COMPLEMENTO TEORICO DEL TEMA HIDRATOS DE CARBONO · Usos: se excreta como tal por vía renal, se...

Farmacognosia 2017 – FCNyCS – UNPSJB – Dra. María Luján Flores - Hidratos de Carbono - 1

www.fcn.unp.edu.ar/sitio/farmacognosia/

UNIDAD 5

COMPLEMENTO TEORICO DEL TEMA HIDRATOS DE CARBONO - 2017

Definición: son productos naturales formados por carbono, hidrógeno y oxígeno,

aunque a veces pueden encontrarse otros átomos como nitrógeno, azufre y fósforo.

Químicamente son compuestos polihidroxilados que en general contienen también

grupos aldehído o cetona. Pueden encontrarse como tal o constituyendo derivados

generados por: oxidación ácidos urónicos, aldónicos, aldáricos

reducción polioles

pérdida de grupos OH desoxiazúcares

aminación aminoazúcares

sustitución derivados metilados, sulfatados

polimerización oligo y polisacáridos

Clasificación según el comportamiento en medio ácido y calor

A) No hidrolizables o monosacáridos. Son aquellos hidratos de carbono constituidos por

una sola unidad.

A.1) Aldosas: contienen una función aldehído.

A.2) Cetosas: contienen una función cetona.

B) Hidrolizables. Son aquellos que por hidrólisis ácida dan como producto, 2 o más

unidades de monosacáridos.

B.1) Oligosacáridos: son aquellos formados por 2 a 10 monosácaridos. De acuerdo al

número de unidades constituyentes se clasifican en disacáridos, trisacáridos,

tetrasacáridos, pentasacáridos, así hasta llegar a 10 unidades.

B.2) Polisacáridos: son compuestos de alto peso molecular, que a su vez pueden

clasificarse en:

B.2.1) Homopolisacáridos: formados por un único tipo de monosacárido, por ejemplo el

almidón, formado por unidades de D-glucosa.

B.2.2) Heteropolisacáridos: están formados por distintos monosacáridos, por ejemplo la

goma arábiga, que incluye en su estructura L-ramnosa, D-galactosa, L-arabinosa y ácido

aldobiónico (α-D-glucuronosil-(1→6)-D-galactosa).

http://www.fcn.unp.edu.ar/sitio/farmacognosia/


ALGUNOS HIDRATOS DE CARBONO DE INTERES FARMACEUTICO

1- MONOSACARIDOS

Glucosa: es la D-glucosa anhidra que desecada a 105 °C hasta peso constante, contiene

no menos de 99,5 % de C6H12O6 o la D-glucosa con una molécula de agua que desecada

en iguales condiciones contiene no menos de 90,5 % de C6H12O6.

(VER definición, características e identificación en FA VII Ed.).

Sinonimias: azúcar de uva, dextrosa, azúcar de almidón.

Obtención: por hidrólisis del almidón o de la sacarosa. Industrialmente, se prepara una

suspensión acuosa de almidón de maíz al 10 % (leche de almidón) y se hidroliza con

ácido clorhídrico al 10 % en autoclave a 3,2 atm, durante 35 min, a 120 °C. Luego se

precipitan los cloruros con óxido de calcio y el líquido amarillento sobrenadante se pasa

a través de una columna con carbón activado para su decoloración. Se concentra a

presión reducida hasta que aparezcan cristales de glucosa los que se separan por

centrifugación. La glc se usa como tal, o bien se reduce para obtener sorbitol, o se oxida

para obtener gluconatos, o se epimeriza para obtener fructosa y manitol.

Usos: alimento que puede administrarse por vía oral, rectal o parenteral. En inyectables

como solución isotónica (5 %) o hipertónica (15, 20, 30 %). Sola o con cloruro de sodio

se usa para reponer líquido y sustancias nutricias al organismo. También se usa como

edulcorante, como sustituto de la sacarosa en jarabes y como excipiente (correctivo del

sabor).

La glc líquida se obtiene por hidrólisis incompleta del almidón y está formada por glc +

maltosa + dextrinas + agua. Se presenta como un líquido siruposo incoloro y se usa para

jarabes.

Fructosa: es una cetohexosa de amplia distribución en los frutos y en la miel. Se puede

obtener industrialmente por hidrólisis de la inulina (polisacárido de fructosa presente en

achicoria por ejemplo); también por separación a partir del azúcar invertido (mezcla de

sacarosa, fructosa y glucosa).

(VER definición, características e identificación en FA VII Ed.).

Se la denomina también levulosa, azúcar de fruta.

Usos: se puede utilizar para alimentación parenteral. También útil en regímenes de

determinados diabéticos dado que se reabsorbe a nivel intestinal lentamente y no

desencadena la secreción de insulina; su metabolismo es hepático. Se usa además como

edulcorante con un poder 1,7 veces respecto de la sacarosa.

DERIVADOS DE MONOSACARIDOS

Gluconatos: se obtienen por oxidación a partir de la glucosa.

- El gluconato de calcio es la sal cálcica del ácido glucónico que se obtiene por

oxidación de la glc con agua de bromo en presencia de carbonato de calcio o por

microorganismos (Aspergillus niger). Se usa para reponer calcio y aumentar la calcemia

en problemas de crecimiento y déficit de calcio. Por vía IM es menos irritante que el

cloruro de calcio y muy soluble en agua.


- El gluconato de hierro se prepara por oxidación con agua de bromo en presencia de

una sal de hierro. Se usa para reponer hierro en anemia ferropénica por vía oral. Causa

menos inconvenientes digestivos que otras sales.

Polioles: VER en bibliografía D-sorbitol, D-manitol, D-xilitol, ciclitoles.

2- OLIGOSACARIDOS

VER en bibliografía caña de azúcar, remolacha azucarera, maltosa y ciclodextrinas.

3- POLISACARIDOS

Algunas propiedades características: son macromoléculas naturales (biopolímeros), de

alto peso molecular, que resultan de la condensación de distintos números de unidades

(>10) de azúcares. Cumplen funciones muy importantes tales como otorgan rigidez a las

paredes celulares de los vegetales superiores (ej. celulosa), dan flexibilidad a los talos

de las algas (ej. carragenanos), protegen los tejidos contra la desecación por su poder

hidrófilo (ej. mucílagos), constituyen reservas energéticas (ej. almidón), son sustancias

de defensa (ej. gomas).

A continuación se describen algunos polisacáridos que complementan lo entregado en el

material general de hidratos de carbono:

INULINA: polisacárido de reserva constituido de alrededor de 30 unidades de D-fruf--

(21), y a su vez, cada molécula de inulina puede terminar en un resto de glcp. Muy sensible a la hidrólisis por la constitución de cetosas. Se hidroliza enzimáticamente por

acción de la inulasa, la que no está presente en los animales superiores por ello no

pueden digerir ni asimilar el polisacárido, entonces carece de valor nutritivo. Está

presente en las Asteraceae (ej. en los tubérculos de la dalia, en la achicoria, en

alcachofa, en la raíz de diente de león). En agua caliente a 70 ºC se disuelve pero no

gelatiniza al enfriarse.

Usos: se excreta como tal por vía renal, se filtra a nivel glomerular, inhibe la

reabsorción activa de sodio en el túbulo proximal, entonces aumenta la excresión de

sodio y agua, por ello efecto diurético. Como no se absorbe y se excreta como tal se

utiliza como ensayo de la función renal.

