Aplicación de los emulsionantes en productos reducidos en ...

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ACTUALIZACIÓN EN NUTRICIÓN

VOL 13 - Nº 4 - DICIEMBRE 2012 ALIMENTOS

Aplicación de los emulsionantes en productos

reducidos en grasas para mejorar la calidad

nutricional de diferentes emulsiones

Use of emulsifiers in reduced-fat products to improve

the nutritional quality of different emulsions

Giraudo, M., Sánchez Tuero H., Ciaschini I., Menéndez J., Pavesi R.

Universidad Nacional de Lanús, Carrera de Ciencia y Tecnología de los Alimentos.29 de Septiembre 3901, Remedios de Escalada, Lanús, Provincia de Buenos Aires, Argentina. 054-11-6322-9200 int. 105, [email protected]

Resumen

En esta revisión se describen las distintas posibilidades relacionadas con la obtención de alimentos más saluda-bles y más nutritivos, basadas en el uso de emulsionantes particulares, para el caso de las cremas batidas lácte-as y no lácteas, los diferentes tipos de helados base láctea, las margarinas y los spreads. Se describe la nueva tec-nología lipogel.

Palabras clave: Alimentos más saludables; Uso de emulsionantes específicos; Tecnología lipogel

Use of emulsifiers in reduced-fat

products to improve the nutritional

quality of different emulsions

SUMMARY

This review describes the different possibilities related tothe production of healthier and more nutritious food,based on the use of particular emulsifiers, for dairy andnon-dairy whipped creams, different types of dairy icecream, margarine and spreads. The new technology withlipogels is also described.

Keywords: Healthier food; use of specific emulsifiers;technology with lipogels

Aplicação dos emulsionantes em

produtos com baixo teor de gordura

para melhorar a qualidade

nutricional de diferentes emulsões

RESUMO

Nesta revisão são descritas as diferentes possibilidadesrelacionadas com a obtenção de alimentos mais saudáveise mais nutritivos, baseadas no uso de emulsionantesparticulares, para o caso dos cremes batidos lácteos e nãolácteos, os diferentes tipos de sorvete base láctea, as margarinase os spreads. Descreve-se a nova tecnologia lipogel.

Palavras-chave: Alimentos mais saudáveis; Uso deemulsionantes específicos; Tecnologia lipogel

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Introducción

En el momento en que la mala nutrición y la obesidadestán incrementándose hasta el punto de representarun problema global, la industria de los alimentos seestá ocupando para mejorar la salud y la nutrición dela población. Es por ello que estos sectores están inno-vando continuamente para eliminar los componentes“dañinos” (grasas saturadas y trans, sal y azúcar) y al

mismo tiempo fortificando alimentos con principiosnutricionales como minerales, vitaminas y antioxidan-tes para crear modos de vida más saludables. El mercado de productos reducidos en calorías es alta-mente lucrativo. Por ejemplo, en Gran Bretaña sola-mente, este segmento del mercado pasó a manejar1875 millones de libras esterlinas en 2004 cuando en

SAN VOL 13 Nº4:Layout 1 07/01/2013 09:38 a.m. Página 28

APLICACIÓN DE LOS EMULSIONANTES EN PRODUCTOS REDUCIDOS EN GRASAS

PARA MEJORAR LA CALIDAD NUTRICIONAL DE DIFERENTES EMULSIONESARTÍCULO ORIGINAL

GIRAUDO, M., SÁNCHEZ TUERO H., CIASCHINI I.., MENÉNDEZ J., PAVESI R.

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el año 2000 su valor estaba en 1372 millones de lamisma moneda.Hay un continuo avance para obtener alimentos mássaludables y más nutritivos, ya que cada día son másdemandados por los consumidores. Estos productos pre-sentan una excelente performance respecto de sus pro-piedades sensoriales (textura, flavor, apariencia, etc.).El uso de emulsionantes que mejoren la estructura delos alimentos reducidos en grasa es un excelenteejemplo de muchos sistemas productivos alimenti-cios. Algunos ejemplos de ello se dan en nuevas cre-mas homogeneizadas y en helados de base no láctea,los que representan importantes innovaciones. Detodos modos, hay recientes desarrollos tales como eluso de mesofases de emulsionantes que han encon-trado aplicaciones en productos tales en helados cerograsa y spreads (productos untables).En este trabajo de revisión se citarán diversos ejem-plos, actuales o no, que representan una gran versatili-dad del uso de los emulsionantes presentes en unaformulación alimenticia de bajo contenido graso. Eltérmino emulsionante se refiere en este caso específi-camente a moléculas no proteicas derivadas de los áci-dos grasos tales como las lecitinas, monoglicéridos ysus derivados. Se describirá también la contribuciónde los emulsionantes para mejorar las estructuras delos alimentos.

