CLASSIFICACIÓ DELS CARBOHIDRATS (AMB IMATGES) - NUTRICIÓ - 2025

La classificació dels carbohidrats es pot fer d'acord a la seva funció, d'acord a el nombre d'àtoms de carboni, segons la posició de el grup carbonil, segons les unitats que els conformen, segons els derivats i segons els aliments.

Els carbohidrats, hidrats de carboni o sacàrids, són compostos químics formats per àtoms de carboni, hidrogen i oxigen, la combustió resulta en l'alliberament de diòxid de carboni i una o més molècules d'aigua. Són molècules àmpliament distribuïdes en la naturalesa i de fonamental importància per als éssers vius, tant des del punt de vista estructural com metabòlic.

Estructura cíclica de la glucosa, un hexosa (Font: Edgar181, via Wikimedia Commons)

Usualment, la millor manera de representar la fórmula d'un carbohidrat qualsevol és Cx (H2O) i que, en poques paraules, vol dir "carboni hidratat".

En les plantes, gran part dels carbohidrats són produïts durant la fotosíntesi a partir de diòxid de carboni i aigua, després de les quals poden ser emmagatzemats en complexos d'alt pes molecular (midons, per exemple) o empleats per donar estructura i suport a les cèl·lules vegetals (cel·lulosa, per exemple).

Els animals també produeixen carbohidrats (glicogen, glucosa, fructosa, etc.), però aquests ho fan a partir de substàncies com els greixos i les proteïnes. Tot i això, la principal font d'hidrats de carboni metabolizables per als organismes animals és aquella que prové de les plantes.

Les fonts naturals d'hidrats de carboni més importants per a l'home són, generalment, els cereals com el blat, el blat de moro, la melca, la civada i altres; els tubercles com les patates, la mandioca i el plàtan, per exemple; a més de moltes llavors de plantes lleguminoses com les llenties, els fesols, les faves, etc.

Els animals carnívors, és a dir, aquells que s'alimenten d'altres animals, indirectament depenen dels carbohidrats per subsistir, doncs les seves preses, o les preses de les seves preses, són animals herbívors capaços d'aprofitar els carbohidrats estructurals i d'emmagatzematge continguts en les herbes que ingereixen i convertir-los en proteïnes, múscul i altres teixits corporals.

Classificació d'acord amb la seva funció

Els carbohidrats poden ser classificats, segons la funció general que compleixen, en dues grans classes: els carbohidrats estructurals i els carbohidrats digeribles o polisacàrids universalment digeribles.

carbohidrats estructurals

Els carbohidrats estructurals són aquells que formen part de la paret de totes les cèl·lules vegetals, així com dels dipòsits secundaris que caracteritzen els teixits de diferents espècies vegetals i que compleixen una funció específica de suport i "bastida".

Estructura general de la cel·lulosa (Font: Vicente Net via Wikimedia Commons)

Entre aquests, el principal polisacàrid vegetal és la cel·lulosa, però també destaquen la lignina, els dextrans, els pentosanos, l'agar (en les algues) i la quitina (en els fongs i en molts artròpodes).

carbohidrats digeribles

Els carbohidrats digeribles, d'altra banda, són els que els organismes heteròtrofs (diferents als autòtrofs que "sintetitzen el seu propi aliment") poden adquirir de les plantes i utilitzar per nodrir les seves cèl·lules a través de diferents rutes metabòliques.

El principal carbohidrat digerible és el midó, que es troba en els tubercles, en les llavors dels cereals i en moltes altres estructures de reserva de les plantes. Aquest està compost per dos tipus de polisacàrids similars, l'amilosa i l'amilopectina.

No obstant això, també són de gran importància sucres més simples com la fructosa, per exemple, present en grans quantitats en els fruits de moltes espècies vegetals.

La mel, una substància produïda per les abelles que té un important valor comercial, també és una rica font de carbohidrats digeribles, però d'origen animal.

El glucogen és un important polisacàrid de reserva en els animals (Font: Alejandro Porto via Wikimedia Commons)

El glucogen, considerat en molts casos com "el midó animal", és un polisacàrid de reserva sintetitzat pels animals i pot ser inclòs en el grup dels hidrats de carboni digeribles.