(VER en bibliografía la monografía del diente de león).

GOMAS: son productos originados en el vegetal, a nivel del cambium, en respuesta a

un traumatismo (tienden a taponar la herida originada), lo hacen con ruptura de la pared

celular. Pueden almacenarse hacia la zona medular y por debajo (gomosis centrípeta) o

hacia los tejidos externos (gomosis centrífuga).

GOMA GUAR: polisacárido obtenido del endosperma pulverizado de las semillas de

Cyamopsis tetragonolobus (Fabaceae). Es una planta herbácea anual de India, Pakistán,

Egipto, Estados Unidos, América Central.

Incorrectamente llamada "goma" ya que no se trata de un producto patológico, ni

responde a algunas de las características de las gomas. Se encuentra definida en la Real


Farmacopea Española como "el producto obtenido a partir de las semillas de Cyamopsis

tetragonolobus (L.) Taub. mediante molienda de los endospermos, seguida de hidrólisis

parcial. En el suplemento de la misma Farmacopea se incluye también el polvo de Guar

como "el obtenido por molienda de los endospermos de las semillas de Cyamopsis

tetragonolobus (L.) Taub. Consiste principalmente en galactomanano de guar".

C.Q.: la goma está constituida de un galactomanano formado por un polímero lineal de

unidades de D-manopiranosa con uniones -(14) con restos de D-galactopiranosa

unidos a unidades alternas de manosa por uniones -(16), constituyendo en su conjunto un heteropolisacárido ramificado con proporciones moleculares de D-gal y

D-man entre 1:1,4 y 1:2.

Se hincha en agua fría, la viscosidad es más importante entre 20 y 40 ºC. La viscosidad

es 2 a 3 veces mayor que las demás gomas en concentraciones de 1 %.

Usos: laxante, espesante, aglutinante en comprimidos. Se usa también en alimentos por

sus propiedades espesantes y en la industria del papel y textil.

Últimas investigaciones han enfocado el interés hacia un posible efecto hipoglucemiante

e hipocolesterolemiante oral, ya que aparentemente disminuiría el colesterol por uniones

a las sales biliares del intestino. Como ocurre con otras fibras solubles, sus efectos son

principalmente metabólicos e influyen poco sobre el volumen y tiempo de tránsito de

las heces. El efecto se debe a la viscosidad del mucílago que disminuye la velocidad de

absorción de los hidratos de carbono. Diversos ensayos clínicos demuestran que si se

añade goma guar en la dieta, disminuye la hiperglucemia y la insulinemia postprandial.

Del mismo modo disminuyen la colesterolemia y principalmente las LDL. En el

Catálogo de Especialidades Farmacéuticas del Consejo General de Colegios de España,

la goma Guar figura entre los antidiabéticos orales que actúan como inhibidores de la

absorción oral de glúcidos. En España está autorizado en el tratamiento coadyuvante de

la diabetes mellitus (asociado a tratamientos dietéticos y/o farmacológicos).

Precauciones: la administración de goma guar puede originar flatulencia y nauseas.

Nunca debe ingerirse en seco ya que puede producir en ese caso obstrucción esofágica.

GOMA KONJAC: es un glucomanano extraído de la raíz y tubérculo de

Amorphophallus konjac K. Koch. (Araceae), originaria de Asia y cultivada en Japón.

C.Q.: está constituida por D-glucosa y D-manosa en proporción 1:1,6, formando cadenas

con enlaces (14). A estas cadenas se unen unidades de D-manosa o de D-glucosa

principalmente sobre los hidroxilos C-3.

Usos: comercialmente se conoce como glucomanano de konjac o harina de konjac, que

forma en contacto con el agua un gel viscoso, no asimilable, que puede aumentar hasta

100 veces su volumen. Se recomienda su empleo como coadyuvante en regímenes

hipocalóricos, ya que une al efecto saciante, el efecto laxante. Al igual que el guar

reduce significativamente la colesterolemia, disminuyendo la absorción de lípidos e

hidratos de carbono. Un ensayo clínico muy reciente demuestra que la adición de

glucomanano de konjac al tratamiento convencional a pacientes con diabetes tipo 2,

hiperlipidémicos e hipertensos, puede mejorar el control glucémico, el perfil lipídico

sanguíneo y la presión sanguínea sistólica.

Precaución: ingerir siempre con abundante cantidad de agua.

GOMA KARAYA: goma obtenida por incisiones sobre el tronco de Sterculia urens

(Sterculiaceae), nombres vulgares: tragacanto indio, tragacanto de Basora. Son árboles

tropicales de India, Pakistán, Africa, que se caracterizan por tener una corteza muy


blanda y blanca. La goma exuda en 24 h y cada árbol da entre 1 y 4 kg, pudiendo

sacarse hasta 5 veces en la vida del árbol.

C.Q.: la goma se constituye de un polisacárido ácido fuertemente acetilado, que por

hidrólisis origina L-ram, D-galA, D-gal, ácidos aldobiurónicos y en determinadas

condiciones controladas origina trisacáridos ácidos.

Es el menos soluble de los exudados vegetales, posee alta adhesividad. Con agua fría se

hincha rápidamente dando un gel muy viscoso. Al calentarse, disminuye la viscosidad

originando una dispersión coloidal translúcida.

Usos: no presenta toxicidad, por lo que es muy usada en terapéutica. Absorbe gran

volumen de agua, es regulador del tránsito intestinal y laxante mecánico. Se usa también

para fijar prótesis dentales por su alta adhesividad, también como fijador en

cosmetología. Se usa poco en alimentación.

GOMA ARABIGA y GOMA TRAGACANTO: VER carpeta de TP y bibliografía.

MUCÍLAGOS: presentes naturalmente en las células mucilaginosas.

Los mucílagos de plantas superiores se clasifican clásicamente en dos grandes grupos:

mucílagos neutros y mucílagos ácidos.

- Los mucílagos neutros reciben esta denominación debido a que su estructura química

corresponde a polímeros heterogéneos de la manosa que incorporan en su estructura un

porcentaje variable de otras osas. Los más frecuentes son: a) glucomananos, polímeros

de D-manosa con uniones -(14) con un 20 a 50 % de unidades de D-glucosa,

presentes en órganos subterráneos de algunas Monocotiledóneas (la goma konjac en

realidad se trataría de un mucílago que por las características del gel se lo conoce como

“goma”); b) galactomananos, polímeros de D-manosa que incluyen, en un porcentaje

que varía entre el 30 y el 100 % dependiendo de las especies vegetales, unidades de

galactosa; se localizan en las semillas (endospermo) de distintas plantas pertenecientes a

diversas familias botánicas (Fabaceae, Caesalpinaceae, Palmae, Annonaceae,

Convolvulaceae); y c) galactoglucomananas: cadenas de glucosa y manosa en las

cuales algunas manosas están sustituidas por D-galactosa, que forman parte de

hemicelulosas acumuladas como material de reserva en algunas semillas como Cercis

siliquastrum L. (Caesalpinaceae).