Productos lácteos homogeneizados y cremas bati-das no lácteas

Los productos lácteos homogeneizados batidos seestán produciendo comercialmente desde hace másde 4 décadas. Han sido diseñados para imitar las pro-piedades organolépticas de las cremas lácteas no

homogeneizadas con aplicaciones en la cocina, en laindustria panadera, etc. En el caso particular de las for-mulaciones de cremas batidas, una de las ventajasprincipales presentes en las cremas lácteas y no lácte-as, en comparación con sus análogos lácteos nohomogeneizados, es el mejoramiento de la vida útil(por tratamiento UHT). Además, le otorgan fuertespropiedades espumantes (menos chance de separa-ción de la grasa) y especialmente la reducción del nivelgraso (reducción de contenidos de 30-40 % presenteen productos lácteos a menos de 20 % en los sistemasno lácteos). Ello se ha logrado diseñando sistemas deemulsiones con excelentes propiedades de espumadoy propiedades sensoriales adecuadas.En la figura 1 se muestra comparativamente el conte-nido calórico de cremas batidas lácteas y no lácteas.Las cremas batidas son emulsiones aireadas con valo-res de overrun típicamente entre 100-300%. La espu-ma debe poseer una buena estabilidad y no fluir.Además, debe permanecer estable al menos por unosdías sin que desarrolle maduración de la estructura dela espuma. Numerosos autores han descrito los meca-nismos (Flack, 1985; Bruhn y Bruhn, 1988; Goff, 1997;Leser y Michel, 1999, van Aken, 2001; Giraudo et al,2009).Para demostrar las funciones de los emulsionantes enel desarrollo de una crema batida, se revisarán losmecanismos de cómo se preparan las mismas. Losautores Besner y Kessler (1998) describen 3 etapas:

a) Adsorción de proteínas en la interfase aire-aguade modo de dar estabilidad inicial a las burbujas deaire presentes en la espuma. Las proteínas de laleche están generalmente presentes en las formula-ciones lácteas y no lácteas de las cremas. En el casoespecífico de las cremas lácteas, la mayoría de las


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caseínas y de las proteínas solubles del suero estánpresentes en la fase continua de la emulsión y por lotanto no adsorbidas en la interfase aceite-agua(Needs y Huitson, 1991). En este estado, el overrun essuficientemente bajo y la espuma no se sostiene porsi misma.b)Adsorción de los glóbulos grasos en la interfaseaire-agua. Durante la acción mecánica de cizalla queproduce el espumado, la débil membrana del glóbu-lo graso permite a las gotitas grasas adsorberse en lasuperficie de las burbujas de aire que previamentefueron estabilizadas por las proteínas. Ello es posibledebido a la ruptura parcial de la membrana del gló-bulo graso producida por dicho esfuerzo y que per-mite obtener una coalescencia parcial de las gotitasgrasas en contacto con las burbujas de aire. c)La adsorción de los glóbulos grasos a la superficiede la burbuja facilita la agregación de los glóbulosen la fase continua. La agregación de las gotitas y lasubsecuente formación de una red de glóbulos gra-

sos en coalescencia parcial será necesaria para pre-venir el drenaje de la espuma y la posterior estabili-dad de la crema batida. El proceso de cizalla lleva aque las gotitas grasas se acerquen en un proceso deagregación irreversible. Ver Figura 2.

