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UNIDAD 5: CARBOHIDRATOS Y FIBRA. Lic. Natalia Exner
CARBOHIDRATOS Son la principal fuente de Energía Son compuestos orgánicos: - Polihidroxialdehidos - Polihidroxicetonas Su fórmula empírica es: Cn (H2O) Importancia nutricional: Pentosas (5 átomos de C) y hexosas (6 átomos de C) En vegetales se encuentran en las partes estructurales En animales se encuentra en los tejidos: glucosa o glucógeno
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CLASIFICACION Y ESTRUCTURA Según el nº de moléculas: Monosacáridos : de 3 a 7 átomos de C (no pueden hidrolizarse en moléculas más simples)
Disacáridos: contienen 2 unidades de monosacáridos Oligosacáridos: contienen de 3 a 9 unidades de monosacáridos Polisacáridos: Constituidos por 10 o mas unidades de monosacáridos: - Homopolisacáridos - Heteropolisacáridos
CLASIFICACION Y ESTRUCTURA
Según el nº de moléculas:
Carbohidratos Simples:
Monosacáridos y Disacáridos
Carbohidratos complejos:
Oligosacáridos y Polisacáridos
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MONOSACÁRIDOS De acuerdo al numero de átomos de carbono que poseen se clasifican en Triosas: 3 átomos de carbono. Tetrosas:4 átomos de carbono. Pentosas: 5 átomos de carbono. Hexosa: 6 átomos de carbono. Septosa: 7 átomos de carbono
MONOSACÁRIDOS PENTOSAS: No se encuentran libres en la naturaleza Xilosa: Forma parte de los Xilanos, polisacáridos homogéneos que son componentes e la maderas. Azúcar de la madera. Arabinosa: Forma parte de Gomas, Pectinas y Mucílagos Ribosa: Forma parte de Ác. nucleicos, Nucleótidos y Nucléosidos Apiosa: Se encuentra en el perejil y semillas de apio
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HEXOSAS: solo 4 tienen importancia biológica. Glucosa: (Dextrosa o azúcar de uva) • Es un polvo blanco cristalino, muy soluble en agua, sabor dulce • Constituye el azúcar del organismo: - Fuente de Energía - Transportada por la sangre - Se almacena en Hígado y músculo: Glucógeno - Combustible para el SNC - Glucemia > 180 mg% Glucosuria • Abundante en frutas (uva, cereza y banana), maíz dulce, jarabe de maíz, miel e hígado desecado y fresco
Fructosa
(o Levulosa)
• Es muy soluble en agua. Es el azúcar más dulce y se la utiliza de manera comercial. • Se la encuentra libre en la miel y en los jugos de frutas. También en productos alimenticios: bebidas sin alcohol, mermeladas y productos de panadería • Existe combinada en di, tri, tetra y polisacáridos
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Galactosa • Poco soluble en agua: cristaliza en grandes prismas. •Su solución < dulzor que glucosa • No se encuentra libre sino excepcionalmente •Forma parte de: -Disacáridos: Lactosa (glucosa + galactosa) -Trisacáridos: Rafinosa (glucosa + galactosa fructosa) - Galactolípidos o cerebrósidos (lípidos complejos)
+
• El hígado puede convertirla en glucosa para ser utilizada por el organismo
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Manosa • Monosacáridos solubles en agua. •Su solución presenta un sabor dulce al principio y luego amargo • No se encuentra libre en la naturaleza • Forma parte de polisacáridos (mananos) y sus derivados y del núcleo prostético de algunas glucoproteínas
1 2 3 4 5
6 5 4 2 3
6 6 6
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Manosa
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Galactosa
CLASIFICACION Y ESTRUCTURA Según el nº de moléculas: Monosacáridos : de 3 a 7 átomos de C (no pueden hidrolizarse en moléculas más simples)
Disacáridos: contienen 2 unidades de monosacáridos Oligosacáridos: contienen de 3 a 9 unidades de monosacáridos Polisacáridos: Constituidos por 10 o mas unidades de monosacáridos: - Homopolisacáridos - Heteropolisacáridos
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DISACÁRIDOS Maltosa • Es muy soluble en agua. • Dos moléculas de glucosa unidas mediante enlaces glucosídicos alfa 1-4
• No se encuentra libre en la naturaleza, se obtiene mediante la hidrólisis del almidón o del glucógeno por enzimas o ácidos. •Se encuentra en la malta.