- Los mucílagos ácidos reciben esta denominación porque en su estructura, aunque en

muchas ocasiones no se conoce totalmente, figuran derivados ácidos de hidratos de

carbono. Se consideran dentro de ellos varios grupos de mucílagos dependiendo de la

familia botánica a la que pertenecen las plantas que los producen: a) mucílagos de

plantas pertenecientes a la familia Plantaginaceae: Plantago afra = P. psyllium,

Plantago indica = P. arenaria, P. ovata, P. major y P. lanceolata; b) mucílagos de

plantas pertenecientes la familia Malvaceae: Malva sylvestris y Althaea officinalis; y c)

mucílagos de plantas pertenecientes a la familia Linaceae: Linum usitatissimum.

Muchas de estas plantas se utilizan como laxantes mecánicos ya que los mucílagos que

contienen al absorber una gran cantidad de agua a nivel del colon aumentan el volumen,

el grado de humedad y la acidez del bolo fecal, incrementando de esta manera el

peristaltismo intestinal y facilitando la evacuación del mismo.

PLANTAGOS: se conocen unas 250 especies del género Plantago.


- Plantago ovata Forsk., conocida con el nombre vulgar de ispágula, es la especie de

este género cuyas semillas poseen mayor contenido en mucílagos. Según la 3ª edición

de la Farmacopea Europea, se emplean la semilla y el tegumento de la semilla.

La planta es espontánea en el sureste de Asia, norte de África y sureste español. Se

cultiva en la India y Pakistán. Presenta un escapo floral terminado en espigas con flores

blancas; sus semillas de aproximadamente 2-3 mm tienen forma de abarquillada, color

grisáceo claro y en la cara convexa llevan un surco pardo.

C.Q.: las semillas presentan hasta un 30 % de mucílago constituido principalmente por

D-xilosa y también L-arabinosa y -D-galacturonil-(12)-L-ramnosa. Contienen

además proteínas, lípidos, ácidos grasos, esteroles (campesterol, -sitosterol,

estigmasterol), triterpenos (- y -amirina), iridoides (aucubina), taninos y trazas de

alcaloides.

Usos: en contacto con el agua, el mucílago forma un gel viscoso, muy voluminoso por

lo que incrementa el volumen de las heces (además éstas permanecen blandas),

promueve el peristaltismo y le confiere el efecto laxante mecánico; estos laxantes están

indicados en caso de estreñimiento crónico así como cuando se debe evitar un esfuerzo

excesivo en la defecación. Su efecto se manifiesta después de las 24 horas de su

administración. En la bibliografía se pueden encontrar numerosos ensayos clínicos que

demuestran la eficacia de la ispágula en el tratamiento del estreñimiento crónico con o

sin colon irritable. Es uno de los laxantes más utilizados en la actualidad.

Los iridoides (entre ellos aucubina) poseen también un efecto laxante suave

comprobado mediante su administración a animales de experimentación (ratón).

Como ocurre con la mayoría de los mucílagos, la ispágula presenta también actividad

hipoglucemiante comprobada en diversos ensayos clínicos así como efectos

hipolipidemiantes e hipocolesterolemiantes, interfiriendo en el transporte y absorción

intestinal del colesterol y otros parámetros. Posee también propiedades

antiinflamatorias, por vía tópica se ha utilizado en forma de cataplasmas en

forunculosis. Se emplea en úlceras gástricas y en algunos casos de colitis.

En España están autorizadas las siguientes indicaciones: estreñimiento (ancianos,

embarazo, postparto, hemorroides) y en profilaxis del estreñimiento, para evitar

esfuerzos durante la defecación en colon irritable, infarto de miocardio reciente, etc.

Precauciones: la administración de ispágula puede originar flatulencia. Así mismo

puede causar obstrucción intestinal u obstrucción esofágica, si se ingiere en seco, por lo

que siempre debe tomarse con gran cantidad de líquido. Debido a que reduce el tiempo

de tránsito gastrointestinal puede afectar a la absorción de otras drogas.

En la bibliografía se relacionan diversos casos de reacciones de hipersensibilidad

asociados a la ingestión o inhalación de ispágula (o de zaragatona, ver a continuación),

incluyendo rinitis, broncoespasmo agudo y urticaria con anafilaxis, tanto en

consumidores como en manipuladores.

- Plantago afra L. (= Plantago psyllium L.) se conoce vulgarmente como zaragatona.

Esta especie figura en la Real Farmacopea Española que define la semilla de zaragatona

como "las semillas maduras, enteras y desecadas de Plantago afra L. (= Plantago

psyllium L.) o de Plantago indica L. (= Plantago arenaria Waldstein y Kitaibel)".

Ambas especies son espontáneas en la región mediterránea (España, Francia, Italia,

Marruecos). P. afra, es una planta herbácea con espigas ovoideas de flores blancas y

cuyas semillas, que constituyen la droga, miden unos 2-3 mm de largo por 0,8-1,0 mm

de ancho, poseen forma elíptica (barquita), su color va de pardo claro a pardo muy

oscuro y su superficie es brillante. En la cara convexa presentan un surco de color más


claro. Las semillas de P. indica son de la misma longitud, pero algo más anchas y de

color un poco más oscuro y menos brillante.

C.Q.: las semillas contienen un mucílago que por hidrólisis se desdobla en D-xilosa, L-

arabinosa y ácido -D-galacturónico unido a su vez a L-xilosa y D-galactosa. Presentan

además aceite, proteínas, esteroles, iridoides y traza de alcaloides.

Usos: sus efectos son similares a los de la ispágula y se deben fundamentalmente a la

presencia de mucílagos. La zaragatona se utiliza como laxante mecánico (laxantes con

efecto fibra) debido a su contenido en mucílago, si bien el aceite, que también contiene,

favorece dicho efecto. Posee igualmente propiedades emolientes. Tiene propiedades

antiinflamatorias y se emplea en casos de colitis ya que protege la mucosa intestinal.

La administración de 5 g/3 veces/día de zaragatona, ha demostrado ser de utilidad como

coadyuvante en la terapéutica en pacientes con diabetes tipo II, ya que reduce los

niveles plasmáticos de lípidos y glucosa.

- Otras especies del género Plantago como P. major L. o P. lanceolata L., conocidas

como llantenes, se utilizan también, tanto sus hojas como sus semillas. Las hojas

contienen principalmente iridoides, flavonoides y ácidos fenólicos; y las semillas son

ricas en mucílagos y lípidos. Estas especies, carentes de toxicidad, se emplean

popularmente como antiinflamatorias y emolientes, sobre todo por vía tópica, y también

en problemas de vías respiratorias.

MALVA: Malva sylvestris (Malvaceae) es una planta herbácea bianual o perenne de las

regiones húmedas de Europa. Crece fácilmente al costado de los caminos en distintos

países del mundo. Posee raíz fusiforme y tallo erguido muy velloso del que parten hojas

palmatilobuladas largamente pecioladas alternas, flores con grandes pétalos escotados

rosa-violáceos veteados de rojo.

P.U.: flor.

C.Q.: 15-20 % de mucílago. Entre sus componentes químicos se han identificado

distintos polisacáridos ácidos de alto peso molecular constituidos por D-ramnosa, D-

galactosa, D-manosa y los ácidos D-glucurónico y D-galacturónico, flavonoides y

antocianinas (malvidina).

Usos: propiedades emolientes y béquica. Se usa popularmente la infusión la que posee

acción suavizante.

Existen pocos estudios acerca de las propiedades farmacológicas de la flor de Malva,

tradicionalmente se ha utilizado por vía oral como suavizante de mucosas en afecciones

de vías respiratorias superiores, en el tratamiento de irritaciones del tracto

gastrointestinal, como laxante suave y por vía tópica en caso de irritación ocular de

etiología diversa y en irritaciones de la piel.

