Sacarosa

El nombre IUPAC de la sacarosa es β- D -fructofuranosil-(2→1)-α- D -glucopiranósido . En este disacárido, la glucosa y la fructosa están unidas mediante un enlace glucosídico , es decir, un enlace éter entre el C1 de la subunidad glucosilo y el C2 de la unidad fructosilo . La glucosa existe predominantemente como una mezcla de anómeros α y β "piranosa" , pero la sacarosa solo tiene la forma α. La fructosa existe como una mezcla de cinco tautómeros , pero la sacarosa solo tiene la forma β- D -fructofuranosa. A diferencia de la mayoría de los disacáridos , el enlace glucosídico en la sacarosa se forma entre los extremos reductores tanto de la glucosa como de la fructosa, y no entre el extremo reductor de una y el extremo no reductor de la otra. Este enlace inhibe la unión a otras unidades de sacáridos y evita que la sacarosa reaccione espontáneamente con macromoléculas celulares y circulantes, como lo hacen la glucosa y otros azúcares reductores. Dado que la sacarosa no contiene grupos hidroxilo anoméricos, se clasifica como un azúcar no reductor .

La sacarosa cristaliza en el grupo espacial monoclínico P2 ₁ con parámetros de red a temperatura ambiente a = 1,08631 nm, b = 0,87044 nm, c = 0,77624 nm, β = 102,938°. ^{[ 8 ] [ 9 ]}   

La sacarosa cristalina pura se funde a aproximadamente 189 °C (372 °F) . ^{[ 10 ] [ 11 ]} Sin embargo, el punto de fusión es muy sensible a la presencia de agua e impurezas como sales minerales, y la sacarosa también comienza a descomponerse a una temperatura inferior a su punto de fusión. ^{[ 12 ]} La descomposición de la sacarosa se aprovecha en la cocina para formar caramelo .  

Al igual que otros carbohidratos , la sacarosa se quema en dióxido de carbono y agua según la siguiente ecuación simplificada:

C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ + 12 O ₂ → 12 CO ₂ + 11 H ₂ O

La mezcla de sacarosa con el oxidante nitrato de potasio produce un combustible llamado caramelo para cohetes que se usa a menudo para propulsar motores de cohetes de aficionados. ^{[ 13 ]}

C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ + 6 KNO ₃ → 9 CO + 3 N ₂ + 11 H ₂ O + 3 K ₂ CO ₃

Esta reacción, sin embargo, está algo simplificada. Parte del carbono se oxida completamente a dióxido de carbono, y también tienen lugar otras reacciones, como la reacción de desplazamiento del gas de agua . Una ecuación teórica más precisa es:

C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ + 6,288 KNO ₃ → 3,796 CO ₂ + 5,205 CO + 7,794 H ₂ O + 3,065 H ₂ + 3,143 N ₂ + 2,988 K ₂ CO ₃ + 0,274 KOH ^{[ 14 ]}

La sacarosa arde con ácido clorhídrico , formado por la reacción del ácido clorhídrico y el clorato de potasio :

8 HClO ₃ + C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ → 11 H ₂ O + 12 CO ₂ + 8 HCl

La sacarosa se puede deshidratar con ácido sulfúrico concentrado para formar un sólido negro rico en carbono , como se indica en la siguiente ecuación idealizada:

H ₂ SO ₄ (catalizador) + C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ → 12 C + 11 H ₂ O + calor (y algo de H ₂ O + SO ₃ como resultado del calor) _.

La fórmula para la descomposición de la sacarosa se puede representar como una reacción en dos etapas: la primera reacción simplificada es la deshidratación de la sacarosa a carbono puro y agua, y luego el carbono se oxida a CO ₂ por el O ₂ del aire.

C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ + calor → 12 C + 11 H ₂ O

12 C + 12 O ₂ → 12 CO ₂

La hidrólisis rompe el enlace glucosídico, convirtiendo la sacarosa en glucosa y fructosa . Sin embargo, la hidrólisis es tan lenta que las soluciones de sacarosa pueden permanecer durante años con cambios mínimos. Si se añade la enzima sacarasa , la reacción se acelera. ^{[ 15 ]} La hidrólisis también puede acelerarse con ácidos, como el crémor tártaro o el jugo de limón, ambos ácidos débiles. Asimismo, la acidez gástrica convierte la sacarosa en glucosa y fructosa durante la digestión; el enlace entre ellas es un enlace acetálico que puede romperse con un ácido.

Dados los calores de combustión (más altos) de 1349,6  kcal/mol para la sacarosa, 673,0 para la glucosa y 675,6 para la fructosa, ^{[ 16 ]} la hidrólisis libera alrededor de 1,0 kcal (4,2 kJ) por mol de sacarosa, o alrededor de 3 pequeñas calorías por gramo de producto.  

