¿Qué es la trehalosa?
La trehalosa es un disacárido, formado por dos α-D-glucosas, que se encuentra en muchos insectos, hongos y microorganismos, pero que no puede ser sintetizado por los vertebrados. Al igual que la sacarosa, es un disacárido no reductor y puede formar cristales simples.
La trehalosa es un carbohidrato con poco poder edulcorante, muy soluble en agua y utilizado como fuente de energía y para la formación del exoesqueleto de quitina en muchos insectos. Forma parte de las membranas celulares de varios insectos y microorganismos, quienes la sintetizan.
Se utiliza en la industria de los alimentos como estabilizante y humectante. Está presente en el jugo de caña de azúcar como producto formado después del corte de la caña, y es particularmente estable al calentamiento y al medio ácido.
En el intestino humano, por efecto de la enzima trehalasa (presente en las vellosidades del intestino delgado), la trehalosa se descompone en glucosa, la cual se absorbe junto con el sodio. La ausencia de trehalasa produce intolerancia a los champiñones.
Características de la trehalosa
– Descubrimiento. La trehalosa fue descrita por primera vez por Wiggers en 1832 como un azúcar desconocido presente en el cornezuelo del centeno (Claviceps purpurea), un hongo venenoso. Posteriormente, Berthelot la encontró en los capullos de un escarabajo denominado Larinus Maculata, comúnmente llamado trehala. De allí se origina el nombre de trehalosa.
– No reductor. A diferencia de otros azúcares como la glucosa, la trehalosa no es un azúcar reductor. Esto significa que no participa en reacciones de Maillard, que son reacciones de caramelización y pardeamiento en la industria alimentaria.
– Ubicación. Está ampliamente distribuida en plantas, levaduras, insectos, hongos y bacterias, pero no se encuentra en los vertebrados.
– Estabilidad. Es altamente estable frente a altas temperaturas, pH extremos y procesos de deshidratación, por ello, es muy útil en aplicaciones industriales y biotecnológicas.
Estructura de la trehalosa
Biosíntesis
Existen cinco vías principales para la biosíntesis de la trehalosa, de las cuales tres son las más comunes. La primera fue descrita en levaduras e involucra la condensación de UDP-glucosa y glucosa 6-fosfato por la glucosiltransferasa trehalosa 6-fosfato sintetasa, para producir trehalosa 6-fosfato e hidrolizar los ésteres de ácido fosfórico por la trehalosa 6-fosfato fosfatasa.
La segunda vía fue descrita por primera vez en las especies del género Pimelobacter e implica la transformación de la maltosa en trehalosa, reacción catalizada por la enzima trehalosa sintetasa, una transglucosidasa.
La tercera ruta se ha descrito en distintos géneros de procariotas, e implica la isomerización e hidrólisis del residuo terminal de maltosa de un malto-oligosacárido por la acción de una serie de enzimas para producir trehalosa.
Mientras la mayor parte de los organismos solo utilizan una de estas vías para la formación de trehalosa, las micobacterias y corinebacterias utilizan las tres vías para la síntesis de trehalosa.
La trehalosa es hidrolizada por un glucósido hidrolasa llamado trehalasa. Como los vertebrados no sintetizan trehalosa, esta se consigue en el intestino al ser ingerida y es hidrolizada por la trehalasa.
Industrialmente, la trehalosa se sintetiza enzimáticamente a partir de un sustrato de almidón de maíz con las enzimas malto-oligosil-trehalosa sintetasa y la malto-oligosil-trehalosa hidroxilasa, provenientes del Arthrobacter ramosus.
Funciones de la trehalosa
- Reserva de energía. Algunos organismos utilizan la trehalosa como una forma de almacenar energía fácilmente accesible cuando se requiere. Por ejemplo, en insectos, la trehalosa sirve como una fuente de energía rápida durante períodos de actividad intensa, como el vuelo.
- Protección contra la desecación. En organismos desecantes, como ciertos microorganismos y huevos de algunos animales, la trehalosa ayuda a proteger las células contra la desecación al formar una matriz vítrea alrededor de las estructuras celulares, preservando su integridad.
- Resistencia al estrés. Actúa como agente de protección contra el estrés en organismos que experimentan condiciones extremas, como sequedad, calor, frío y salinidad, ayudando a proteger la estructura y la función celular durante estos períodos hostiles.
- Protección de biomoléculas. En muchos organismos, la trehalosa protege a las proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y otras biomoléculas de daños causados por condiciones extremas, como deshidratación, congelación o radiación ultravioleta.
- Regulación metabólica. En ciertos organismos, desempeña un papel importante en la regulación metabólica, actuando como señalizador para controlar procesos fisiológicos, como la síntesis de glicógeno y la actividad enzimática.
Funciones en la industria
En la industria alimentaria se utiliza como agente estabilizante y humectante, siendo posible encontrarla en las bebidas lácteas saborizadas, tés fríos, productos procesados basados en pescado o productos en polvo. También tiene aplicaciones en la industria farmacéutica.
Se utiliza para proteger los alimentos congelados y, al ser estable a los cambios de temperatura, para evitar el cambio de color oscuro de las bebidas. También se usa para suprimir olores.
Por su gran poder humectante y su función protectora para las proteínas, se incluye en muchos productos destinados al cuidado de la piel y el cabello.
Industrialmente, también se usa como edulcorante en sustitución del azúcar en dulcerías y panificadoras, chocolatería y bebidas alcohólicas.
Funciones biológicas experimentales
En experimentos con animales, algunos estudios han demostrado que la trehalosa es capaz de activar un gen (aloxe 3) que mejora la sensibilidad a la insulina, reduce la glucosa hepática y aumenta el metabolismo de las grasas. Estas investigaciones parecen ser prometedoras en el futuro para el tratamiento de la obesidad, el hígado graso y la diabetes tipo II.
Otros trabajos han mostrado algunos beneficios del uso de trehalosa en animales en experimentación, como es el aumento de la actividad de los macrófagos para reducir las placas ateromatosas y así “limpiar las arterias”.
Estos datos son muy importantes, pues permitirán, en un futuro, incidir efectivamente en la prevención de algunas enfermedades cardiovasculares muy frecuentes.
Referencias
- Crowe, J., Crowe, L., & Chapman, D. Preservation of membranes in anhydrobiotic organisms: the role of trehalose. Science.
- Elbein, A., Pan, Y., Pastuszak, I., & Carroll, D. New insights on trehalose: a multifunctional molecule. Glycobiology.
- Finch, P. Carbohydrates: Structures, Syntheses and Dynamics. London, UK: Springer-Science+Business Media.
- Stick, R. Carbohydrates. The Sweet Molecules of Life. Academic Press.
- Stick, R., & Williams, S. Carbohydrates: The Essential Molecules of Life (2nd ed.). Elsevier.