MALVAVISCO: Althaea officinalis L. (Malvaceae) es una planta herbácea de gran

tamaño de las regiones húmedas de Europa. Posee hojas ovales, dentadas, lobuladas,

verde-grisáceas; flores con una corola de 5 pétalos blanco rosáceos. Posee un rizoma

leñoso del que parten numerosas raíces de hasta 30 cm de longitud. Esta raíces que

figuran en la Real Farmacopea Española, se comercializan desecadas y generalmente

descortezadas en forma de fragmentos de unos 10 a 15 cm de longitud y color

blanco/amarillento.

P.U.: flor, hojas y raíces decorticadas.

C.Q.: azúcares neutros, oligosacáridos, almidón y mucílago constituido principalmente

de ácido galacturónico. Los mucílagos de la raíz que pueden alcanzar una concentración


elevada (20-30 %) dependiendo del período de colección, poseen una estructura muy

ramificada constituida por D-galactosa, L-ramnosa y ácidos D-glucurónico y D-

galacturónico. La raíz posee además un alto contenido en fécula, pectina y otros

azúcares. Igualmente, todos los órganos de la planta poseen flavonoides, ácidos

fenólicos (cafeico, ferúlico y siríngico) y la cumarina escopoletol.

Usos: propiedades emolientes y béquica. Se usa popularmente la infusión al 10 % de

flores y hojas, posee acción suavizante. La raíz se utiliza como decocción en

gargarismos, lociones y forma parte de tisanas.

Como en el caso de la malva, existen pocos estudios acerca de la actividad

farmacológica de esta droga. En distintos animales de experimentación se ha

comprobado su efecto antitusivo, antiinflamatorio, antimicrobiano y ligeramente

hipoglucemiante. Tradicionalmente también se ha empleado por sus propiedades

emolientes para el tratamiento de afecciones respiratorias, úlcera gástrica e

inflamaciones o ulceraciones de la cavidad bucal y de la piel.

En algunos países también se emplea otra especie la Althaea rosea (L.) Cav. (= Alcea

rosea L.)

LINO: corresponde a Linum usitatissimum L. (Linaceae). Es una planta herbácea anual

con hojas lanceoladas, flores solitarias con pétalos azules y frutos en forma de cápsula.

Se cultiva en distintos países con dos finalidades distintas: para la obtención de fibras y

para la obtención de las semillas que son empleadas en terapéutica. Según la Real

Farmacopea Española deben emplearse "las semillas maduras y secas" que son

alargadas, ovoideas, aplastadas con el tegumento liso y brillante, de color marrón rojizo.

C.Q.: contienen un elevado porcentaje de aceite (45 %) y proteínas (20-25 %). Los

mucílagos corresponden a un 10 % de la semilla y están constituidos por dos fracciones,

una ácida y una neutra, esta última corresponde a un arabinoxilano ramificado

constituido por D-xilosa, L-arabinosa, D-glucosa y D-galactosa. Presentan además

glicósidos cianogenéticos (linamarósido), glicósidos fenilpropánicos y un pequeño

porcentaje de lignanos con ligera actividad estrogénica.

Usos: se emplea como laxante mecánico por su contenido en mucílagos.

OTRAS PLANTAS CON MUCILAGOS

Además de las plantas descriptas más arriba, también se emplean en el tratamiento de

alteraciones de la piel por su contenido en mucílagos el gel obtenido a partir de los

aloes, Aloe sp. (Asphodelaceae), las semillas de alholva, Trigonella foenum graecum L.

(Fabaceae) y las inflorescencias de tilo, Tilia sp. (Tiliaceae), drogas que poseen además

otros principios activos de interés en terapéutica por lo que se describirán en teóricos

posteriores.

POLISACARIDOS DE ALGAS MARINAS

1- ALGAS ROJAS (Rhodophyta)

- AGAR Y AGAROIDES: el ágar de Gelidium amansii considerado ágar genuino (otros

nombres comunes son agar-agar, gelosa, gelatina vegetal, cola de pez), consiste de dos

fracciones: un polímero virtualmente neutro (agarosa) y una fracción cargada

(agaropectina). Por metilación e hidrólisis enzimática, se dedujo que la estructura de la


agarosa consistía en secuencias repetitivas de 3,6-anhidro--L-galactosa unida por C–4

y -D-galactosa unida en C–3.

O

O

O

OH

O

O

HO

CH2OH

OHn

El ágar comercial es un complejo sistema de polisacáridos que varían en términos de

"extremos de estructura", desde una estructura prácticamente neutra hasta un galactano

altamente cargado. Dichos extremos son los siguientes:

a. Agarosa neutra: una molécula formada por residuos de 3,6-anhidro--L-galactosa

unida por C–4 y -D- galactosa unida en C–3 y que, por lo tanto, no contiene grupos

cargados.

b. Agarosa sustituida con ácido pirúvico y baja sulfatación: a partir del primer extremo,

agarosa neutra, se incrementa gradualmente el enmascaramiento de esa estructura básica

con grupos cargados. Los residuos de D-galactosa están sustituidos por 4,6-O-(1-

carboxietilidén)-D-galactosa hasta una relación de aproximadamente 1 en 20. En este

punto, la proporción de sulfato es de 2 % e indica el reemplazo de parte de la 3,6-

anhidro--L-galactosa por galactosa 6-sulfato.

c. Galactano sulfatado con ausencia (o muy baja proporción) de 3,6-anhidro--L-

galactosa o 4,6-O-(1-carboxietilidén)-D-galactosa: a partir del segundo extremo, la

sustitución de D-galactosa por el cetal del ácido pirúvico disminuye gradualmente y la

concentración de galactosas sulfatadas aumenta hasta el tercer extremo, un galactano

sulfatado no gelificante.

Las proporciones de polisacárido con estructuras correspondientes a cada extremo son

diferentes para ágares de distintas especies y posiblemente con la época del año y el estado de crecimiento de la planta.

La agarosa neutra es el componente responsable de las propiedades gelificantes del

ágar, mientras los productos cargados proveen el componente viscoso. La viscosidad

varía dependiendo de la especie del alga, el método de extracción y el contenido de

sulfato. Un aumento en el contenido de sulfato disminuye la capacidad gelificante. La

fuerza de gel de un ágar aumenta entonces con una mayor proporción de agarosa neutra,

es decir, con una disminución en el contenido de sulfato y un incremento en los residuos

de 3,6-anhidro-L-galactosa.

El ágar de Gracilaria verrucosa no contiene ácido pirúvico, pero sí una proporción

bastante alta de 6-O-metilgalactosa. Dicho ágar constituye una familia de polisacáridos

que varían entre dos extremos de estructura: un galactano no sulfatado y altamente

metilado, posiblemente formado por unidades repetitivas de agarobiosa metilada, y un

galactano no metilado y altamente sulfatado con menor proporción de 3,6-anhidro-L-

galactosa.

Extracción: la agarosa se extrae con agua hirviendo un poco acidulada y luego se filtra

en caliente, cuando se forma el gel se extrae el agua por medio de congelaciones y

descongelaciones sucesivas.

