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Jarabe de maíz con alto contenido de fructosa; a propósito de los cambios de hábitos alimentarios

Jeanette Pardío López

El estudio del metabolismo de la fructosa ha despertado interés en la literatura científica a raíz del uso del jarabe de maíz con alto contenido de fructosa (JMACF) por parte de la industria de alimentos y bebidas, en lugar del uso de la sacarosa como sucedía años atrás.(1)  Así, a partir del consumo excesivo de este edulcorante con valor energético, en especial por la población estadounidense, surge la relevancia de entender mejor la ruta metabólica que sigue la fructosa en el cuerpo humano. Al respecto, varios autores han observado que la fructosa, a diferencia de la glucosa, da lugar con mayor facilidad a la síntesis de triacilgliceroles, propiciando de esta manera efectos metabólicos adversos para la salud, entre ellos, la acumulación de tejido adiposo.(1) 

Si bien lo anterior es cierto, también lo es que con frecuencia se encuentra en la literatura científica el uso incorrecto de los términos fructosa y JMACF, ya que en una buena parte de los casos se utilizan indistintamente suponiendo que son sinónimos, lo cual dificulta la tarea de comprender los efectos metabólicos de cada uno de ellos.(2) 

La fructosa, llamada también levulosa, es un monosacárido que se encuentra en cantidades importantes en la miel y en las frutas secas, en menor proporción en las frutas frescas y de manera casi irrelevante en algunas verduras; de ahí que el contenido de fructosa en frutas y verduras contribuye poco al consumo total de hidratos de carbono simples.(3)

Tanto la glucosa como la fructosa comparten la misma fórmula química (C6H1206), pero presentan estructuras moleculares distintas.(4)  La diferencia radica en la posición que ocupa el oxígeno carbonílico (C=0) en la molécula.  Esto es, todos los átomos de carbono que constituyen a los monosacáridos, excepto uno, contienen un grupo hidroxilo (-OH) y el átomo de carbono restante tiene unido un oxígeno carbonílico (C=0); si este oxígeno está en el extremo de la cadena molecular (es decir, en el carbono 1) se trata de un grupo aldehído y el monosacárido pertenece entonces al grupo de las aldosas.  Por el contrario, si el C=0 está en cualquier otra posición de la molécula se trata de una cetona y el monosacárido pertenece al grupo de las cetosas.  La glucosa es una aldosa, en tanto que la fructosa es una cetosa.  Por su parte, considerando el número de átomos de carbono, la glucosa es una aldohexosa (es decir, un aldehído de seis átomos de carbono) y la fructosa es una cetohexosa (es decir, una cetona de seis átomos de carbono).

El hecho de que estos monosacáridos discrepen entre sí en su estructura molecular conlleva a que también difieran en sus características físicas (dulzura y solubilidad), químicas (caramelización),(1, 3) biológicas (preservación, fermentación) y bioquímicas (rutas metabólicas).

En cuanto a la dulzura se puede decir que la fructosa es la más dulce de todos los hidratos de carbono (incluyendo a la propia glucosa), mientras que la galactosa aporta sólo una tercera parte de la dulzura de la fructosa, así la fructosa tiene un grado de dulzura de 117, en tanto que la glucosa uno de 67 grados.   

Por lo que toca a las diferencias  metabólicas entre la glucosa y la fructosa, motivo principal del debate sobre el consumo excesivo del JMACF,(4) se puede decir que  la absorción de la glucosa se encuentra regulada por la hormona insulina, en tanto que  la fructosa se absorbe por medio de un cotransportador (Glut-5) que no depende de la insulina, lo que permite que sea absorbida en el intestino delgado  rápidamente (casi a la mitad de la velocidad que la glucosa), de ahí que pasa de manera casi inmediata al hígado para ser metabolizada.  Esta forma de absorción mejora la respuesta glucémica, es decir, no eleva la concentración de glucosa en la sangre en comparación de la que se presenta con el consumo de cargas de glucosa.  Por esta razón durante los años setenta se pensaba que el consumo de fructosa podía ser una buena alternativa para el paciente diabético.   Actualmente se ha cuestionado esta alternativa debido a los efectos adversos que se han observado por su consumo excesivo.