La biosíntesis de sacarosa se lleva a cabo a través de los precursores UDP-glucosa y fructosa 6-fosfato , catalizada por la enzima sacarosa-6-fosfato sintasa . La energía para la reacción se obtiene mediante la escisión del uridina difosfato (UDP). La sacarosa es producida por plantas, algas y cianobacterias , pero no por otros organismos . Es el producto final de la fotosíntesis y se encuentra de forma natural en muchas plantas comestibles junto con el monosacárido fructosa. En muchas frutas, como la piña y el albaricoque , la sacarosa es el azúcar principal. En otras, como las uvas y las peras , la fructosa es el azúcar principal. ^{[ 17 ]}

La pureza de la sacarosa se mide mediante polarimetría , es decir, la rotación de la luz polarizada plana producida por una solución de azúcar. La rotación específica a 20 °C (68 °F) con luz amarilla de sodio-D (589 nm) es de +66,47°. Las muestras comerciales de azúcar se analizan utilizando este parámetro. La sacarosa no se deteriora en condiciones ambientales.   

La industria azucarera utiliza los grados Brix (símbolo °Bx), introducidos por Adolf Brix , como unidades de medida de la relación de masa entre la sustancia disuelta y el agua en un líquido. Una solución de sacarosa de 25 °Bx contiene 25 gramos de sacarosa por cada 100 gramos de líquido; o, dicho de otro modo, en 100 gramos de solución hay 25 gramos de sacarosa y 75 gramos de agua . Por lo tanto, una solución de 25 °Bx tiene una concentración de sacarosa del 25 % en masa .      

El azúcar blanco de molino, también llamado azúcar blanco de plantación, azúcar cristalizado o azúcar superior, se produce a partir de azúcar crudo. Durante su producción, se expone a dióxido de azufre para reducir la concentración de compuestos colorantes y evitar que se desarrollen más colores durante el proceso de cristalización. Aunque es común en las zonas de cultivo de caña de azúcar, este producto no se conserva ni se transporta bien. Después de unas semanas, sus impurezas tienden a provocar decoloración y aglomeración; por lo tanto, este tipo de azúcar generalmente se limita al consumo local. ^{[ 22 ]}

El azúcar blanco directo, común en la India y otros países del sur de Asia, se produce mediante la precipitación de muchas impurezas del jugo de caña utilizando ácido fosfórico e hidróxido de calcio , de forma similar a la técnica de carbonatación empleada en el refinado del azúcar de remolacha. El azúcar blanco directo es más puro que el azúcar blanco de molino, pero menos puro que el azúcar blanco refinado.

El azúcar blanco, también llamado azúcar de mesa o azúcar común, es un tipo de azúcar de uso frecuente , elaborado a partir de azúcar de remolacha o de caña . Es casi sacarosa pura. El proceso de refinación elimina por completo la melaza del jugo de caña o de remolacha para obtener el disacárido sacarosa, azúcar blanco. Tiene una pureza superior al 99,7%. Su fórmula molecular es C₁₂ H₂₂ O₁₁ . ^{[ 23 ]} Los azúcares blancos producidos a partir de la caña de azúcar y la remolacha azucarera son químicamente indistinguibles: sin embargo, es posible identificar su origen mediante unanálisisde carbono-13

Desde un punto de vista químico y nutricional, el azúcar blanco no contiene minerales (como calcio, potasio, hierro y magnesio) presentes en pequeñas cantidades en la melaza. ^{[ 24 ]} Por lo tanto, las únicas diferencias detectables son el color blanco y el sabor menos intenso.

El azúcar blanco refinado se suele vender como azúcar granulado, que ha sido secado para evitar que se apelmace y se presenta en varios tamaños de cristal para uso doméstico e industrial:

• El azúcar granulado, como el azúcar para decorar (también llamado azúcar perlado o nibs de azúcar ), se utiliza para dar brillo y sabor a productos horneados y dulces. Sus grandes cristales reflectantes no se disuelven al calentarse.
• Azúcar granulada, conocida como azúcar de mesa, con un tamaño de grano de aproximadamente 0,5  mm. Los terrones de azúcar son trozos para un consumo más práctico, elaborados mezclando azúcar granulada con jarabe de azúcar.
• Azúcar extrafino (0,35  mm), un azúcar blanco fino con granos pequeños, ideal para cocinar y hornear. ^{[ 25 ]} Se vende como azúcar "superfino" en Estados Unidos y azúcar "berry" en Canadá. Además, se puede encontrar como "azúcar en barra", a menudo combinado con un agente espumante, específicamente para su uso en bebidas combinadas . Debido a su finura, se disuelve más rápidamente que el azúcar blanco común y es especialmente útil en merengues y bebidas frías. El azúcar extrafino se puede preparar en casa moliendo azúcar granulada durante un par de minutos en un mortero o procesador de alimentos.
• Azúcar glas (0,060 mm) o azúcar impalpable (0,024 mm), obtenida al moler el azúcar hasta obtener un polvo fino. El fabricante puede añadir una pequeña cantidad de antiaglomerante para evitar que se formen grumos : almidón de maíz ( del 1 % al 3 %) o fosfato tricálcico .   