Usos: la agarosa es usada como laxante mecánico suave (no es tóxico ni irritante, no se

metaboliza ni tiene valor nutritivo), protector gástrico e intestinal asociado con

antiácidos, emulsionante y gelificante, en microbiología como medio de cultivo sólido,


espesante y aglutinante, disgregante en comprimidos. En el oeste de Estados Unidos se

lo utiliza como antirreumático para tratamientos prolongados.

- CARRAGENANOS: constituyen un grupo de polisacáridos que contienen galactosas

y 3,6-Anh-D-gal, con distintas proporciones de sulfatos. Se obtiene de algas rojas de

especies de Gigartina, Iridaea, Mazzaella, Chondrus, todas Gigartinales.

OCH2OH

OHO

O3SO

O O

O

OHn

-carragenano

O

HO

H2C

O3SO

OSO3

O

OCH2OH

O

HO

OR

n -carragenano. R = 70 % SO3, 30 % H

Extracción: agua a temperatura ambiente y a 70-80 °C. Se purifican por precipitación

de los extractos acuosos con 3-5 volúmenes de isopropanol.

Propiedades: la familia de -carragenanos y iota forman geles en presencia de potasio

o de calcio; la de - no gelifican.

La viscosidad depende de la concentración de manera que aumenta con al

concentración, disminuye con la T° y con la presencia de otros compuestos. También

depende de la familia o tipo de carragenanos y del peso molecular (aumenta con el

aumento del PM).

Usos: como geles, suspensotes o espesantes. Estabilizantes de emulsiones, emulgente

para el aceite de hígado de bacalao por ejemplo.

2- ALGAS PARDAS (PHAEOPHYTA)

- FUCANOS: polisacáridos sulfatados constituidos fundamentalmente por L-fuc con

restos de D-gal. Algunos poseen además D-xil, D-glcA. Proceden de especies de algas

pardas de los Géneros Adenocystis, Scytosiphon, Lessonia, Fucus, entre otras.

Se obtienen con soluciones diluidas de ácido clorhídrico y con agua (a T° ambiente y a

80 °C).

Usos: anticoagulantes, antivirales (frente al virus del Herpes Simplex tipos I y II, virus

del SIDA), antitumorales.


- LAMINARANOS: polisacáridos de glucosa y restos de ácido glucurónico obtenidos

de las Laminariaceae, Laminaria digitata, L. hyperborea.

Son macroalgas marinas con frondas laminares alargadas. Se colectan principalmente en

Europa.

Usos: obtención de laminarias quirúrgicas estériles a partir de las estipes cilíndricas o

cónicas limpias, raspadas y en trozos con diámetros de 2-9 mm.

- ALGINATOS: constituyen las sales sódicas o cálcicas del ácido algínico. El ácido

algínico es un polisacárido lineal constituido de unidades de ácido -D-manA-(14)--

L-gulA, que se encuentran formando bloques o segmentos del primero (bloques M), del

segundo ácido (bloques G) y segmentos en donde se intercalan ambos ácidos (bloques

M/G).

Se obtienen de Macrocystis pyrifera, Durvillea, Fucus, Lessonia, Laminaria,

Ascophyllum, entre otras algas pardas. Se utilizan las frondas.

Características: el ácido algínico y sus sales de calcio y magnesio son insolubles en

agua. Se solubilizan como sales de sodio o potasio.

Usos: el alginato de calcio se usa como hemostático de acción rápida, por ejemplo en

hemorragias dentales, llagas superficiales, comisuras de los labios lastimadas. También

forma parte de tejidos hemostáticos absorbibles en gasas y compresas, para lo cual una

solución de alginato de sodio se pasa por una malla metálica que tiene perforaciones y

está inmersa en una solución de cloruro de calcio; el alginato de calcio va formando

fibras las que se hilan para dar hebras y se tejen (cardado) para obtener los tejidos.

La sal sódica se usa en tratamientos de obesidad por su capacidad de hinchamiento y

por no absorberse en el intestino, creando una sensación de repleción gástrica y en

consecuencia disminuyendo el apetito.

Como sal sódica posee fuerte adherencia y poder de revestimiento, por lo que se usan

las soluciones coloidales monovalentes como soporte de medicamentos antiulcerosos y

protectores de la mucosa gástrica.

También en formulaciones de comprimidos como desintegrante, en cremas y pomadas

como estabilizantes de emulsiones.

En cosmética como emulsionantes y para retener agua, en alimentación (helados, sopas,

pastelería, salsas); en la industria textil (en pastas para contener colorantes).


PRODUCCION COMERCIAL DE ALGINATO DE CALCIO Y DE SODIO

1) Colección de las especies de algas pardas productoras de alginatos.

2) Selección, Clasificación taxonómica, Secado, Molienda y pesada.

ALGAS MOLIDAS (contienen el alginato como sales insolubles de calcio y magnesio)

+ HCl 0,1 M, 30 min, 50 ºC

ALGAS (conteniendo ahora el ácido algínico liberado, pero también insoluble)

+ Extracción alcalina con Na2CO3

al 1,5 %, 1-2 h, 50-60 ºC

ALGINATO SOLUBLE COMO ALGINATO DE SODIO + MARCO

Filtración con vacío

SOLUCIÓN DE ALGINATO DE SODIO MARCO

+ CaCl2 al 10 %

ALGINATO DE CALCIO

(precipita como fibras) ALGINATO DE CALCIO

Filtración por tamices moleculares

Lavados con agua abundante

Blanqueado con hipoclorito

de Na al 12 %

+ HCl 0,5 M, 30 min, en tanques + HCl al 5 %, 60 min,

pH=1,5-2, en tanques

ACIDO ALGINICO INSOLUBLE ACIDO ALGINICO INSOLUBLE

Lavado con agua, prensado

+ Na2CO3 o NaOH

Tamizado, forma de pasta

ALGINATO DE SODIO

(luego se seca y se tamiza hasta darle forma de pellets, polvo, fibras)


ESTUDIO DE HIDRATOS DE CARBONO

1- Extracción: agua, soluciones alcalinas o ácidas, otros solventes polares, solventes

anfipróticos

2- Fraccionamiento: cromatografía, diálisis, precipitación, electroforesis

3- Identificación (reacciones cualitativas): Molisch, Fehling, Seliwanoff, Barfoed,

Bial, Keller-Killiani

4- Cuantificación: fenol-H2SO4

5- Perfiles cromatográficos: planar, HPLC-RI, CGL, HPAEC-PAD

6- Elucidación: metilación, MS, 1H-RMN, 13C-RMN, FT-IR

1- Extracción: el solvente y la metodología dependerá de las muestras, por lo que se

debe analizar en función de características generales del grupo químico y luego para

cada hidrato de carbono en particular.

Con agua se extraen la mayor parte de mono y oligosacáridos; también algunos

polisacáridos. Con soluciones alcalinas o ácidas se extraen polisacáridos ácidos por ej.

También se utilizan otros solventes como por ej. una combinación de cloruro de litio

con dimetilsulfóxido o dimetilformamida para la extracción de polisacáridos fibrilares

como la celulosa o los mananos.

2- Fraccionamiento: se utilizan fundamentalmente la cromatografía, diálisis,

precipitación (por ej. de polisacáridos con etanol o isopropanol), electroforesis.