Lactosa • Poco soluble en agua. Sus soluciones presentan un dulzor inferior que otros azúcares • Una molécula de glucosa y una de galactosa, mediante enlaces glucosídicos beta 1-4. • Azúcar de la leche
Sacarosa (o sucrosa) • Posee intenso sabor dulce y es muy soluble en agua. Por lo tanto, se usa en la elaboración de helados, productos de confitería y bebidas glucocarbonatadas. • Unión de una molécula de glucosa y otra de fructosa, mediante enlaces glucosídicos alfa 1-2. • Principal disacárido en la alimentación humana. • Comercialmente: Se la obtiene a partir de la caña de azúcar y de la remolacha
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Disacárido
Descripción
Componentes
Sacarosa
Azúcar común
glucosa 1α→2 fructosa
Maltosa
Producto de la hidrólisis del almidón
glucosa 1α→4 glucosa
Lactosa
Azúcar principal de la leche
galactosa 1β→4 glucosa
CLASIFICACION Y ESTRUCTURA Según el nº de moléculas: Monosacáridos : de 3 a 7 átomos de C (no pueden hidrolizarse en moléculas más simples)
Disacáridos: contienen 2 unidades de monosacáridos
Oligosacáridos: contienen de 3 a 9 unidades de monosacáridos
Polisacáridos: Constituidos por 10 o mas unidades de monosacáridos: - Homopolisacáridos - Heteropolisacáridos
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OLIGOSACARIDOS Se clasifican en: Trisacáridos: Rafinosa Tetrasacáridos: Esteaquiosa Pentasacáridos: Verbascosa Dextrinas: Maltodextrinas
OLIGOSACARIDOS • No están ampliamente distribuidos en los alimentos, ni en los productos alimenticios Trisacáridos: Rafinosa - Una molécula de glucosa, una de galactosa y una de fructosa - Se encuentra en las legumbres -La hidrólisis enzimática produce sacarosa y galactosa. Tetrasacáridos: Esteaquiosa - Esta formada por dos moléculas de galactosa, una de glucosa y una de fructosa. - Se encuentra en las semillas de soja y legumbres.
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Pentasacáridos: Verbascosa - Esta formada por tres moléculas de galactosa, una de glucosa y una de fructosa. -Presente en las legumbres -Al igual que la Rafinosa y Esteaquiosa no pueden ser digeridos en ID por las enzimas gastrointestinales humanas. -Pasan a IG donde fermentan por las bacterias produciendo GAS. Dextrinas: Productos intermedios de la degradación del almidón. Posee una cadena ramificada de hasta 9 unidades de glucosa. - Comercialmente se la obtiene de la hidrólisis del almidón y se utilizan para la formulación de alimentos infantiles.
Oligosacárido
Descripción
Componentes
Rafinosa
En legumbres No pueden ser Digeridas!!
1 Galactosa+ 1 Glucosa + 1 Fructosa
Esteaquiosa
En legumbres y Soja. No pueden ser digeridas!!!
Verbascosa
En legumbres No pueden ser Digeridas!!
3 Galactosa+ 1 Glucosa+ 1 Fructosa
Dextrina
Productos del almidón
Hasta 9 Glucosas!!!