El azúcar moreno se obtiene en las últimas etapas del refinado del azúcar de caña, cuando este forma cristales finos con un alto contenido de melaza, o bien recubriendo el azúcar blanco refinado con un jarabe de melaza de caña (melaza negra). El color y el sabor del azúcar moreno se intensifican con el aumento del contenido de melaza, al igual que su capacidad para retener la humedad. El azúcar moreno también tiende a endurecerse al exponerse al aire, aunque un manejo adecuado puede revertir este proceso.

El azúcar totalmente refinado es 99,9 % sacarosa, por lo que proporciona únicamente carbohidratos como nutriente dietético y 390 kilocalorías por cada 100 g (tabla). ^{[ 30 ]} No hay micronutrientes significativos en el azúcar totalmente refinado (tabla). ^{[ 30 ]} La sacarosa, como carbohidrato puro, tiene un contenido energético de 3,94 calorías por gramo (o 17 kilojulios por gramo).  

En los humanos y otros mamíferos, la sacarosa se descompone en sus monosacáridos constituyentes, glucosa y fructosa, por acción de las glicósido hidrolasas sacarasa o isomaltasa , que se localizan en la membrana de las microvellosidades que recubren el duodeno . ^{[ 31 ] [ 32 ]} (En bacterias y algunos animales, la sacarosa es digerida por la enzima invertasa ). Las moléculas de glucosa y fructosa resultantes se absorben rápidamente en el torrente sanguíneo. La sacarosa es un macronutriente de fácil asimilación que proporciona una fuente rápida de energía, provocando un rápido aumento de la glucosa en sangre tras su ingestión.

Si se consume en exceso, la sacarosa puede contribuir al desarrollo del síndrome metabólico , incluyendo un mayor riesgo de diabetes tipo 2 , resistencia a la insulina, aumento de peso y obesidad en adultos y niños. ^{[ 33 ] [ 34 ]}

En 2015, la Organización Mundial de la Salud publicó una nueva guía sobre la ingesta de azúcares para adultos y niños, como resultado de una revisión exhaustiva de la evidencia científica disponible realizada por un grupo multidisciplinario de expertos. La guía recomienda que tanto adultos como niños se aseguren de que su ingesta de azúcares libres (monosacáridos y disacáridos añadidos a los alimentos y bebidas por el fabricante, el cocinero o el consumidor, y azúcares presentes de forma natural en la miel, los jarabes, los zumos de frutas y los concentrados de zumo de frutas) sea inferior al 10 % de la ingesta energética total. Un nivel inferior al 5 % de la ingesta energética total aporta beneficios adicionales para la salud, especialmente en lo que respecta a la caries dental. ^{[ 42 ]}

La sacarosa se usa tradicionalmente como un analgésico suave de acción corta para bebés, supuestamente actuando a través de una respuesta opiácea mediada por el sabor dulce. ^{[ 43 ]} Tiene un efecto sobre las reacciones nocivas al dolor, como cambios en el comportamiento y la expresión facial, pero en realidad no afecta la actividad de los nervios cerebrales y espinales relacionados con el dolor, lo que significa que probablemente no reduce el dolor. ^{[ 44 ]}

Los productos que contienen sacarosa se utilizan como una forma rápida de elevar los niveles de azúcar en sangre para el manejo de episodios hipoglucémicos en pacientes diabéticos. Por ejemplo, los CDC consideran aceptable una cucharada de sacarosa para el manejo de dichos episodios. ^{[ 45 ]} Un ensayo controlado aleatorio de 2010 encontró que un caramelo a base de sacarosa es tan efectivo como las tabletas de glucosa más caras para controlar la hipoglucemia en niños con diabetes tipo 1. ^{[ 46 ]}

La industria azucarera suele utilizar carbón de hueso ( huesos animales calcinados ) para la decoloración. ^{[ 47 ] [ 48 ]} Aproximadamente el 25 % del azúcar producido en EE. UU. se procesa utilizando carbón de hueso como filtro, y el resto se procesa con carbón activado . Dado que el carbón de hueso no parece quedar en el azúcar final, los líderes religiosos judíos consideran que el azúcar filtrado a través de él es pareve , lo que significa que no es ni carne ni lácteo y puede utilizarse con ambos tipos de alimentos. Sin embargo, el carbón de hueso debe provenir de un animal kosher (por ejemplo, vaca, oveja) para que el azúcar sea kosher . ^{[ 48 ]}