La presencia de la grasa sólida dentro de la emulsiónpreviene que se produzca la coalescencia total. (Boodeet al., 1993). Ver Figura 3Una buena estructura de una crema batida precisa porun lado la adsorción de los glóbulos grasos en lasuperficie de las burbujas de la espuma. Pero tambiénla generación de una red de grasa con coalescenciaparcial y agrupada en el seno de la solución.Las cremas batidas no lácteas y los productos lácteoshomogeneizados de bajo contenido graso son formu-lados y procesados de modo de obtener una estructu-ra acorde a este mecanismo particular del batido. Lacomposición de una crema batida no láctea típica seda en la tabla 1


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En las cremas no lácteas, la grasa animal es remplaza-da por grasas vegetales, las que contienen principal-mente grasas laúricas (aceites de coco o de palma), losque proveen a la temperatura del batido sus propie-dades funcionales típicas: fusión a la temperatura de laboca y liberación del flavor correspondiente. Las cre-mas batidas no lácteas pueden proveer estructurasbatidas con propiedades organolépticas aceptables sipor lo menos contienen la mitad del contenido grasode una crema batida láctea.Los sólidos lácteos no grasos son en general leche enpolvo descremada la que se agrega parcialmente paradar el flavor lácteo a la crema. De todos modos, estossólidos también contienen las proteínas caseínas y lassolubles del suero. A diferencia de las cremas lácteas,las cremas no lácteas necesitan de un paso "extra"para la homogeneización antes de formar una emul-sión estable. Las proteínas de la leche son importantesen la formulación ya que ellas darán la estabilidad ini-cial a la emulsión durante la homogeneización. Eltamaño de las gotitas en las cremas lácteas y no lácte-as es de aproximadamente 1 μm aproximadamente, loque representa por lo menos un 25% de los valoresencontrados en las cremas lácteas no homogeneiza-das. La reducción del tamaño de la gota tambiéncorresponde a un incremento significativo en el áreasuperficial específica de la grasa.Las proteínas son esenciales para obtener una emul-sión estable durante la preparación de la crema láctea.De todos modos, la capa de proteína adsorbida ayudaa la adsorción de glóbulos grasos en la interfase aire-agua y entrega una estabilidad efectiva contra la coa-lescencia parcial producida en el proceso de batido.Para lograr la funcionalidad requerida y generarestructuras batidas adecuadas, se debe incluir en laformulación un emulsionante. Estos compuestos tie-nen muy poco efecto sobre la estabilización de laemulsión durante el proceso de homogenización (típi-camente 80ºC) en donde es menor la diferencia entrela tensión interfacial del emulsionante y la proteína.Durante el enfriamiento, un gradiente de tensióninterfacial se produce entre la proteína y el emulsio-nante obteniendo como resultado que el último des-place a la proteína de la interfase. Este desplazamien-to de la proteína adsorbida y el reemplazo por capasinterfaciales de emulsionante tiene un impacto signifi-cativo sobre la estabilidad y las propiedades funciona-

les de los sistemas emulsionados (Segall y Goff, 1999;Stanley et al, 1996; Tual et al, 2005-2006).En el caso particular de cremas batidas no lácteas, laadición de emulsionantes facilita la adsorción de losglóbulos grasos a la interfase aire-agua durante elbatido. Esto parece ser un efecto común en la mayoríade los sistemas emulsionantes y, por lo tanto, la mayo-ría de ellos contribuirá a la estabilización interfacial dela espuma.Como consecuencia, habrá una colisión entre las bur-bujas durante el trabajo mecánico y por lo tanto, losglóbulos grasos resultarán preferentemente adsorbi-dos en la interfase aire-agua. Aumentando la concen-tración del emulsionante se obtendrá que el mismo seubique en la interfase aire-agua y entonces se incre-mentará el potencial de cada gota para adsorberse enla superficie de la burbuja durante el batido. Esteaspecto particular del proceso de batido es usadofuertemente en la estabilización de las cremas enaerosol en donde los emulsionantes se usan específi-camente para promover la adsorción de los glóbulosgrasos a la interfase aire-agua, lo que dará como resul-tado una excelente estabilidad de la espuma.En el caso de las cremas batidas homogeneizadas, elagregado de emulsionantes promueve la estructurade la grasa durante el proceso de batido, algo esencialy necesario cuando se obtiene la crema. El tipo y con-centración de emulsionante puede tener un impactosignificativo en las propiedades estructurales de laemulsión: el desplazamiento de proteínas de la inter-fase aceite-agua por emulsionantes específicos puedecrear sitios activos sobre la superficie de la gotita grasade modo que se agreguen durante el trabajo mecáni-co. Es parcialmente cierto que la coalescencia parcialtoma lugar en formulaciones particulares de cremasbatidas homogeneizadas, pero este no es necesaria-mente el único tipo de acción observada durante elproceso de batido.Muchos emulsionantes alimenticios pueden desplazara las proteínas de la interfase aire-agua y por lo tantoes importante hacer notar que la composición y natu-raleza de la interfase puede variar fuertemente segúnsea el emulsionante usado.Emulsionantes con estructuras y HLB similares puedengenerar muy diferentes propiedades interfaciales ypor lo tanto diferentes batidos, pero de todos modosno se ha definido aún que tipo de emulsionante darálos mejores batidos.La composición de la interfase aceite-agua es el factormás importante para entender los batidos. Se puedeelegir un emulsionante apropiado para la formulaciónde una crema no láctea como también optimizar suconcentración y condiciones de proceso para obtenerla funcionalidad apropiada de la crema.