Classificació segons el nombre d'àtoms de carboni

Segons el nombre d'àtoms de carboni, els carbohidrats poden ser:

- Triosas, amb tres carbonis (exemple: el gliceraldehid)

- Tetrosas, amb quatre carbonis (exemple: la eritrosa)

- Pentoses, amb cinc carbonis (exemple: la ribosa)

- hexoses, amb sis carbonis (exemple: la glucosa)

- Heptosas, amb set carbonis (exemple: sedoheptulosa 1,7-bifosfat)

Diagrama de les estructures hemiacetals possibles per a la glucosa i la manosa (Font: Karlhahn via Wikimedia Commons)

Les pentoses i les hexoses, en general, poden trobar-se en forma d'anells estables gràcies a la formació d'un grup hemiacetal intern, és a dir, mitjançant la unió entre un grup aldehid o un grup cetona amb un alcohol.

Aquests anells poden tenir 5 o 6 "baules", pel que poden ser de tipus furà o de tipus pirano, corresponentment, de manera que es formen les furanosas i les piranosas.

Classificació segons la posició de el grup carbonil

La posició de el grup carbonil (C = O) en els monosacàrids també és un caràcter emprat per a la seva classificació, ja que depenent d'aquesta, la molècula pot ser una cetosa o una aldosa. D'aquesta manera existeixen, per exemple, aldohexosas i cetohexosas, així com aldopentosas i cetopentosas.

Aldoses i cetosas (Font: Pjvelasco, via Wikimedia Commons)

Si l'àtom de carboni que forma el grup carbonil està en la posició 1 (o en un dels extrems), llavors es tracta d'un aldehid. En canvi, si es troba en la posició 2 (o en qualsevol altre àtom de carboni intern), es tracta d'un grup cetona, per la qual cosa es converteix en una cetosa.

Prenent com a exemple les trioses, tetroses, pentoses i hexoses de l'apartat anterior, hem de les aldoses d'aquests sucres simples són el gliceraldehid, la eritrosa, la ribosa i la glucosa, mentrestant les cetosas són la dihidroxiacetona, la eritrulosa, la ribulosa i la fructosa, respectivament.

Classificació segons el nombre d'unitats que els conformen

Segons el nombre unitats que els carbohidrats posseeixin, és a dir, segons el nombre de sucres que resulta de la seva hidròlisi, poden classificar-se com:

monosacàrids

Són els sacàrids o sucres més simples, ja que estan formats per una sola "unitat de sucre". En aquest grup es troben sucres tan rellevants metabòlicament parlant com la glucosa, el metabolisme comporta la producció d'energia en forma d'ATP en les cèl·lules de pràcticament tots els organismes vius. També destaquen la galactosa, la manosa, la fructosa, l'arabinosa, la xilosa, la ribosa, la sorbosa i altres.

disacàrids

Els disacàrids, com el prefix del seu nom ho indica, són sacàrids compostos per dues unitats de sucre. Els principals exemples d'aquestes molècules són la lactosa, la sacarosa, la maltosa i la isomaltosa, la celobiosa, la gentiobiosa, la melibiosa, la trehalosa i la turanosa.

Estructura química de la maltosa, un disacàrid (Font: NEUROtiker via Wikimedia Commons)

oligosacàrids

Corresponen a aquells hidrats de carboni que, a l'hidrolitzar-, alliberen més de dos "unitats de sucre". Encara que tal vegada no són molt coneguts, en aquest grup es poden assenyalar a la rafinosa, la estaquiosa i la verbascosa. Alguns autors consideren que els disacàrids també són oligosacàrids.

polisacàrids

Els polisacàrids estan compostos per més de 10 unitats de sucre i poden estar conformats per unitats repetides de la mateixa monosacàrid (Homopolisacàrids) o per barreges relativament complexes de monosacàrids diferents (heteropolisacàrids). Exemple de polisacàrids són el midó, la cel·lulosa, la hemicel·lulosa, les pectines i el glucogen.

Usualment, la unió entre les "unitats de sucre" dels disacàrids, oligosacàrids i polisacàrids passa a través d'un enllaç conegut com a enllaç glicosídic, que té lloc gràcies a la pèrdua d'una molècula d'aigua.

