La Trimetilglicina, conocida como betaína, es un sólido incoloro, derivado del ácido N,N-dimetilaminoacético con la fórmula (H3C)3N(+)-CH2-CO2(-).
Se Debe su nombre a su aparición en la remolacha de azúcar (Beta vulgaris).
Tomando su estructura zwitteriónica como patrón se llama a veces todos los compuestos derivados de aminoácidos con esta característica "estructuras betaínicas".
La betaína se puede obtener por reacción de ácido monocloroacético con trimetilamina:
Cl-CH2-CO2H + (H3C)3N -> (H3C)3N(+)-CH2-CO2(-) + HCl
La reacción se lleva al cabo calentando una mezcla de los productos de partida en agua.
Al comercio llega tanto como tal como en forma de su monohidrato (H3C)3N(+)-CH2-CO2H OH(-).
Aplicaciones
La betaina se encuentra en la formulación de algunos preparados tensoactivos, en formulaciones de cosméticos o en complementos de alimentación. En Medicina se utiliza como principio activo útil en el metabolismo humano. Se halla encuadrado dentro del grupo ATC A16 del código internacional ATC,en concreto con el código A16AA06.
Además tiene una aplicación biotecnológica en los laboratorios de biología molecular, usándose habitualmente como complemento en las reacciones en cadena de la polimerasa, mejorando el rendimiento de la reacción.
Se está investigando su aplicación en sistemas de transferencia de energía térmica.
Toxicología y bioquímica
La betaína está envuelta en algunos procesos bioquímicos de transferencia del grupo metilo. Se forma en el organismo por oxidación de la quinolina (H3C)3N(+)-CH2-CH2-OH).
En los animales la betaína, aparte de transferir grupos metilo, también sirve como sustancia protectora de la presión osmótica. En el engorde de los cerdos se aprovecha que la betaína influye sobre las hormonas que regulan el crecimiento, fomentando la formación de proteínas y favoreciendo la metabolización de las grasas. Además se reduce la excrementación de compuestos nitrogenados.
También en la piscifactoría, especialmente en el engorde y la pesca de las carpas, se utiliza este producto.
Formas
La vitamina E existe en al menos 16 diferentes formas, cuatro tocoferoles, cuatro tocomonoenoles, cuatro tocotrienoles y cuatro. Todos incluyen un anillo cromanol (d), con un hidroxilo que puede donar un átomo de hidrógeno para reducir radicales libres y una Cadena lateral hidrofóbica que permite la penetración en membranas biológicas.
Los tocoferoles, tocomonoenoles y tocotrienoles se dan tanto en formas alfa, beta, gamma, determinadas por el número y la posición de grupos metil en el anillo de cromanol.
Los tocotrienoles tienen la misma estructura de metilo en el anillo y la misma notación metil de letras griegas, pero se diferencian de los tocoferoles análogos por la presencia de tres dobles enlaces en la cadena lateral hidrofóbica.
La insaturación de las colas da tocotrienoles les da a los tocotrienoles un único carbono estereoisómero (y por tanto dos isómeros posibles por fórmula estructural, uno de los cuales se produce naturalmente), mientras que los tocoferoles tienen 3 centros (y ocho posibles estereoisómeros por fórmula estructural, una vez más sólo uno de los cuales se produce naturalmente).
Cada forma tiene actividad biológica ligeramente diferente.1 En general, los l-isómeros antinaturales de tocotrienoles carecen de casi toda actividad de vitamina, y también la mitad de los posibles 8 isómeros de los tocoferoles (aquellos con quiralidad 2S en el cruce de anillo-cola) carecen de actividad de vitamínica.
De los estereoisómeros que mantienen actividad, metilación aumentada, especialmente metilación total a la forma de alpha, aumenta la actividad de la vitamina. En tocoferoles, esto es debido a la preferencia de la proteína tocofrol (en inglés tocophrol) para la forma alfa-tocoferol de la vitamina.
El α-Tocoferol (denominado también como alfa-tocoferol, e incluso a-tocoferol en caso de problemas con caracteres griegos) es un antioxidante de origen natural de la familia de los tocoferoles.4 cuando se refiere a la forma natural es el estereoisómero dextrógiro denominado D-Alfa-tocoferol, mientras que el sintético es el DL-Alfa-Tocoferol.
Cuando se emplea en la industria alimentaria se suele codificar como: "E 307". El α-Tocopherol es considerado una forma de vitamina E que se absorbe y se acumula en el cuerpo humano.
Propiedades
El alfa-tocoferol es un antioxidante que posee la propiedad de proteger a los ácidos grasos poliinsaturados de las membranas y otras estructuras celulares de la peroxidación lipídica. Por ello, es la forma de vitamina E que preferentemente se absorbe y acumula en los seres humanos.6 La medición de la actividad de "vitamina E" en Unidades Internacionales (UI) se basa en la mejora de fertilidad en la prevención de abortos espontáneos en ratas embarazadas en relación al alpha-tocoferol.