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El desafío actual en el caso de la industria que preparacremas no lácteas es la habilidad para producir cremascon estructuras aceptables al mismo tiempo que dis-minuya el contenido graso de las mismas. Están dispo-nibles actualmente cremas batidas con menos de 20%de fase grasa.Además, es deseable la eliminación de los triglicéridossaturados de las formulaciones y su reemplazo por tri-glicéridos insaturados con la condición de que man-tengan las propiedades texturales y el flavor similaresa la crema batida.

Helados reducidos en grasa o de bajo contenidograso

Dependiendo de la fuente consultada, los helados seestán consumiendo desde hace 300 o 700 años.Básicamente, los helados son una espuma aireadacongelada conteniendo leche, crema, azúcar y sabori-zantes agregados (en general vainilla). Su consumomundial es de 14,4 billones (109) de litros que se ven-dieron durante 2001. Hay una gran diversidad en elmercado, lo que ha llevado a la FDA a clasificar nume-rosos estándares que identifican y caracterizan loshelados según su sea formulación. Esta es la siguiente:

Helados: alimento aireado, congelado hecho a partirde una mezcla de productos lácteos conteniendo por lomenos 10 % de grasa láctea. Los podemos clasificar en:

Superpremium: helados de muy bajo overrun y altocontenido graso. Su preparación usa los ingredientesde la mejor calidad.

Premium: helados de bajo overrun y mayor conteni-do graso que los helados regulares. Se los prepara coningredientes de muy buena calidad.

Regular (estándar): tienen el overrun adecuado parael helado estándar.

Económico: presenta el overrun requerido y en gene-ral se vende a menor precio que el helado regular.

Helados reducidos en grasa: contienen mínimamen-te 25 % menos de grasa total (máximo 3 % por porciónde 125 mL) que los helados anteriormente citados.

Helados Light: contienen por lo menos un 50 %menos de grasa que los primeros o un 33 % menos decalorías que los ya citados.

Helados sin grasa: contienen menos de 0,5 gramosde grasa total por porción.

La relación entre el contenido calórico (entregado porla grasa) y la cremosidad percibida de los helados (enausencia de emulsionante) se observa en la figura 4.De todos modos, es posible formular helados con unmenor contenido graso en donde las propiedadessensoriales del helado no están comprometidas con lareducción de la grasa.Una forma de preparar helados con menor contenidograso y que mantengan su calidad es incorporandoen su formulación concentraciones bajas de emulsio-nante (0,1-0,5 %). Esta incorporación ya fue probadaen 1940. En el caso de las cremas batidas, los emulsio-nantes se agregan para mejorar la funcionalidad de lagrasa, sus atributos particulares, estabilidad de la faseaire, etc.