Classificació dels seus derivats

Així com és cert per a moltes molècules de gran importància en la natura, els hidrats de carboni poden funcionar com "blocs de construcció" d'altres compostos que poden exercir funcions similars o radicalment diferents. Segons això, com derivats poden classificar-se, segons les seves característiques, com segueix:

èsters fosfat

Generalment són monosacàrids fosforilats, en els quals el grup fosforil s'uneix a l'sacàrid a través d'un enllaç èster. Aquestes són molècules de gran importància per a gran part de les reaccions metabòliques cel·lulars, ja que es comporten com "compostos activats" la hidròlisi és termodinàmicament favorable.

Entre els exemples més destacats hi ha el gliceraldehid 3-fosfat, la glucosa 6-fosfat, la glucosa 1-fosfat i la fructosa 6-fosfat.

Àcids i lactones

Són el producte de l'oxidació de certs monosacàrids amb agents oxidants particulars. Els àcids aldónicos resulten de l'oxidació de la glucosa amb coure alcalí i aquests, en solució, estan en equilibri amb les lactones. Quan l'oxidació és dirigida per catàlisi enzimàtica, poden produir-lactones i àcids urònics.

Alditoles, poliols o sucres-alcohols

Es formen per l'oxidació de el grup carbonil d'alguns monosacàrids; exemple d'aquests són el eritritol, el manitol i el sorbitol o glucitol.

aminosucres

Són derivats de monosacàrids als quals s'ha unit un grup amino (NH2), generalment en el carboni de la posició 2 (especialment en la glucosa). Els exemples més destacats són la glucosamina, la N-acetil glucosamina, l'àcid murámico i l'àcid N-acetil murámico; també hi ha la galactosamina.

Estructura química de la glucosamina (Font: Edgar181 via Wikimedia Commons)

Desoxiazúcares

Són derivats de monosacàrids que es produeixen quan aquests perden un àtom d'oxigen en un dels seus grups hidroxil, raó per la qual es coneixen com a "deoxi-" o "desoxiazúcares".

Entre els més importants hi ha aquells que conformen l'esquelet de l'ADN, és a dir, la 2-desoxiribosa, però també hi ha la 6-desoximanopiranosa (ramnosa) i la 6-desoxigalactofuranosa (fucosa).

glucósidos

Aquests compostos resulten de l'eliminació d'una molècula d'aigua per la unió entre el grup hidroxil anomèric d'un monosacàrid i d'un grup hidroxil d'un altre compost hidroxilat diferent.

Exemples clàssics són la ouabaína i la amigdalina, dos compostos molt utilitzats que són extrets d'un arbust africà i de les llavors d'ametlles amargues, corresponentment.

Classificació segons la seva ocupació en la preparació d'aliments

Terrossos de sucre (Font: Dietmar Rabich / Wikimedia Commons / "Würfelzucker - 2018-3564" / CC BY-SA 4.0 via Wikimedia Commons)

Finalment, els carbohidrats també poden classificar-se d'acord amb l'ús que pugui donar-se'ls en el curs de la preparació d'un plat culinari. En aquest sentit, hi ha carbohidrats edulcorants, com la sacarosa (un disacàrid), la fructosa (un monosacàrid) i en menor mesura la maltosa (un altre disacàrid).

Així mateix, hi ha hidrats de carboni espessidors i hidrats de carboni gelificants, com és el cas dels midons i de les pectines, per exemple.

referències

1. Badui Dergal, S. (2016). Química dels aliments. Mèxic, Pearson Educació.
2. Chow, KW, & Halver, JE (1980). Carbohydrates. ln: Fish Feed Technology. FAO United Nations Development Programme, Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy, 104-108.
3. Cummings, JH, & Stephen, AM (2007). Carbohydrate terminology and classification. European journal of clinical nutrition, 61 (1), S5-S18.
4. Englyst, HN, & Hudson, GJ (1996). The classification and measurement of dietary carbohydrates. Food chemistry, 57 (1), 15-21.
5. Mathews, CK, Van Holde, KE, & Ahern, KG (2000). Biochemistry, ed. San Francisco: Benjamin Cummings
6. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). Harper 's illustrated biochemistry. McGraw-Hill.