2 Galactosa+ 1 Glucosa + 1 Fructosa
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CLASIFICACION Y ESTRUCTURA Según el nº de moléculas: Monosacáridos : de 3 a 7 átomos de C (no pueden hidrolizarse en moléculas más simples)
Disacáridos: contienen 2 unidades de monosacáridos Oligosacáridos: contienen de 3 a 9 unidades de monosacáridos Polisacáridos:
Constituidos por 10 o mas unidades de monosacáridos: - Homopolisacáridos - Heteropolisacáridos
POLISACÁRIDOS Homopolisacáridos Almidón - El polisacárido digerible más abundante e importante. -Es la reserva nutritiva de glucosa en las plantas -Varia forma variable según su origen (Arroz, maíz, papa) - Formado por amilosa (20-30%) y amilopectina (70-80%) La amilosa: constituida por numerosas moléculas de glucosa unidas por enlaces glucosídicos alfa 1-4 en forma regular y lineal. Es poco soluble en agua, aún por calentamiento. La amilopectina: Formada por un mayor nº de moléculas de glucosa que en la amilosa. Cada 20 o 30 moléculas de glucosa de la cadena principal (enlaces alfa 1-4) se forma una ramificación por enlaces alfa 1-6 de aproximadamente 30 moléculas de glucosa: no forman una cadena lineal.
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-Almidón resistente:
Es aquel que resiste la actividad de las enzimas digestivas humanas y es metabolizado por la microflora intestinal del colon. •En estado crudo son difíciles de digerir pero al cocinarlos presentan > digestibilidad y > índice glucémico. • Papa, mandioca, banana verde (natural)
-Almidón modificado:
De utilización en la industria alimentaria (almidón estabilizado, almidón blanqueado, etc.) para lograr mayor estabilidad y mayor resistencia al congelamiento.
Amilosa
Amilopectina
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Glucógeno -Polímero de glucosa idéntico a la amilopectina, pero las ramificaciones son más cortas (aproximadamente 13 unidades de glucosa) y más frecuentes. -Función de reserva nutritiva de Glucosa en hígado y músculo principalmente. Celulosa
-Constituido por mas de 10.000 unidades de glucosa con uniones beta 1-4. Lineal. No es digerible!!! Fibra insoluble. -Función estructural en las paredes celulares de los vegetales Inulina: -Polímero de la fructosa (alcauciles, ajo y cebolla). Fibra Soluble.
Glucógeno
Celulosa
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Heteropolisacáridos Los glucosaminoglucanos: Polisacáridos formados por aminoazúcares y un ácido urónico (por ejemplo Ac. D-glucurónico) -Ácido hialurónico. -Sulfato de condroitina: Están en la estructura de los tejidos animales (tejidos conectivos, piel, cartílagos, líq. sinovial, hueso). Son análogos de la celulosa en los tejidos Vegetales. Gomas, mucílagos y pectinas: Fibras solubles!!!!!!!
Derivados de Carbohidratos:
Productos por reducción: Por reducción del grupo aldehído o del grupo cetona del CHO se forma el polialcohol correspondiente (sorbitol, manitol y xilitol) Naturalmente están en frutas y comercialmente son sintetizados. Se utilizan como endulzantes sustitutos en algunos productos dietéticos como pastillas y chicles. Ingestas elevadas pueden generar distensión abdominal y diarrea osmótica.
meteorismo,
Su absorción mas lenta por lo que dan un menor IG. Además es incompleta, por lo que aportan menos de 4 Kcal/Gr
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Valor Energético de los Polialcoholes Polialcohol
Valor Energético (Kcal/g)
Sorbitol
2,6
Manitol
1,6
Xilitol
2,4
Eritriol
0,2
CLASIFICACION DE LA FAO Carbohidratos Azúcares (1-2)
Oligosacáridos (3-9)
Polisacáridos (>9)
Subgrupo
Componentes
Monosacáridos
Glucosa, Galactosa, Fructosa
Disacáridos
Sacarosa, Lactosa, Maltosa
Polioles
Sorbitol, Manitol
Maltooligosacáridos
Maltodextrinas
Otros oligosacáridos
Rafinosa, Esteaquiosa
Almidón
Amilosa, Amilopectina, Almidones modificados
Polisacáridos no amiláceos
Celulosa, Hemicelulosa, Pectinas
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FUNCIONES
Energéticas
Ahorro de Energía Regulación del metabolismo de las Grasas Estructural
FUNCIONES DE LOS CHO Energéticas 50 – 60% del VCT Aportan 4 Kcal/gr. Almidón resistente y polisacáridos no amiláceos aportan 2 kcal./gr. Se almacenan en hígado (100 gr.) y músculo (250 gr.) como glucógeno Ahorro de proteínas Si el aporte de CHO es insuficiente, las proteínas se utilizaran prioritariamente para fines energéticos, relegando su función plástica.