En la Tabla 2 se describe una típica formulación


El procesado de los helados (Giraudo et al, 2009) requie-re que el mix sea pasteurizado, homogeneizado y esta-cionado antes de su congelamiento. Antes de la homo-geneización, los ingredientes solubles en agua comolos estabilizantes, azúcares y proteínas deben estar dis-persos en la fase acuosa. Cualquier componente solubleen aceite es dispersado en la fase oleosa antes que lasdos fases se mezclen. Los emulsionantes usados en estaindustria están limitados por la legislación y son predo-minantemente monoglicéridos y en menor proporciónlos polisorbatos. Los primeros, con un bajo HLB, serándispersados en la fase oleosa mientras que los polisor-batos (de alto HLB) se dispersan en la fase acuosa.Después de la homogeneización y el estacionamiento,el mix es transferido al congelador, que es un inter-cambiador de superficie rascada que opera a – 20 º Cque, simultáneamente, inyecta aire a una presión de 2bares. El descenso de la temperatura superficial delintercambiador de calor forma los cristales de hieloque serán llevados al mix. Adicionalmente, el esfuerzode cizalla aplicado en el congelador produce la airea-ción del mix. Todo ello genera una estructura de espu-ma congelada. El helado es entonces retirado del con-gelador antes que endurezca a -30ºC (su temperaturade almacenamiento es en general -18ºC a pesar quealgunas formulaciones lo hacen en -10ºC). Las fraccio-nes volumétricas de las diferentes fases se muestranen la tabla 3 para los diferentes tipos de helados, mien-tras que la distribución de dichas fases en una micro-estructura típica del helado se observa en la figura 5.El mecanismo que explica la influencia de los emulsio-nantes sobre la microestructura es similar a los efectosobservados en las cremas batidas homogeneizadas:estos compuestos se agregan para desplazar a la pro-teína de la interfase de las gotitas grasas y ello ocurredurante el estacionamiento después de la homogeni-zación. Su presencia sobre la superficie de las gotitasemulsionadas facilita la adsorción de las mismas a lainterfase aire-agua durante el congelado.Muchos estudios se han llevado a cabo para compren-der el mecanismo en donde los glóbulos grasos quecontienen emulsionantes se pueden adherir a la inter-fase aire-agua (Zhang y Goff, 2005). Allí se explica queel emulsionante está influenciado parcialmente por laeficacia que tiene para desplazar a la proteína de la

interfase: a mayor superficie de las gotitas cubiertaspor el emulsionante, mayor será el potencial de adsor-ción a la superficie de la burbuja (Giraudo et al., 2008).Pelan et al. (1997) mostró que este desplazamiento enla interfase varía con el emulsionante usado (figura 6)y que su fuerza de desplazamiento se incrementa en elsiguiente orden: Monoglicéridos saturados < monoglicéridos insatura-dos < polisorbatos.

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Las diferencias en el desplazamiento entre los dostipos de monoglicéridos fueron atribuidas antigua-mente al arreglo estructural de los dos emulsionantesen la interfase aceite-agua. De todos modos, tambiénpodría ser debido al hecho de que los monoglicéridossaturados están disponibles para participar de lanucleación de los cristales de grasa cuando se produ-ce el enfriamiento y, por lo tanto, resultarán atrapadosen el seno de la gotita grasa antes que adsorbidos a lainterfase. Los monoglicéridos insaturados tienen unamenor temperatura de fusión que los mismos satura-dos y por lo tanto no tienden a actuar como los ante-riores (nucleadores). El hecho de que las gotitas de laemulsión conteniendo emulsionantes insaturadoscristalice a menor velocidad que aquellos que contie-nen emulsionantes saturados, puede permitir que losinsaturados se adsorban más fuertemente a la interfa-se aceite-agua y por lo tanto desplacen más proteína aconcentraciones equivalentes. Los polisorbatos sonlos más efectivos porque son solubles en agua y seadsorben a la interfase aceite-agua independiente-mente del estado interno de las gotitas grasas. La habilidad de las gotitas grasas que contienen emul-sionantes para adsorberse a la interfase aire-aguareduce el tamaño de las burbujas durante el procesa-do y por ende mejoran la estabilidad de las burbujasdurante el almacenamiento (ver figura 7 para heladoscero grasa).La inclusión de los emulsionantes en la formulaciónpuede ayudar a mejorar la estructura de la grasa cuan-do la misma hace coalescencia parcial, fenómeno queocurre en el proceso de congelado. Por lo tanto, el des-plazamiento de la proteína desde la interfase aceite-agua debilita las gotitas grasas y en consecuencia lasmismas colisionarán entre sí cuando se apliquen lasfuerzas de cizalla. Por lo tanto, este fenómeno permitela penetración de interfases en la gota grasa por la for-

