Al término de mi jornada académica se me antojó un helado para mitigar el calor de junio y, mi amigo David, aceptó por lo que ambos fuimos por él. Ya en el parque y ante el placer que causa un delicioso y dulce helado, me surgió una duda ¿azúcares o edulcorantes?... y a propósito les contamos en este relato.
A pocos metros de mí, y guardando la «sana distancia» por el COVID-19, una mamá estaba sentada con su bebé de brazos en el cobijo de una majestuosa sombra de un guayacán rosado rodeado de estevias. Tal vez, ambos descansando o eliminando el aburrimiento con las enseñanzas infantiles de las sensaciones u otra razón. Sin embargo, la atención la puse en el gesto irracional de desagrado del bebé, cuando su mamá le dio limón a saborear y el asombroso cambio de su expresión al momento de saborear un helado. Por lo que relacioné de inmediato que el sabor dulce es el responsable del gesto de satisfacción infantil. Esta media verdad fue lo que pensé en ese momento.
En el mismo escenario, pero en otra dirección y cerca de mí, estaba una pareja de mujeres adultas. Una de ellas se quejaba porque le redujeron todos los alimentos dulces de su dieta, es decir, los de gran contenido de azúcares, ya que tiene episodios de hiperglucemia. ¡Cómo! La mujer exclama y a la vez pregunta ¿Qué te quitaron los dulces? ¿Y con ello la irracional sensación satisfactoria y de placer que da el sabor dulce? Casi inmediatamente dijo en voz fuerte ¡¡¡¡Eso no es vida!!!! e hizo otra pregunta, ¿qué vas a hacer? La insana idea de calificar lo que oí de esa mujer fue inevitable y dije: es un juicio de valor personal, pero tiene razón, ¡eso no es vida!
De pronto, el sabor dulce lo dejé de percibir y supe que mi helado ya no estaba. En la observación de mi entorno, y sin darme cuenta, me lo comí. Mmmmm Caminé varias cuadras hasta llegar a mi casa sin olvidar lo vivido en el parque. ¿Realmente esa mujer no disfrutará el dulzor en sus alimentos? Definitivamente, mi observación correlativa de la sensación de dulzura, hiperglicemia, edad humana y dieta fue determinante en mi habilitación académica posterior a este suceso.
El azúcar en la dieta humana
En casa realicé una búsqueda de información que conjuntara estos aspectos humanos, y encontré interesantes datos básicos, por ejemplo, la sacarosa (azúcar de mesa) es un disacárido compuesto por glucosa y fructosa, una molécula que la percibimos con sabor dulce mediante las papilas gustativas. Asimismo, es una molécula que aporta muchas calorías que soportan el trabajo metabólico y el cotidiano, y que una fabulosa maquinaria bioquímica existe para su utilización metabólica en la producción de energía. En el aprovechamiento humano de la sacarosa están involucrados péptidos y proteínas que regulan la cantidad normal de azúcar en sangre, o más bien dicho, los niveles de glucosa en sangre, por lo que la desregulación de la asimilación de la glucosa genera la hiperglicemia y, a la vez, un aumento en la incidencia de personas con diabetes.
En fin, estos azúcares, la sacarosa, la glucosa y la fructosa, son fundamentales para nosotros, sin importar la edad, no solo por sus propiedades energéticas sino por la agradable sensación de la «dulzura». Pero, ¿recuerdan la queja de la señora del parque por la restricción en su dieta de alimentos como mi helado? Esto se debe a que no muchos sabemos que el condicionar lo que consumimos en nuestra dieta, es para priorizar la salud y, con ello, la propia vida de la persona con hiperglicemia o diabetes mellitus. Este control sobre el consumo alto de azúcares es importante para evitar los efectos secundarios no deseados como obesidad, enfermedades cardiovasculares, depresión, entre otras. Pero, en este conjunto de verdades, encontré un área de oportunidad biotecnológica que tiene como objetivo disminuir el consumo alto de azúcares en nuestra vida diaria.
Los edulcorantes ¿Una opción para no perder la sensación de la «dulzura»?