Ya en el hígado, la fructosa se integra a una ruta metabólica distinta a la de la glucosa; la fructosa es fosforilada por la enzima fructoquinasa para transformarse en  fructosa-1 fosfato, la cual se escinde  a su vez  en  dos moléculas: gliceraldehído y fosfato de dihidroxiacetona.  Esta última puede integrarse a tres rutas metabólicas:(5)

  1. Convertirse en fructosa 1,6 difosfato, es decir, integrarse a la gluconeogénesis.
  2. Convertirse a gliceraldehído-3- fosfato, es decir, integrarse a la glicólisis, y
  3. Convertirse en glicerol-3-fosfato, precursor primordial de los triacilglicéridos.

Si bien a partir de la glucosa también se sintetizan acil-gliceroles, no lo hacen con la misma facilidad que a partir de la fructosa.  La glucosa antes de integrarse a esta ruta depende de las prioridades del cuerpo humano, es decir, convertirse en glucógeno o bien seguir la ruta de la glucólisis en el caso de que la energía no se encuentre asequible.  En otras palabras, la glucosa es regulada por la enzima fosfofructoquinasa, la cual inhibe o no (según las necesidades del cuerpo) la ruta metabólica de la glicólisis, en tanto que la fructosa no es regulada por esta enzima, de ahí la facilidad con la que puede llegar a formar triacilgliceroles.  Se dice, entonces, que la fructosa es un monosacárido más lipógenico que la glucosa.(6-9)

El hecho de que la fructosa no dependa de la insulina para su absorción propicia que las concentraciones plasmáticas de insulina y leptina sean bajas después de consumir cargas de fructosa.  Lo anterior tiene consecuencias importantes ya que estas hormonas ayudan a regular el apetito y su reducción produce mayor hiperfagia en el individuo, lo cual pudiera favorecer a un mayor consumo de alimentos.

Otro efecto metabólico relacionado con el consumo excesivo de fructosa es la hiperuricemia.  Algunos autores sugieren que la administración intravenosa de 0.5 gramos de fructosa por kilogramo de peso es suficiente para generar  hiperuricemia.  Se ha observado que la glucosa, a diferencia de la fructosa, no aumenta las concentraciones de ácido úrico.  Esto es relevante dado que la  hiperuricemia predice el desarrollo de hipertensión arterial y vasoconstricción renal, entre otras enfermedades.

La razón por la cual la fructosa conlleva al incremento de ácido úrico se debe básicamente a que las enzimas que participan en la conversión de fructosa a fructosa-1 fosfato, y de gliceraldehido a gliceraldehído-3- fosfato secuestran una cantidad importante de fosfatos y ATP para llevar a cabo estas reacciones, dejando de esta manera poco material para la síntesis de ácido adenílico (AMP), el cual requiere de un exceso de ATP para su producción.  El principal precursor del AMP es el ácido inosínico (IMP).  El hecho de el IMP no pueda sintetizar el AMP, propicia que las concentraciones de inosina aumenten, la cual a su vez sigue la ruta de la formación del ácido úrico vía hipoxantina y xantina.

Un último punto a resaltar sobre las discrepancias entre la fructosa y la glucosa, es que el cuerpo humano muestra cierta preferencia por la glucosa ya que el cotransportador Glut-5 está ausente en las células beta pancreáticas y en el cerebro, lo cual limita la entrada de la fructosa en estos tejidos.

El JMACF, por su parte, es un edulcorante líquido que se produce industrialmente desde 1968 por medio de un proceso enzimático que consiste en transformar la dextrosa de la fécula de maíz en una mezcla de fructosa y glucosa libres.  La fécula (almidón) es la principal reserva de energía de los vegetales que la utilizan para la germinación de las semillas.  En el caso del maíz esta reserva representa el 61% de su peso total; proporción suficiente para rendir durante el proceso de manufactura.  Aunque en mucho menor proporción, otros cereales como el arroz y el trigo o tubérculos como la papa y la yuca, también se utilizan para la producción del JMACF.  El contenido de fructosa del JMACF varía de acuerdo con la cantidad de agua que se le agrega, así puede variar desde un 42% hasta un 90%.   El JMACF que contiene 55% de fructosa (JMACF-55) se utiliza casi exclusivamente para la preparación de bebidas industrializadas y helados, en tanto que el que contiene 42% (JMACF-42) se utiliza para endulzar frutas enlatadas, condimentos, productos de panadería y confitería, yogures, entre muchos otros.  Finalmente, el que contiene concentraciones al 90% se produce en forma de cristales y se usa para endulzar frutas cristalizadas. 