Mediante diálisis se pueden fraccionar sustancias de distinta masa molecular. Para ello

la muestra a fraccionar, por ej. un extracto acuoso, se dispone en el interior de una bolsa

o membrana de tamaño de poro conocido, elegido previamente según el objetivo de la

diálisis. El sistema se dispone en un recipiente conteniendo agua destilada (sistema

cerrado) o en un recipiente por donde transcurre agua corriente (sistema abierto) y se lo

deja allí 48 h, posteriormente si se dializó en sistema abierto, se lo deja en sistema

cerrado otras 24 h. Al cabo de ese tiempo, se retira la bolsa, su contenido se concentra a

presión reducida y se lo lleva a seco mediante liofilización. Así por ej. si se utiliza una

bolsa (o membrana) de tamaño de poro de 6,000 a 8,000, aquellos compuestos de menor

masa molecular atravezarán la bolsa, mientras que los más grandes quedarán en el

interior fraccionándose entonces por masa molecular. Se utiliza para separar

polisacáridos de oligo y mono que pudieran haber sido extraídos por ej. por digestión

con agua.


3- Reacciones cualitativas para la identificación de hidratos de carbono

Las pruebas colorimétricas para la determinación de hidratos de carbono se basan en la

reacción específica de estos compuestos con determinados reactivos para dar derivados

coloreados. La formación de color se toma como resultado positivo e indica la presencia

de sustancias de esta naturaleza química, mientras que la no formación de color es

indicativo de su ausencia.

Para cada prueba se recomienda utilizar un control negativo, también denominado

blanco de la reacción, en el que el reactivo se añade a agua destilada (o solvente

adecuado).

Aunque son métodos muy generales, algunas pruebas permiten discriminar entre

diferentes tipos de hidratos de carbono. Se destacan métodos de determinación de

azúcares reductores, de pentosas y hexosas, aldosas y cetosas, mono, oligo y

polisacáridos. En todos ellos el fundamento es similar, y se basa en la reacción del

carbohidrato con otro reactivo, con la formación productos coloreados que se pueden

determinar inclusive en forma cuantitativa por espectroscopía visible.

A. Reacciones de determinación de furfural e hidroximetilfurfural

Las pentosas y hexosas (tanto aldosas como cetosas) en presencia de ácidos minerales

(por ej. ácido sulfúrico) y a temperaturas elevadas sufren procesos de deshidratación

originando furfural (derivados de pentosas) o hidroximetilfurfural (derivados de

hexosas), tal y como se indica a continuación:

Fundamento. Los monosacáridos en caliente y medio muy ácido, sufren una

deshidratación que conduce a la formación de un anillo pentagonal de furfural o

hidroximetilfurfural, según se parta de pentosas o hexosas.

Los furfurales (furfural o hidroximetilfurfural) formados se combinan fácilmente con

diversos fenoles, aminas cíclicas o heterociclcos, dando reacciones / productos

coloreados.

Aunque son pruebas específicas de monosacáridos, los oligo y polisacáridos también

dan positivo, ya que en el medio ácido se hidroliza el enlace glicosídico.

Se disponen de diferentes técnicas, dependiendo del reactivo utilizado (ensayo de

Molish, con α-naftol; ensayo de la antrona; ensayo de Bial, con orcinol; ensayo de

Seliwanoff, con resorcinol).

A.1. Ensayo de Molish: reacción de furfural e hidroximetil-furfural con α-naftol, dando

lugar a derivados de color púrpura - violácea. Es una prueba general de azúcares.


A.2. Ensayo de Bial: reacción del furfural e hidroximetil-furfural con orcinol en medio

con HCl, dando lugar a derivados de color azul. Es una prueba específica de pentosas.

A.3. Ensayo de Seliwanoff: reacción del furfural e hidroximetil-furfural con resorcinol,

dando lugar a derivados de color rosa-rojo. Es una prueba específica de hexosas, no obstante las cetosas en medio ácido se deshidratan más rápidamente que las aldosas, por

lo que si bien ambos grupos pueden diferenciarse en función del tiempo que tarda en

aparecer el producto coloreado, se utiliza como prueba para cetosas.

B. Identificación de azúcares reductores por el ensayo de Fehling

Los hidratos de carbono que presentan grupos aldehídicos libres o en forma

hemiacetálica (grupos aldehídicos potenciales) no bloqueados (por ejemplo formando

parte de un enlace glicosídico), pueden ser oxidados por diferentes reactivos (ej. ión

cúprico), por lo que se les denomina azúcares reductores.


sin color azul rojo azul

Dan resultado positivo: aldehídos alifáticos y α-hidroxialdehídos.

Dan resultado negativo: aldehídos aromáticos y cetonas.

Son ejemplos de hidratos de carbono reductores la glucosa y la maltosa, y de no

reductores, el disacárido sacarosa, O-β-D-fructofuranosil-(2→1)-α-D-glucopiranósido.

Las cetosas, sufren reacciones de oxidación típicas de los aldehídos; para ello necesitan

un medio básico, ya que a valores altos de pH se produce una isomerización a la

correspondiente aldosa.

Hay diferentes métodos de determinación de azúcares reductores: Fehling, Benedict,

Barfoed, Nelson-Somogyi, entre otros. En todos ellos, el azúcar reductor es oxidado por

el catión cúprico Cu+2 en medio alcalino, con formación de óxido cuproso insoluble, lo

que da la típica coloración rojizo-amarillenta. Los iones Cu+2 se pueden mantener en

solución, formando complejos coloreados con tartratos y citratos, lo que permite la

determinación cuantitativa de los azúcares reductores.

4- Cuantificacion. Determinación del porcentaje de hidratos de carbono totales:

método del fenol – ácido sulfúrico

Fundamento teórico

El método se relaciona con la llamada Reacción de Molisch. La diferencia está dada

porque en Molisch se utiliza como reactivos - naftol en etanol al 10 % P/V y ácido

sulfúrico concentrado, mientras que en este método de cuantificación se utiliza fenol al

5 % en agua y ácido sulfúrico concentrado. Ello obedece a que una cuantificación no

podría efectuarse en la interfase generada en la reacción de Molisch, sino que requiere

que exista una única fase. El fenol en agua lo permite, el - naftol no.

La técnica requiere trabajar con una solución / dilución acuosa de la muestra que se sabe

contiene hidratos de carbono.

Para ello se debe pesar exactamente una cantidad de muestra y preparar una solución

madre (y diluciones posteriores si fuera necesario) utilizando material volumétrico

adecuado.

A partir de la solución o dilución correspondiente se toman alícuotas, al menos 3, de

0,05 ml hasta un volumen máximo de 0,5 ml, llevando a volumen final de 0,5 ml

cuando fuera necesario, con el agregado de agua destilada.

A cada alícuota se le agregan 0,5 ml de la solución acuosa al % de fenol, se agitan y se

deja caer de una sola vez sobre la zona central en la superficie, 2,5 ml de ácido sulfúrico

concentrado.

El ácido sulfúrico concentrado hidroliza (si existieran oligo o polisacáridos o glicósidos)

todas las uniones glicosídicas liberando monosacáridos, que inmediatamente por la


deshidratación intramolecular que también causa este ácido, se transforman en furfural

(en el caso de las pentosas) o hidroximetilfurfural (hexosas). Estos productos se

combinan con el fenol sulfonato originando un complejo cuyo color varía del amarillo

(pentosas y desoxiazúcares) al naranja o pardo naranja (hexosas), cuya absorbancia se

determina colorimétricamente en un espectrofotómetro a 480/482 – 490 nm.