En esta época tecnológicamente avanzada, se han descubierto moléculas con una alta capacidad edulcorante, mayor que la glucosa, pero con reducidas aportaciones caloríficas, que se presentan como una opción valiosa para la población creciente de personas con hiperglicemia y otras enfermedades, que deben llevar una dieta con un bajo contenido de azúcares. Estas moléculas se conocen como edulcorantes o endulzantes no calóricos, son comercializadas a baja escala y reconocidos como seguros para el consumo humano en dosis adecuadas. Aunque por varias décadas se producen de manera industrial edulcorantes como sucralosa, acesulfame K, aspartame y sacarina, los efectos de su consumo a largo plazo no se han estudiado extensivamente. Algunos estudios relacionan el consumo de edulcorantes no calóricos con la incidencia de diabetes y obesidad, alteraciones en la función de los riñones y enfermedades cardiacas. Es por eso, que en esta ocasión les hablaré de un edulcorante que constituye una excelente opción endulzante: el xilitol.
Xilitol y su poder edulcorante
Algunos polialcoholes como el sorbitol, manitol, maltitol y xilitol, actualmente se utilizan en diferentes preparaciones alimenticias. Todos estos polialcoholes proporcionan una fracción de la cantidad de calorías que aporta la sacarosa, además, tienen la cualidad de no causar caries ya que las bacterias bucales no los pueden metabolizar para convertirlos en energía.
En particular, el xilitol posee un poder edulcorante similar al de la sacarosa, es decir, aporta el mismo dulzor, mientras que el resto de los polialcoholes se utilizan en combinación con otros endulzantes para alcanzar el mismo poder edulcorante. El xilitol solo aporta 2/3 del valor calórico de la sacarosa (2.4 cal/g vs. 4.0 cal/g) que, aunque es clasificado como un carbohidrato, moléculas compuestas principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, no considerado un azúcar, ya que estos se caracterizan por contener en su molécula un grupo carbonilo (C=O). En cambio, el xilitol es un polialcohol que en su estructura contiene cinco carbonos y a cada uno de ellos está unido un grupo hidroxilo (OH). En su estado puro, el xilitol es un polvo cristalino que se parece al azúcar.
El xilitol se encuentra de manera natural en frutas como las ciruelas amarillas, fresas, frambuesas, bananas y en algunas legumbres como la coliflor, lechuga, espinaca, zanahoria y cebolla. Sin embargo, su contenido es poco de menos de 9 mg/g, una baja concentración, circunstancia que hace que su extracción no sea práctica ni económica, Por lo cual se produce de manera industrial.
El método que actualmente está en uso para la producción de xilitol, se basa en una hidrogenación catalítica de sustratos que contienen xilosa, el azúcar del que deriva el xilitol. Algunos ejemplos de sustratos para esta reacción, son el bagazo de caña de azúcar, rastrojo de maíz, paja de arroz, maderas como álamo, entre otros. Estos residuos agrícolas están compuestos, principalmente, de azúcares complejos, que son cadenas largas de diferentes tipos de azúcares unidos entre sí como la celulosa, componente principal de la pared de las células vegetales. Estos residuos se someten a un tratamiento con el que se rompen los enlaces entre los azúcares sencillos para producir los polialcoholes. Estos azúcares se hacen reaccionar con hidrógeno, con lo que el grupo carbonilo de la xilosa se convierte en hidroxilo.
El xilitol no produce resabio (sabor desagradable que permanece en la boca después de consumir ciertos alimentos) como los edulcorantes acesulfame K, la sucralosa, e incluso, algunos esteviósidos derivados de estevia. Además, cuando se calienta a temperaturas cercanas a su punto de ebullición no carameliza. También, en reacciones de Maillard no participa, que es la reacción que le da el color café característico a la costra de la carne cocida o a los panes cocidos en horno. Debido a su valor grande de calor endotérmico (34.8 cal/g), proporciona un sabor refrescante, una ventaja en la elaboración de sabores herbales, condimentados o mentolados.
En el procesado de alimentos, el xilitol además actúa como antioxidante, humectante, estabilizador, crioprotector y reductor del punto de congelación. Estas características le dan ventajas para su uso en la fabricación de helados, con lo que se obtienen productos más cremosos. Actualmente el xilitol se utiliza en la fabricación de gomas de mascar, gomitas, mentas, chocolates y alimentos para personas con diabetes. Asimismo, en productos de higiene personal como pastas de dientes, tabletas de flúor o enjuagues bucales y como endulzante en productos farmacéuticos.