Es muy poco soluble en agua, alcanzando mayores grados de solubilidad en aceites. En forma sintética, como aditivo alimentario, lleva el número E E-307.
γ-Tocoferol (gamma-tocopherol) es otra de las 4 formas naturales de tocoferol (y por tanto una de las 8 formas naturales de Vitamina E), con fórmula C28H48O2. En forma sintética es el aditivo antioxidante E 308.
δ-Tocoferol (delta-tocoferol) es otra de las 4 formas naturales de tocoferol (y por tanto una de las 8 formas naturales de Vitamina E), con fórmula C27H46O2. En forma sintética es el aditivo E 309.
Estructura química de los tocoferoles
Aunque la forma mono metilada ddd-gamma-tocoferol es la forma más frecuente de la vitamina E en aceites, hay pruebas de que las ratas pueden metilar esta forma a la alfa-tocoferol preferida, ya que varias generaciones de ratas de laboratorio mantenían ciertos niveles de alfa-tocoferol en sus tejidos, incluso cuando se alimentaban sólo de gamma tocoferol a lo largo de sus vidas.
Hay tres centros estereogénicos en el alfa-tocoferol, así que esta es una molécula quiral.10 Los ocho estereoisómeros de alpha-tocoferol difieren en la disposición de los grupos alrededor de estos estereocentros. En la imagen de tocoferol RRR-alpha-tocopherol de más abajo, tres estereocentros están en forma R.
Sin embargo, si el centro de los tres estereocentros fuese cambiado (por lo que el hidrógeno ahora estaría apuntando hacia abajo y el grupo de metilo apuntando hacia arriba), se convertiría en la estructura de tocoferol RSR-alpha-tocopherol. RSR-alfa-tocopherol y RRR-alfa-tocoferol son imágenes de espejo la una de la otra. Estos estereoisómeros pueden también ser nombrados en una nomenclatura alternativa más antigua, donde los estereocentros están bien en la forma d o l.
estereoisomería RRR del alfa-tocoferol, las bandas alrededor de los estereocrentros se muestran como líneas discontinuas (hacia abajo) o cuñas (hacia arriba).
1 IU de tocoferol se define como los X miligramos de RRR-alfa-tocoferol (antes llamado d-alfa-tocoferol o a veces ddd-alfa-tocoferol). IU se define también como una mezcla en igualdad de los 8 estereoisómeros, la cual es una mezcla racémica llamada acetato tocoferil. Esta mezcla de estereoisómeros se llama a menudo acetato dl-alfa-tocoferil, a pesar de que más precisamente es acetato dl, dl,dl-alfa-tocoferyl.
Sin embargo, IU de esta mezcla racémica no es considerada actualmente equivalente a 1 IU de (RRR) a-tocoferol natural, y el Institute of Medicine y la USDA ahora convierten las IUs de la mezcla racémica a milligramos de RRR equivalente usando la equivalencia 1 IU de mezcla racémica = 0,45 "milligramoss de a-tocoferol".
Usos de los tocoferoles
La función principal de las diferentes variantes de tocoferol es la antioxidante, propia de la vitamina E, por lo cual se deben tomar alimentos que las contengan, o suplementos artificiales. Estos últimos pueden ser total o parcialmente sintéticos. La Vitamina E en suplementos es generalmente vendida como alfa-tocoferil acetato, con una mezcla de ocho estereoisómeros.
En esta mezcla, una molécula de alfa-tocoferol en ocho moléculas en forma de tocoferol RRR-alfa-(12,5% del total).una forma que protege su capacidad para funcionar como un antioxidante. La vitamina E es etiquetada siempre en las etiquetas simplemente como dl-tocoferol o acetato de dl-tocopheryl, a pesar de que es (si se escribiese completa) realmente dl, dl,dl-tocopherol.
La forma sintética es etiquetada "D, L" mientras que la forma natural es etiquetada "D". La forma sintética sólo es la mitad de activa que la forma natural.13 La forma sintética, dl, dl,dl-alpha ("dl-alpha") no es tan activa como la forma natural ddd-alpha ("d") tocoferol.
Esto es debido principalmente a la actividad reducida de vitamina de los 4 estereoisómeros posibles que están representados por los enantiómeros l o S en el primer estereocentro (una configuración s o l entre el Anillo cromanol y la cola, es decir, los estereoisómeros SRR, SRS, RSS y SSS). Los siguientes aditivos alimentarios son formas comunes de tocoferol agregada a los productos alimentarios que se denotan mediante Número E:
E 306: Extracto rico en tocoferol
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