Las concentraciones de JMACF al 42% y 55% contienen casi las mismas proporciones de fructosa y dextrosa que la sacarosa, sin embargo, en el caso del JMACF estos azúcares se encuentran como monosacáridos, mientras que en la sacarosa las moléculas están unidas.  Al respecto vale la pena recordar que la sacarosa, conocida también como sucrosa, azúcar común o azúcar de mesa, es un disacárido formado por glucosa y fructosa. 

El que en el JMACF tanto la fructosa como la dextrosa se encuentren como monosacáridos proporciona varias ventajas a la industria de alimentos y bebidas.  Por ejemplo, las papilas gustativas perciben más rápido la dulzura de la fructosa que la de la sacarosa.  Esto se debe a que el JMACF propicia mayor presión osmótica que la sacarosa precisamente porque tiene dos moléculas.  Esta presión hace que los receptores de sabores dulces actúen más rápidamente.  Por otro lado, la fructosa libre es higroscópica, lo que quiere decir que absorbe la humedad del ambiente más rápidamente que en la sacarosa, con lo cual se convierte en un excelente humectante.  Esta propiedad mejora la textura de los alimentos y prolonga su vida.  Así mismo, la fructosa es excelente para llevar a cabo la clásica reacción de Maillard así como el proceso de gelatinización, de ahí que en el campo de la panadería su uso es de mucha utilidad.    Estas, entre muchas otras ventajas han hecho que las industrias de alimentos y bebidas, principalmente las estadounidenses, reemplacen el uso de edulcorantes como la sacarosa por el JMACF.   Así que, no es de extrañarse que helados, chocolates, bebidas carbonatadas y no carbonatadas, jaleas, mermeladas, gelatinas, aderezos, yogures, frutas congeladas, productos enlatados y horneados, por ejemplo, sean endulzados con JMACF.

En cuanto a las cifras de consumo, muchos autores han señalado en la literatura científica que el consumo total de fructosa se ha mantenido estable en los últimos diez años y que la introducción del JMACF no ha propiciado aumentos en su consumo.  Lo anterior parte de la premisa de que el JMACF ha venido a sustituir a la sacarosa; disacárido que como ya se mencionó contiene casi la misma proporción de fructosa que el JMACF.  Según estos autores, debido a esta  similitud no tendría por qué haber cambios en el consumo de fructosa. El que ambos tengan proporciones semejantes de fructosa y glucosa no es lo que está en discusión, lo que está en juego es el aumento en el consumo de la fructosa libre.   Para 1980 el consumo de JMACF en la población estadounidense mayor de dos años de edad era menos de 30 gramos per-cápita al día, en tanto que para el año 2000 aumentó a 92 gramos per-cápita al día.  Esta última cifra representa el 42% del total de energía proveniente de edulcorantes energéticos.  A la luz de estos datos difícilmente se puede pensar que el consumo de fructosa libre no ha ido en aumento.

El consumo excesivo del JMACF ha sido motivo de debate científico en los últimos años.  A raíz de los hallazgos sobre la fructosa, varios autores han señalado al JMACF como uno de los principales responsables del desarrollo de la obesidad en la población estadounidense y mundial.(10) (11) Según estos autores el incremento dramático de esta enfermedad coincide con el aumento en el consumo del JMACF.  Por su parte, el Centro de Alimentos, Nutrición y Agricultura sostiene que no existen pruebas científicas contundentes que demuestren que el JMACF propicia, por sí mismo, el desarrollo de la obesidad, o bien, que propicie mayor obesidad de la que lo hace cualquier otra fuente de energía.  Los que defienden esta vertiente señalan que:

  • La literatura científica presenta confusión en el manejo de los términos; con frecuencia los investigadores utilizan de manera indistinta los términos de fructosa, JMACF, azúcares añadidos y bebidas azucaradas.
  • Una buena parte de los estudios que han observado efectos colaterales con el consumo de fructosa se han llevado a cabo con fructosa libre y sólo algunos con JMACF.
  •  Las investigaciones que muestran una relación significativamente estadística entre la obesidad y el consumo de JMACF incluyen muestras pequeñas de individuos, lo cual no las hace representativas de una población.
  • No hay suficientes estudios que comparen la respuesta metabólica entre JMACF versus sacarosa como para enjuiciar únicamente el consumo de JMACF.
  • Falta entender mejor el metabolismo del JMACF y dejar de suponer que necesariamente su comportamiento es igual al de la fructosa libre.   En este sentido, por ejemplo, se han detectado en la literatura científica investigaciones recientes sobre la saciedad que propicia la sacarosa y el  JMACF.   Si tomamos en consideración los hallazgos ya mencionados con anterioridad sobre la fructosa libre, se esperaría que el JMACF fuera menos saciable.  Sin embargo, los autores de estas investigaciones no observaron diferencias significativas entre estos edulcorantes.  Estos resultados deben tomarse como una primera aproximación ya que se llevaron a cabo en muestras de individuos pequeñas.

En consonancia con este último grupo, la Food and Drug Administration (FDA) menciona que las alteraciones metabólicas que produce la fructosa no son exclusivas de este azúcar.  Su postura es, por lo tanto, moderar el consumo de cualquier hidrato de carbono simple.  Por su parte, la American Dietetic Association (ADA) sugiere que es posible disfrutar del consumo de edulcorantes con valor energético sin esperar riesgos en la salud, siempre y cuando se consuman de acuerdo con las Guías Alimentarias, es decir, hasta 10% del total de hidratos de carbono.  Sostiene también que el JMACF propicia hipertrigliceridemia en sujetos que presentan mayor disposición a desarrollarla.  En contraparte con lo anterior los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC, por sus siglas en ingles) han documentado que niños que consumen frecuentemente JMACF son más propensos a presentar alergias en comparación con los niños que no consumen el JMACF.(12-14)  Estos autores citan el llamado proceso de la mala absorción de la fructosa como factor de riesgo para el desarrollo de alergias.  De manera interesante, estos mismos autores sugieren que después de un tiempo de consumo de JMACF las alergias desaparecen, pareciera ser que el organismo comienza a desarrollar cierta aceptación a los conservadores que contiene el JMACF, propiciando así menores alergias.  En este mismo sentido, otros estudios realizados con el mismo objetivo, no han encontrado una asociación entre el consumo de JMACF y la presencia de alergias.(15, 16)

Es un hecho que el consumo de azúcares añadidos que se observa mundialmente es alarmante.  Entre 1962 y 2000 el consumo de edulcorantes con valor energético per-cápita aumentó a nivel mundial del 9.5% al 11% del consumo energético total diario.  Este último valor representa el 18% del consumo total de hidratos de carbono y 306 kcal diarias per-cápita, mientras que en 1962 este consumo representaba 232 kcal diarias per-cápita.

Considerando el contexto de la obesidad y la diabetes, enfermedades que despiertan una enorme preocupación a escala mundial, el escenario anterior obliga a ubicar en su justa dimensión los puntos de relevancia.  Es cierto que existen evidencias sobre los efectos negativos que propicia el consumo del JMACF,(10, 17) sin embargo, también es cierto que falta comprender de mejor manera los efectos de este edulcorante energético en comparación con los observados con la fructosa libre.  Es cierto, también, que el consumo excesivo de hidratos de carbono simples, ya sea que éstos provengan del JMACF o bien de la sacarosa, son un factor de riesgo para el desarrollo de la obesidad y diabetes mellitus, por mencionar solo algunas enfermedades.(18)  La realidad es que cualquier persona debería de consumir mucho menos hidratos de carbono simples, incluso en general prescindir de ellos.  La obesidad y la diabetes mellitus son el reflejo de un sinnúmero de factores que de no atenderse cada uno de ellos, difícilmente podremos hacerles frente.  El apego al sedentarismo, a una dieta alta en densidad energética,(19) a desórdenes en los horarios de consumo, a porciones desproporcionadas,(20, 21) entre otras, deberán ser motivo de cambios radicales, de no ser así seguiremos en un escenario en donde estas enfermedades seguirán siendo prácticamente irreversibles.(22, 23)

Por último, es importante dejar en claro que los hallazgos anteriormente descritos sobre la fructosa no se han encontrado con el consumo de frutas y verduras.  Estos alimentos contienen cantidades pequeñas de fructosa en comparación de las que contiene el JMACF, además de ser fuentes importantes de fibra.  Propiedades que generan respuestas metabólicas muy distintas a las ya mencionadas. 

Referencias bibliográficas

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