Además de sus propiedades como edulcorante, diversos estudios demuestran la importancia de sus propiedades para la industria farmacéutica, razón por la cual el xilitol se utiliza en la elaboración de productos para el tratamiento de la diabetes, anemia hemolítica, así como en lesiones renales y parenterales. También se han descrito usos en la prevención de enfermedades como la caries dental, otitis media aguda, osteoporosis, infecciones respiratorias, procesos inflamatorios y enfermedades del colon. El xilitol ha demostrado que cuando se implementa de manera constante en la dieta, limita la tendencia a la obesidad, lo cual no ocurre en dietas basadas en sacarosa. En cuanto al tratamiento de la diabetes, el xilitol ayuda a controlar la glucosa en la sangre, ya que no depende de insulina para ser metabolizado por el organismo. Esto se debe a que permea muy fácil en las células del hígado, las que contienen enzimas que lo convierten a D-glucosa, que se almacena como glucógeno (cadenas largas compuestas por unidades de glucosa) y después es liberado gradualmente al torrente sanguíneo.
El humano tiene tolerancia a la ingesta de xilitol cuando se consume en dosis espaciadas de hasta 20 g, con un límite máximo de 60 g. La ingesta de mayores cantidades produce efectos gastrointestinales temporales como inflamación, diarrea y gases. Estos efectos se atribuyen al desbalance osmótico que el xilitol provoca en el intestino delgado debido a su baja velocidad de asimilación. Aun cuando el xilitol se consume en dosis mayores a las recomendadas, se tolera mejor que otros polioles. Basados en estudios encaminados a brindar seguridad en el consumo de este producto, dos agencias de las Naciones Unidas, la OMS (Organización Mundial de la Salud) y la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura), permiten una ingesta diaria recomendada (IDR) ilimitada. El uso del xilitol en productos industriales está aprobado en más de 50 países.
Estructura y localización de la celulosa
(modificado de Pearson Education Inc.)
Entonces, ¿azúcares o edulcorantes?
El xilitol es un producto con importancia tanto a nivel mundial como a nivel nacional, debido a todas las características que confiere a los productos en los que se utiliza, además, sus beneficios en la salud aumentan su atractivo para la promoción de su consumo. El cambio del uso de azúcares por edulcorantes no calóricos, se perfila como una alternativa viable para coadyuvar al tratamiento y prevención de enfermedades derivadas del estilo de vida actual, es por esto que su producción es de interés para la industria.
En resumen, los edulcorantes no calóricos son moléculas que aportan sabor dulce, pero con una cantidad de calorías reducida o nula comparada con el azúcar convencional. Ellos se utilizan para reemplazar, total o parcialmente, a los endulzantes que aportan calorías como la sacarosa (azúcar convencional), por lo que es interesante su uso en la elaboración de alimentos para personas con diabetes, además de aportar menor cantidad de calorías.
Recordemos el inicio de este relato... nos referimos a la señora con hiperglicemia. Después de todo, esa señora y las personas que tengan una restricción del consumo de azúcares en su dieta, tienen ahora una opción para no privarse totalmente de la sensación de dulzura en sus alimentos. Por lo que eso sí, ¡¡es vida!!
Saber Mas:
Méndez-Pérez T. (2018). Evaluación de la actividad enzimática en sistemas inmovilizados de la Aldosa reductasa. Tesis de Maestría en Ciencias en Ingeniería Química. Facultad de Ingeniería Química. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
Méndez-Pérez T. (2020). Evaluación de soportes enzimáticos como estrategia de producción de xilitol con aldosa reductasa. Tesis en desarrollo en el Programa de Doctorado en Ciencias en Ingeniería Química. División de estudios de posgrado. Facultad de Ingeniería Química. UMSNH.
Tania Méndez Pérez, Maestra en Ingeniería Química, actualmente cursa el tercer semestre del programa de Doctorado en Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
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D.C. Mauro M. Martínez Pacheco, Profesor e Investigador del Instituto de Investigaciones Químico Biológicas de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
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