieta pobre en fibra o con total ausencia de ella tenemos más posibilidades de enfermar. Estas enfermedades son por ejemplo las siguientes.
Estreñimiento: Como se ha visto una de las funciones de la fibra es ayudar al movimiento del peristaltismo del intestino, con este movimiento se ayuda a evacuar las heces. En ausencia de fibra es más complicado eliminar estas heces, con el esfuerzo para intentar vaciar el intestino nos puede salir hemorroides.
Las bacterias que tenemos en el intestino grueso actúan y pueden digerir la fibra. Ocurre sobre todo en el en ciego, parte intestinal donde la fibra se almacena. Cuando las bacterias digieren la fibra ocurren reacciones bioquímicas muy intensas en las que le baja el pH de 7, 7.5 a 6, 6.5, se acidifica, y se sube la temperatura unos 0.7ºC. Se producen gases formados por ácido láctico, agua, CO2, H2, metano y acetato.
Divertículos del colon. En el siguiente enlace se muestra información acerca de la diverticulosis y la diverticulitis.
Apendicitis: Es una inflamación del apéndice, una zona del colon que no tiene una función característica. Cursa con dolor en el abdomen en la parte baja derecha y el tratamiento es la extirpación del apéndice.
Cáncer de colon: Se sabe que la Dieta Mediterránea es protectora de algunos tipos de cánceres. La fibra ayuda a prevenir sobretodo el cáncer de colon, gracias a que favorece el movimiento peristáltico para la liberación de las heces y porque es un alimento prebiótico para la microbiota intestinal. Dentro del colon tenemos bacterias que son beneficiosas para nuestra salud ya que activan las defensas inmunitarias.
Hernia de hiato: Es un trastorno en el cual parte del estómago se ha movido hacia el diafragma. Los síntomas son acidez ya que sube con facilidad el HCL hacia el esófago donde la mucosa no es capaz de tolerar este pH tan bajo, por lo que se nota malestar general, reflujo, ardor etc.
Obesidad y enfermedades relacionadas: como arterioesclerosis y diabetes tipo II.
Si ingerimos una comida copiosa y rica en grasa el hígado y la vesícula biliar van a producir y expulsar más bilis. La bilis se encarga de emulsionar los lípidos en pequeñas gotas para que las enzimas lipasas puedan romper las grasas en sus unidades más pequeñas. Normalmente ácidos grasos. Uno de los componentes de la bilis es la bilirrubina, la cual es el producto final catabólico de la hemoglobina. Proteína transportadora de oxigeno presente en los eritrocitos
Resumen
Los hidratos de carbono también llamados glúcidos corresponde a un grupo de macronutrientes que incluye una extensa lista de ejemplos. Se clasifica según su tamaño molecular en:
* Monosacáridos
- Galactosa: azúcar simple de la leche.
- Fructosa: azúcar simple de la fruta.
- Glucosa: azúcar principal. Es el que se obtiene de la metabolización de todos los hidratos de carbono y el que aporta energía principalmente a las células.
- Otros: Ribosa y Desoxirribosa. Ambos forman parte de los ácidos nucleicos. ARN y ADN respectivamente.
* Disacáridos
- Lactosa (Glucosa + Galactosa): Se necesita la enzima lactasa para metabolizarlo si no se tiene la persona se hace intolerante a la leche. No confundir con alérgico a la leche, en este caso no puede ingerir caseína, la proteína de la leche.
- Sacarosa (Glucosa+ Fructosa): Es el azúcar de mesa.
- Maltosa: Formado por dos moléculas de glucosa. No existe como tal en la naturaleza, sino que es producto de la industria alimentaria por la metabolización de los hidratos de carbono.
* Polisacáridos
- Almidón y Glucógeno: Ambos formados por cientos de moléculas de glucosa. Estructura compleja con ramificaciones. El almidón es de origen vegetal mientras que el glucógeno es de origen animal.
- Fibras: Conjunto de hidratos de carbono en los que se incluye los oligosacáridos como inulina y Fos (fructooligosacáridos) y celulosa y otros ejemplos. Nos ayudan al peristaltismo intestinal para ir al baño y favorece las defensas ya que son alimento de nuestra flora intestinal.
Otra forma de clasificar los hidratos de carbono es en función de su índice glucémico. Los hidratos de carbono nos aportan 3.75-4 kilocalorías por gramo. Nos dan energía y nos previene enfermedades como el estreñimiento, obesidad, diabetes, ciertos cánceres etc.