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Regulación del metabolismo de las grasas Para una normal oxidación de las grasas es necesario un correcto aporte de CHO (mínimo de 100 gr./día). Cuando se restringen los CHO, las grasas se metabolizan anormalmente, acumulándose cuerpos cetónicos (Productos intermedios del metabolismo de la grasas) y genera cetosis.
Estructural
Constituyen estructuralmente una parte muy pequeña del organismo. Se encuentran en: Ácido glucurónico: función de detoxificación en el hígado. Galactolípidos: en las membranas de células nerviosas
PODER EDULCORANTE Carbohidrato
Valor de dulzura
Edulcorante artificial
Valor de dulzura
Fructosa
173
Aspartame*
180
Sacarosa
100
Acesulfam-k
200
Glucosa
74
Sacarina
300
Sorbitol
60
Sucralosa
600
Manitol
50
Ciclamato
30
Galactosa
32
Maltosa
32
Lactosa
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*Nutritivo (tiene calorías)
Fte: Nutrición y Dietoterapia de Krause. Novena edición. Mc Graw Interamenricana.
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DIGESTIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS COCCIÓN: La cocción de los CHO facilita su proceso digestivo,
ya que rompe las membranas que recubren los gránulos de almidón, logrando que las enzimas del aparato digestivo tengan un acceso mas rápido a los sustratos!!!!!!!!
DIGESTIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS BOCA: Las glándulas salivales secretan amilasa salival (Ptialina), la cual inicia la hidrólisis del almidón . Tiene un PH optimo de acción de 7, por lo que se inactiva al llegar al estomago. Su efecto es leve. ESTÓMAGO Cuando el bolo alimenticio llega al estómago, la amilasa salival se inactiva por PH ácido (Aprox. 4). En el estomago no hay enzimas que actúen en la digestión de los CHO.
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INTESTINO DELGADO La Amilasa Pancreática Hidroliza las uniones α 1-4 de la amilosa y del glucógeno, dando como productos: glucosa, maltosa y maltotriosa (trímero de glucosas unidas por dos enlaces glucosídicos 1,4). No actúa sobre las uniones α 1-6, por lo que la hidrólisis sobre la amilopectina es parcial, originando oligosacáridos de unos 8 moléculas de glucosa, llamada dextrinas La dextrinasa (Isomaltasa ó α 1-6 glucosidasas) Hidrolizan las uniones α 1-6 de las dextrinas originando Maltosa.
INTESTINO DELGADO Los disacáridos se hidrolizan mediante las disacaridasas específicas, sintetizadas en el intestino (maltasa, lactasa y sacarasa) La maltasa hidroliza a la maltosa, dando 2 moléculas de Glucosa. La sacarasa hidroliza a la Sacarosa, dando 1 moléculas de glucosa y una de Fructosa. La Lactasa hidroliza a la Lactosa, dando una molécula de Glucosa y una de Galactosa.
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fructosa sacarasa lactasa
galactosa
DIGESTIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS Origen
Enzima
Sustrato
Producto
Glándulas salivales
Amilasa salival (Ptialina)
Almidones
Maltosa, Maltotriosa Dextrina límite
Jugo pancreático
Amilasa pancreática
Almidones Maltosa Maltotriosa Dextrina límite
Polímeros de glucosa Maltosa
Membrana del Enterocito (Ribete en cepillo)
Isomaltasa
Dextrinas límite
Pequeños polímeros de Glucosa
Maltasa
Maltosa
Glucosa Glucosa
Sacarasa
Sacarosa
Glucosa Fructosa
Lactasa
Lactosa
Glucosa Galactosa
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DIGESTIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS
ABSORCIÓN DE LOS CHO: Se absorben principalmente en yeyuno proximal. Una vez dentro de las células estos tres monosacáridos difunden a los capilares sanguíneos por un mecanismo de difusión facilitada, mediado por un transportador común, ubicado en la membrana plasmática basal
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METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS La glucosa es el principal CHO del organismo. La galactosa y la Fructosa pueden ser transformadas en Glucosa en el hígado. El valor normal de la glucosa en sangre (Glucemia) en
ayuno varia entre 70 y 115 mg%. Cuando los valores de glucemia superan el umbral renal de 180 mg%, la glucosa es eliminada por orina, produciendo glucosuria.
METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS
La glucosa sanguínea tiene 3 orígenes: Azúcares de la dieta.
Glucógenolisis hepática: (degradación del glucógeno): Entre comidas y durante la noche. Contribuye a mantener estable la glucemia Gluconeogénesis hepática: (Síntesis de glucosa a partir de AA glucogénicos (58% de los AA) y de glicerol (10% de los lípidos). Sucede cuando los depósitos de glucógeno están deplecionados, es decir después de 10 a 12 hs. de ayuno. Esta vía solo adquiere importancia en personas con patrón alimentario alterado: ayuno prolongados.
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A nivel celular la glucosa se utiliza en los siguientes procesos:
Glucólisis: Para el suministro de energía. La glucosa
no se oxida en una sola reacción para producir energía, sino que existen varios pasos intermedios que permiten la liberación gradual de energía. Una vez que la glucosa ingreso a la célula (proceso facilitado por la Insulina) se inicia la glucolisis dando acido pirúvico. Luego el Ac Pirúvico ingresa al CK aportando una mayor cantidad de energía. El CK constituye la vía metabólica final de los 3 macronutrientes y provee más del 90% de la energía.
A nivel celular la glucosa se utiliza en los siguientes procesos: Glucolisis. Glucogenogénesis: formación de glucógeno a partir de la glucosa. Esta reacción es reversible por lo que el glucógeno puede ser degradado a glucosa (Glucogenólisis) en función de las necesidades. Lipogénesis (La glucosa puede ser usada para la síntesis de lípidos!!!! A partir del Gliceraldehido (producto intermedio de la glucolisis) provee el Glicerol necesario para la síntesis de TAG.
Reacciones de síntesis: Síntesis de derivados: rivosa y desoxirribosa (A partir de la Glucosa-6P)
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Glucosa
Lactato Alanina
Glucosa 6-P
Glucógeno
2 (Gliceraldehido 3-P)
Glicerol
2 (Piruvato)
TAG
Acetil CoA AA
CoA Citrato
Oxalacetato Krebs
Energía
ALIMENTOS FUENTE Carbohidratos complejos o polisacáridos o carbohidratos no glucémicos: (ALMIDONES) Cereales Legumbres Tubérculos Se absorben mas lento Azúcares simples o carbohidratos glucémicos (mono y disacáridos): Se absorben rápido glucemia Dulces Mermeladas Azúcar Miel Frutas sin cáscara (forma natural) Jugos, gaseosas Leche (forma natural)
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ALIMENTO (gr./100 Contenido aproximado deCARBOHIDRATO carbohidratos Polisacáridos Arroz Harina de trigo Galletitas Legumbres Pan
80 70 60 – 70 60 50 - 60
Polisacáridos y azucares simples Facturas Galletitas dulces Bizcochuelo
50 – 65 55 50
Mono y disacáridos Azúcar Miel Frutas Gaseosas Leche
100 75 – 80 10 – 20 8 – 10 5
gr.)
RECOMENDACIONES DE CHO FAO: Como mínimo el 55% del VCT, principalmente aportados por carbohidratos no amiláceos.
En algunos países europeos existe la recomendación de no superar el 10 – 25% del VCT con azucares simples.
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FIBRA DIETETICA
FIBRA DIETETICA La fibra alimentaria, se puede definir como la parte de los vegetales comestibles que resiste la digestión y absorción en el tracto gastrointestinal humano y que experimenta una fermentación parcial o total en el intestino grueso. Esta parte vegetal está formada por polisacáridos no almidonados y lignina. Según el C.A.A.: Cualquier material comestible que no sea hidrolizado por las enzimas endógenas del tracto digestivo humano. Según la Asociación Americana de Químicos de Cereales: Partes comestibles de las plantas o carbohidratos análogos resistentes a la digestión y absorción pero que sufren una fermentación total o parcial en el colon.