mación de cristales grasos (coalescencia parcial). Porlo tanto, las diferencias entre los tipos de emulsionan-tes en función de la cantidad de grasa agregada queha sido producida durante el congelado, en concen-traciones equivalentes, será en el siguiente orden:Polisorbato 60 > monoglicérido insaturado > monogli-cérido saturado. Es decir, esto es debido en parte a la cantidad relativade proteína desplazada por cada tipo de emulsionan-te en la interfase aceite-agua. De todos modos, en elcaso específico del monoglicérido saturado existe unaconcentración óptima del emulsionante que permitealcanzar la agregación máxima de la grasa. Si los nive-les de emulsionantes saturados aumentan mucho, lasgotitas serán más estables a la agregación. Esto esposible debido a la formación de una capa cristalinade emulsionante sobre la superficie de las gotitas, lasque tienen un espesor suficiente para prevenir lapenetración de la grasa.La agregación de la grasa no es conveniente cuandose debe formar la red de grasa y, del mismo modo queen las cremas batidas (debido al menor contenidograso y a la presencia de cristales de agua que inte-rrumpen la formación de las estructuras en red), la for-mación de la estructura grasa localizada puede mejorarla resistencia al fenómeno de fusión del helado. Esto eslo mismo que ocurre cuando el helado funde, en dondepequeños agregados de grasa inhiben el drenaje delíquido a partir de la estructura de la espuma.El fenómeno de la coalescencia parcial ha sido unmodelo aceptado para explicar estos mecanismos. Detodos modos, se ha demostrado recientemente que laadición de emulsionantes puede llevar a que otras for-mas de gotas grasas se presenten y entonces aumen-ten benéficamente la calidad para el caso de los hela-dos reducidos y de baja grasa.Hay una constante necesidad de mejorar la calidad de


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los sistemas bajos en grasa y nuevos desafíos se pre-sentan tales como el remplazo de grasas saturadas enformulaciones que requieran desarrollos de nuevasaproximaciones, como también los emulsionantes pue-den contribuir a mejorar la estructura de los helados.

Helados cero grasa

El uso de emulsionantes provenientes de monoglicéri-dos saturados produce un rol específico en la mejorade los atributos sensoriales de los helados de base lác-tea cero grasa. Pero estos alimentos no llegan a gustara los consumidores.Hay dos rutas potenciales para mejorar sus propieda-des funcionales: la primera reemplazar la grasa con unsustituto no graso como son las proteínas microparti-culadas. Sus costos son mayores y no se ha logradoque los consumidores las acepten completamente. Lasegunda opción es optimizar la microestructura delhelado usando ingredientes de alta calidad. Unavariante ha sido patentada por Unilever® que incorpo-ra pequeñas cantidades (0,1-0,5 %) de monoglicéridossaturados en el mix del helado, lo que les permiteregistrar al producto como cero grasa. Este agregadoproduce una fase aire más fina comparada con el agre-gado de la proteína que se describió previamente. LaFigura 7 compara las microestructuras de los heladoscero grasa con y sin el agregado de 0,5 % del monogli-cérido saturado. La fase aire estabilizada con proteínasmuestra burbujas de aproximadamente 100 μm omayores y también se observan señales de coalescen-cia. Comparativamente, los helados conteniendoemulsionante agregado muestran una distribuciónbimodal de burbujas de aire estables con burbujas condiámetro de 50 μm o menos así como un gran núme-ro de pequeñas burbujas menores de 10 μm.La distribución bimodal observada muestra que hatenido lugar una destrucción parcial del helado. Elhecho de que se puedan aún observar burbujasmenores de 10 μm indica que estas fracciones meno-res son resistentes a una destrucción mayor. Estaspequeñas burbujas estables dan una contribuciónpositiva a las propiedades organolépticas del heladoya que funden a temperatura ambiente entregandouna sensación palatable en la boca, es decir que sepuede percibir la típica cremosidad, como también lareducción de la sensación a los cristales de hielo.La figura 7 indica también que el agregado de bajaconcentración de monoglicérido mejora fuertementela estabilidad de la estructura aireada dentro del hela-do. Los monoglicéridos saturados presentan un com-portamiento de mesofase particular en la fase acuosa.Cuando la temperatura está por debajo del puntoKrafft (indica la solubilización de un emulsionante: pordebajo del punto Krafft, el emulsionante no es lo bas-