Dado que la formación del complejo se produce in situ y debe ser rápida, el fenol debe

estar agregado y mezclado con la alícuota de la muestra, previo al agregado del ácido

sulfúrico, de tal forma que así la reacción ocurre en tiempo y forma.

Técnica. Pesar exactamente una porción del Infuso liofilizado (o de la muestra en la

cual se cuantificarán los hidratos de carbono). Retomar con agua llevando a volumen

final en un matraz de 5 ml.

Preparar una solución acuosa patrón de glucosa de 100 g/ml. También se

pueden utilizar otras sustancias estándares (gal, man por ej.).

Tomar distintas alícuotas (volúmenes de 0,05 ml a 0,45 ml) de la solución patrón

y de la solución del extracto liofilizado de la planta, y llevar cada una a volumen final

de 0,5 ml con agua destilada. Agregar a cada tubo 0,5 ml de una solución acuosa de

fenol al 5 %, agitar en el vórtex y verter sobre la superficie de cada tubo 2,5 ml de ácido

sulfúrico concentrado, UTILIZANDO GUANTES, ANTEOJOS PROTECTORES Y

CAMPANA. Luego de transcurridos 10 minutos, agitar en el vórtex y dejar enfriar 5

min más. Efectuar un blanco de reactivo con 0,5 ml de agua destilada.

Leer la absorbancia de cada tubo a 490 nm. Graficar Absorbancia versus Masa

expresada en g de azúcares totales de la sustancia patrón. Extrapolar las alícuotas de la muestra, y determinar el porcentaje de azúcares totales en el liofilizado y en la muestra

vegetal sometida a extracción.

5- Cromatografía de hidratos de carbono

Se puede realizar mediante cromatografía planar sobre papel (Whatman N° 1 o bien N°

3 MN para preparativa) o bien sobre celulosa microcristalina.

No obstante la cromatografía instrumental, fundamentalmente la Cromatografía

Gaseosa (Gas Líquido, CGL), es la que mayores ventajas ofrece para los estudios. Sin

embargo esta cromatografía utiliza como fase móvil un gas inerte (preferentemente He

aunque en análisis de rutina se utiliza N2 por ser más económico dejando el He solo para

estudios estructurales, NO USAR hidrógeno por ser peligroso y además poco

reproducible). Por ello es una cromatografía aplicable a sustancias volátiles (ej. aceites

volátiles o esenciales) y también a aquellas que pueden ser transformadas en volátiles

mediante derivatizaciones. Esto último es lo que se realiza con los hidratos de carbono

para su análisis mediante CGL.

También podría utilizarse HPLC, en este caso mediante el uso de un detector de índice

de refracción para evitar la derivatización de los hidratos de carbono o bien previa

derivatización con sustancias aromáticas para poder utilizar el detector UV y el de

arreglo de diodos (DAD).

Otra alternativa es utilizar HPLC de intercambio aniónico provista de un detector

amperométrico; en general se usa para hidratos de carbono sulfatados o conteniendo

grupos aminos. Se denomina HPAEC-PAD; se usan columnas conteniendo resinas de


intercambio y como fases móviles, soluciones alcalinas de hidróxido de sodio. En este

caso las muestras no se derivatizan. Es una metodología más costosa.

La CGL es comparativamente más apropiada porque aporta mayor resolución, mayor

sensibilidad, reproducibilidad y precisión. Como detector se usa en general el de

ionización de llama (DIL o FID); en estudios más avanzados, se puede acoplar a un

espectrómetro de masas (CGL-MS).

En todos los casos, si la muestra podría contener todo tipo de hidratos de carbono

(monosacáridos, oligo, poli) o aquellos de mayor masa molecular (oligo o

polisacáridos), se deberá hacer una hidrólisis previa del material. En el caso de que se

vaya a utilizar CGL, a continuación se deberán derivatizar las muestras. En el caso de

que solo se trate de monosacáridos se trabajará sin hidrólisis previa. En el caso de

efectuar cromatografías planares, se podrán trabajar sin hidrólisis previa tanto

monosacáridos como oligos de cadenas cortas (di, tri, tetrasacáridos).

A continuación se describen los procedimientos de rutina para analizar los hidratos de

carbono mediante cromatografía en general (puntos 1 y 2) y aquellos que permitirán los

estudios utilizando CGL.

1. Hidrólisis ácida general.

Alrededor de 3 mg de muestra se colocan en viales provistos de tapas de teflón y se

le adicionan 0,5 ml de TFA 2 M. Tras calentamiento en estufa a 121 °C durante 90 min,

los hidrolizados se evaporan a seco a presión reducida con agregados sucesivos de agua

destilada hasta la eliminación total del olor al ácido. Los residuos se dejan en un

desecador al vacío durante una noche.

NOTA. Esta metodología también se aplica a la hidrólisis de glicósidos (se verán en la

Unidad 6 de la asignatura).

2. Hidrólisis ácida para material insoluble y/o fibrilar (ej. celulosas, mananos, ácido

algínico).

Hasta 3 mg de muestra son colocados en viales provistos de tapas de teflón junto con

0,2 ml de TFA puro y llevados a estufa a 37 °C por 1 h. Luego se agregan 25 l de agua

destilada y se continúa la hidrólisis durante 1 h más a 100 °C. Finalmente se agregan

1,054 ml de agua destilada logrando así la concentración 2 M del TFA. La hidrólisis

concluirá luego de mantener los viales a 121 °C por 90 min más. Posteriormente los

hidrolizados se llevan a seco a presión reducida eliminando el ácido mediante sucesivos

lavados con agua destilada y evaporación. Los residuos así obtenidos se mantendrán en

un desecador al vacío durante una noche.

Para transformar los hidratos de carbono en derivados volátiles se trabaja en 2 etapas.

Primero se protege el carbono anomérico ya sea transformándolo en el nitrilo

correspondiente (primera parte del punto 3 que se detalla a continuación) o bien

reduciéndolo a grupo alcohol (primera parte del punto 4 que se detalla más abajo). A

continuación se peracetila el producto; en el caso de los aldononitrilos, se acetilarán las

demás posiciones que tuvieran grupos OH; en el caso de los alditoles, también se

acetilará la posición anomérica que ha sido reducicida a OH.


3. Preparación de los aldononitrilos peracetilados.

A los hidrolizados secos (1 ó 2) se les agregan 10 mg de clorhidrato de hidroxilamina

y 0,5 ml de piridina anhidra en viales cerrados, y el conjunto se lleva a estufa a 85 °C

durante 30 min. Luego de enfriados los viales, se les adicionan 0,5 ml de anhídrido

acético y se los lleva nuevamente a estufa a igual temperatura por otros 30 min. Una vez

enfriadas las soluciones, los derivados serán extraídos con 1 ml de cloroformo-agua

(1:1). Los extractos clorofórmicos se lavarán 3 veces con un 1 ml de una solución

saturada de bicarbonato de sodio, otras 2 veces con agua destilada y finalmente se

secarán con agregados de unos mg de sulfato de sodio anhidro. Separado el sulfato de

sodio, el extracto clorofórmico será evaporado a sequedad, y el residuo resultante se

disolverá en 20 l de cloroformo inmediatamente antes de inyectar en el cromatógrafo

gaseoso.