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CLASIFICACIÓN
Desde el punto de vista nutricional:
Según su capacidad de hidratarse y formar geles en un medio acuoso Fibra soluble: pectinas, gomas, mucílagos y algunas hemicelulosas, inulina, FOS
Fibra insoluble: celulosa, hemicelulosa y lignina
Fibra soluble:
Solubles en agua Forman geles viscosos (captan mucha agua) Muy fermentable por microorganismos intestinales (colon derecho) Favorece la creación de la flora bacteriana Enlentece el vaciamiento gástrico y aumenta su distensión prolongando la sensación de saciedad Disminuye la absorción de glucosa y lípidos Ayuda a regular los niveles glucémicos y el colesterol debido a la ralentización de la absorción de azúcares y grasas en su presencia)
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Fibra insoluble: Retiene agua y se hincha (en menor proporción) Poco fermentable y resiste la acción de microorganismos del intestino Aumenta el volumen de las heces y disminuye su consistencia y su tiempo de tránsito (previene el estreñimiento). (Colon izquierdo) Disminuye la concentración y el tiempo de contacto de potenciales carcinogénicos con la mucosa del colon
Estructura química de la fibra FIBRA
CADENA PRINCIPAL
CADENAS LATERALES
Celulosa
Glucosa
-
Hemicelulosa
Xilosa Manosa Galactosa Glucosa
Arabinosa Galactosa Ác. Glucurónico
Pectinas
Ácido Galacturónico
Ramnosa Arabinosa Xilosa Fucosa
Mucílagos
Galactosa - Manosa Glucosa - Manosa Arabinosa – Xilosa
Galactosa
Gomas
Galactosa Ác. Glucurónico - Manosa Ác. Galacturónico – Ramnosa
Xilosa Fucosa Galactosa
Lignina
Alcoholes aromáticos: Dinafil Coniferil Dicumaril
Estructura tridimensional
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Celulosa
Pectina
Lignina
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Efectos de las fibras en la función gastrointestinal TIPO DE FIBRA
EFECTO
Estómago
Solubles
Forman geles Retardan el vaciamiento gástrico Neutralizan hipersecreción ácida
Intestino delgado
Solubles
↑ el tiempo de transito Forman geles ↓ el tiempo de transito Adsorben cationes divalentes y ácidos biliares
Insolubles
Efectos de las fibras en la función gastrointestinal Colon derecho
TIPO DE FIBRA
EFECTO
Solubles
Son fermentadas por bacterias → AGCC San parcialmente degradadas ↑ el peso y volumen fecal (retención de H2O) ↓ el tiempo de contacto de sustancias cancerígenas con la mucosa colónica
Insolubles Colon izquierdo
Insolubles
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La inclusión en la dieta de alimentos ricos en fibra puede prevenir o aliviar diferentes enfermedades: Estreñimiento Diverticulosis Obesidad
Cáncer de colon y recto Diabetes mellitus Hipercolesterolemia (por la adsorción de ac.biliares y colesterol y la liberación de AGCC disminuye la síntesis periférica de colesterol)
ALIMENTO FUENTE Alimentos fuenteHarina deintegral fibra de trigo
TIPO DE FIBRA
Celulosa
Hemicelulosa
Gomas Pectinas Lignina
Cereales integrales Salvado de trigo Coles Chauchas Vegetales de raíz Cáscara de frutas Legumbres
Salvado de trigo Cereales integrales Pulpa de vegetales (zapallito, berenjena) Avena Salvado de avena Legumbres Habas secas Centeno (Guar) Manzana Cítricos Frutillas Zanahoria Vegetales maduros Frutas con semillas comestibles (frutillas) Trigo
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RECOMENDACIONES DE FIBRA
25 a 35 g de fibra/día o 10 a 13 g/1000 Kcal. La proporción insoluble/soluble: de 3/1
Hasta Mañana!!!!!!!
Muchas Gracias!
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