Polímeros comestibles: retos y oportunidades
El objetivo de la División de Polímeros de la IUPAC y de la División de Nomenclatura Química y Representación Estructural de la IUPAC es mejorar la comunicación entre los científicos y químicos especializados en polímeros y los científicos en general, recomendando nombres y representaciones estructurales de los polímeros que sean inequívocos, estandarizados y universalmente comprensibles. A continuación se presenta una guía concisa de nomenclatura de polímeros basada en las recomendaciones oficiales de la IUPAC. Los puntos principales llevan hipervínculos a los documentos fuente. Los colores de los hipervínculos corresponden a los colores de los libros de la IUPAC, es decir, el dorado para el Libro de Oro, el morado para el Libro de Púrpura (polímeros), el azul para el Libro de Azul (química orgánica), etc. Se puede encontrar un tratamiento más detallado en el Libro Púrpura [1]: también está disponible en línea una breve guía de dos páginas [2].
El objetivo principal de la nomenclatura química es identificar las sustancias químicas por sus nombres para que los científicos puedan comunicar información sobre ellas sin necesidad de representar sus estructuras químicas. Este objetivo es especialmente importante en relación con el crecimiento cada vez mayor de las bases de datos electrónicas.
Ejemplos de materiales comestibles
Las grandes moléculas necesarias para la vida que se construyen a partir de moléculas orgánicas más pequeñas se denominan macromoléculas biológicas. Hay cuatro clases principales de macromoléculas biológicas (carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos), y cada una de ellas es un componente importante de la célula y realiza una amplia gama de funciones. Combinadas, estas moléculas constituyen la mayor parte de la masa de una célula. Las macromoléculas biológicas son orgánicas, es decir, contienen carbono. Además, pueden contener hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre y otros elementos menores.
Se suele decir que la vida está “basada en el carbono”. Esto significa que los átomos de carbono, unidos a otros átomos de carbono o a otros elementos, forman los componentes fundamentales de muchas, si no de la mayoría, de las moléculas que se encuentran exclusivamente en los seres vivos. Otros elementos desempeñan un papel importante en las moléculas biológicas, pero el carbono es sin duda el elemento “base” de las moléculas de los seres vivos. Las propiedades de enlace de los átomos de carbono son las responsables de su importante papel.
Ejemplos de polisacáridos
En muchos sentidos, nuestro cuerpo puede considerarse como una planta de procesamiento químico. Las sustancias químicas se toman, se procesan a través de varios tipos de reacciones y luego se distribuyen por todo el cuerpo para ser utilizadas inmediatamente o almacenadas para su uso posterior. Las sustancias químicas que utiliza el cuerpo pueden dividirse en dos grandes categorías: los macronutrientes, aquellas sustancias que necesitamos consumir regularmente en cantidades bastante grandes, y los micronutrientes, aquellas sustancias que sólo necesitamos en pequeñas cantidades. Tres clases principales de macronutrientes son esenciales para los organismos vivos: los hidratos de carbono, las grasas y las proteínas. En esta lección, hablaremos de los hidratos de carbono; las grasas y las proteínas se tratan en otra lección (véase nuestro módulo Grasas y proteínas).
Hidratos de carbono Los hidratos de carbono son la principal fuente de energía del cuerpo humano. Químicamente, los hidratos de carbono son moléculas orgánicas en las que el carbono, el hidrógeno y el oxígeno se unen en la proporción Cx(H2O)y, donde x e y son números enteros que difieren según el carbohidrato específico al que nos refiramos. Los animales (incluidos los humanos) descomponen los carbohidratos durante el proceso de metabolismo para liberar energía. Por ejemplo, a continuación se muestra el metabolismo químico del azúcar glucosa:
Celulosa
Los polisacáridos son los hidratos de carbono más abundantes en la naturaleza y cumplen diversas funciones, como el almacenamiento de energía o como componentes de las paredes celulares de las plantas. Los polisacáridos son polímeros muy grandes compuestos por decenas o miles de monosacáridos unidos por enlaces glucosídicos. Los tres polisacáridos más abundantes son el almidón, el glucógeno y la celulosa. Estos tres se denominan homopolímeros porque cada uno de ellos produce un solo tipo de monosacárido (glucosa) después de la hidrólisis completa. Los heteropolímeros pueden contener, además de monosacáridos, ácidos de azúcar, aminoazúcares o sustancias no carbohidratadas. Los heteropolímeros son comunes en la naturaleza (gomas, pectinas y otras sustancias) pero no se tratarán más en este libro de texto. Los polisacáridos son hidratos de carbono no reductores, no tienen un sabor dulce y no experimentan una mutación.
El almidón es la fuente más importante de hidratos de carbono en la dieta humana y representa más del 50% de nuestra ingesta de hidratos de carbono. Se presenta en las plantas en forma de gránulos, y éstos son particularmente abundantes en las semillas (especialmente en los granos de cereales) y en los tubérculos, donde sirven como forma de almacenamiento de carbohidratos. La descomposición del almidón en glucosa nutre a la planta durante los periodos de menor actividad fotosintética. A menudo pensamos en las patatas como un alimento “amiláceo”, aunque otras plantas contienen un porcentaje mucho mayor de almidón (patatas 15%, trigo 55%, maíz 65% y arroz 75%). El almidón comercial es un polvo blanco.