4. Preparación de los alditoles peracetilados.

Las muestras hidrolizadas y secas (2-3 mg) son disueltas en 0,5 ml de hidróxido de

amonio 1 M y se les agregan alrededor de 5 mg de borohidruro de sodio. Las mezclas se

mantienen a temperatura ambiente por al menos 2 h (preferiblemente durante toda la

noche). Posteriormente se agregan unas gotas de ácido acético diluido para destruir el

exceso de borohidruro hasta que cesó la efervescencia, y se descationizan mediante el

agregado de resina Amberlite IR-120 (H+) o Dowex 50 (H+). Una vez filtradas, las

muestras se llevan a seco en un evaporador rotatorio a presión reducida y se efectúan 5

agregados de metanol (0,5 ml cada vez) evaporando a sequedad en todos los casos para

eliminar el ácido bórico generado en forma de borato de metilo. Luego las muestras

secas se mantienen en un desecador en vacío durante una noche. Las mezclas de

alditoles serán peracetiladas en viales cerrados con 1 ml de una mezcla constituida por

anhídrido acético-piridina (1:1) en estufa a 100 °C durante 45 min. Una vez enfriados

los viales son abiertos y los derivados se extraen con 1,5 ml de cloroformo-agua (1:1).

Los extractos clorofórmicos son lavados sucesivamente con 1 ml de una solución

saturada de bicarbonato de sodio (3 veces) y con 1 ml de agua destilada (2 veces), y

finalmente, secados con sulfato de sodio anhidro y llevados a sequedad total por

eliminación del cloroformo. Los residuos secos así obtenidos se redisuelven en 20 l de cloroformo en el momento de ser inyectados en el cromatógrafo gaseoso.

5. Estudios de metilación.

En el caso de requerir estudios estructurales más específicos, esto es conocer no solo los

monosacáridos o derivados que contiene el producto sino además establecer las

posiciones en que ellos se unen (en el caso de oligo o polisacáridos), se deberá recurrir a

los estudios de metilación. Para ello primero se debe trabajar con el producto como tal,

es decir NO HIDROLIZAR; este producto será metilado, ello ocurrirá en aquellas

posiciones que no involucran uniones entre monosacáridos constituyentes ni tampoco

las que forman los hemiacetales. Una vez metilados, se hidrolizarán, se derivatizarán a

aldononitrilos o alditoles (en el caso de los productos metilados se prefiere alditoles

porque se obtiene mejor rendimiento) y se peracetilarán. Como resultado, las posiciones

libres en todo el producto antes de la hidrólisis fueron metiladas; las posiciones

involucradas en uniones no pudieron metilarse, pero luego al hidrolizar el producto

quedaron disponibles y por lo tanto se derivatizaron y se acetilaron.

Ej. el trisacárido constituido por α-D-glcp-(1→4)-α-D-glcp-(1→4)-α-D-glcp-(1→4), si

fuera sólo hidrolizado y sometido a derivatización según lo indicado en el punto 3, daría


como resultado tres unidades de gluconitrilo peracetilado en 2,3,4,5 y 6 (o en el caso de

haber preparado alditol, también se acetilaría la posición 1).

En cambio si primero fuera metilado, luego hidrolizado y derivatizado a alditol (por ser

lo que más se utiliza), daría como resultado: 1 unidad de 2,3,4,6-tetra-O-metil, 1,5-di-O-

acetil-glucosa; 1 unidad de 2,3,6-tri-O-metil, 1,4,5-tri-O-acetil-glucosa y 1 unidad de

1,2,3,6-tetra-O-metil, 4,5-di-O-acetil-glucosa. Esto es indicativo de que la primera

unidad solo tenía unión a la siguiente en posición 1, la segunda unidad estaba unida a la

primera por su posición 4 y la tercera unidad de glucosa estaba solo unida a la segunda

por su posición 4 con el carbono 1 (anomérico) libre.

NOTA. Dibujar el trisacárido en el plano con sus fórmulas cíclicas para ver con mayor

claridad el ejemplo y practicar así estructuras y posiciones de unión.

Procedimiento de metilación. Las muestras SIN HIDROLISIS PREVIA, se deben

agitar durante una noche en una solución acuosa de clorhidrato de trietilamina al 5 %. A

continuación serán dializadas (utilizando bolsas de diálisis para PM de 3000 y de 1000)

y liofilizadas. Los dializados obtenidos se llevan a seco y se retoman en

dimetilsulfóxido (conteniendo 8,4 % de cloruro de litio, p/v, en el caso de material

fibrilar), se sonican y se agitan durante 2 h. Al cabo de ese tiempo se sonican

nuevamente y se continúa la agitación por 1 h más. Posteriormente se agregan 100 mg

de hidróxido de sodio pulverizado (el pulverizado se realiza en un mortero a partir de

lentejas del álcali), se sonica la mezcla y se agita durante 1 h. El sistema se coloca en un

baño de hielo y a través de un tapón de goma y mediante una jeringa se adicionan 1-2

ml de ioduro de metilo, agitándose por 1 h nuevamente. La metilación se detendrá por el

agregado de una mezcla de cloroformo-metanol (1:1), continuando la agitación por

media hora. Esta última operación se repite en general dos veces más para mejorar el

rendimiento de la metilación, separándose mediante centrifugación los extractos

obtenidos. Los extractos clorofórmicos se reúnen, se concentran a presión reducida, se

dializan (bolsas de poro 1000 ó 3000) y se liofilizan. Posteriormente los productos

metilados liofilizados, se hidrolizan y finalmente se derivatizan a los correspondientes

acetatos de alditoles metilados.

6. Desarrollo de las cromatografías gas-líquido: se llevan a cabo en un cromatógrafo

equipado con un detector de ionización de llama (FID), con una relación de split de 45:1

hasta 90:1, utilizando nitrógeno como gas portador o bien helio en el caso de los

productos metilados.

Columnas y condiciones empleadas en general para CGL de hidratos de carbono.

Los análisis de los azúcares componentes, y las determinaciones de los azúcares

parcialmente metilados se efectúan con una columna capilar SP-2330 (Supelco) o

semejante. El flujo del gas portador más usado es de 1 ml /min; y la presión en cabeza

de columna, de 104 kPa (= 1,02 atm o 15 Psi), y de 125 kPa (= 1,23 atm o 18 Psi) para

los productos metilados.

Las condiciones de corrida empleadas pueden ser:

Programa 1: los monosacáridos derivatizados como aldononitrilos o como alditoles,

peracetilados en ambos casos, son separados en una corrida isotérmica a 220 °C, siendo

las temperaturas del inyector y del detector, 235 °C.

Programa 2: para la separación de los azúcares metilados se utiliza en general un

programa de temperaturas: 160 °C 210 °C, a 4 °C/min; y luego 210 °C 240 °C, a

5 °C/min. La temperatura del inyector y del detector es de 245 °C.


6- Elucidación estructural

- Metilación: tipo de ciclo, tipo de unión, modelos de sustitución. CGL – MS.

- RMN: configuración, tipo de unión, sustituyentes, secuencia total. Se utiliza 1H-RMN, 13C-RMN, 2D-RMN.

- FT-IR: brinda información sobre grupos funcionales, si bien no permite la elucidación

de estructuras.

COMPLEMENTO TEORICO DEL TEMA HIDRATOS DE CARBONO · Usos: se excreta como tal por vía renal, se...

Documents

Transcript of COMPLEMENTO TEORICO DEL TEMA HIDRATOS DE CARBONO · Usos: se excreta como tal por vía renal, se...