tante soluble como para transformarse en micela) ypara bajas concentraciones de emulsionante, ellos for-man cristales del polimorfo β en el agua lo que signifi-ca que no tienen capacidad espumante. De todosmodos, un mix de helados conteniendo monoglicéri-dos forma particulados activos superficialmente debi-do a la formación de estructuras de liposomas entre laproteína láctea y el monoglicérido cuando se procedea la homogeneización. Por lo tanto, los mismos estarándisponibles para adsorberse a la interfase aire-aguadurante el proceso de congelación. Dichos particula-dos producen una gran superficie elástica a las burbu-jas, algo que no ocurre con la presencia de proteínassolas (Figura 8). En fin, entregarán la suficiente resis-tencia selectiva a la coalescencia y de este modo pre-vienen la destrucción.

Los monoglicéridos saturados resultan así los emulsio-nantes más efectivos para mejorar la estabilidad de lafase aire en los helados cero grasas. Los monoglicéri-dos insaturados también pueden formar particuladosen presencia de proteínas de la leche, llamados cubo-somas. De todos modos, se ha observado que mien-tras estos presentan actividad superficial y puedenadsorberse fácilmente a la interfase aire-agua, la elas-ticidad superficial de una interfase estabilizada por loscubosomas es considerablemente menor a la de losliposomas saturados. Y esto explica en parte porquélos emulsionantes insaturados son menos efectivospara estabilizar las espumas en ausencia de grasa. Detodos modos se debe elegir convenientemente el





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emulsionante por motivos legales: los ésteres del poli-glicerol de los monoglicéridos son excelentes estabili-zantes de espumas en la ausencia de grasa, en formasimilar a la acción de los monoglicéridos saturados,pero legalmente no están autorizados en los mercadosnorteamericanos y europeos.

Margarina Aspectos históricos

La margarina fue inventada y patentada por MègeMouriés en 1869 como resultado de una compulsanacional que solicitó el emperador Napoleón durantela crisis por la guerra franco-prusiana. Napoleón III pre-cisaba un sustituto económico de la manteca que seentregara al ejército y que permaneciera establedurante largas jornadas. Estas son sus principales ven-tajas: ofrecer un alto valor calórico y estabilidad micro-biológica durante varios meses.Pero después de 120 años, los consumidores solicitanmargarinas untables (spreads) más sanas (bajo conte-nido graso). El inventor descubrió su estructura brillan-te y la llamó margos (perla en griego).La microestructura real se dibuja en la figura 9, endonde se observa su falta de homogeneidad al micros-copio: hay una fase acuosa finamente dividida conte-nida en una fase continua de cristales grasos y aceitelíquido (Giraudo et al., 2011).

Conceptualmente se puede pensar que la margarinaes un gel relleno de gotitas de agua en una red plásti-ca (ver la microestructura al lado de la foto).La margarina es una emulsión w/o. Según sea la legis-lación particular, las margarinas estándares contienen80-82 % de grasa. Los cristales grasos presentes en la

fase continua se adsorben rápidamente a la interfaseaceite-agua durante la preparación de la pre-emulsióny cristalizan cuando se produce el enfriamiento por elfenómeno conocido como estabilización Pickering(uso de partículas sólidas con actividad superficialpara estabilizar emulsiones).El producto tiene que ser estable y seguro microbioló-gicamente durante su tiempo de vida útil.Adicionalmente, su capacidad de transferir el calordurante la cocción o durante el horneado la transfor-ma en un carrier excelente para los saborizantes solu-bles en grasas. También actúa como lubricante en laboca. Se puede retirar de la heladera y usar directa-mente sin calentarla previamente. Contiene los ácidosgrasos esenciales, las vitaminas liposolubles y es uningrediente que incorpora los compuestos solubles enlas grasas. Recientes descubrimientos ofrecen produc-tos con colesterol reducido. Finalmente, la margarinaes un ingrediente funcional en todo el mundo (Nestelet al., 2001).Durante sus 130 años de existencia, la margarina hamejorado notablemente: se han refinado los triglicéri-dos componentes (por fraccionamiento selectivo), loque mejora su percepción sensorial (menos rancidezpor eliminación de los metales de transición que pro-ducen su oxidación) y además se han diseñado blendscon curvas de fusión determinadas para ser usadas enfrituras, horno o untable sobre el pan.

Spreads con bajo y muy bajo contenido graso

A partir de 1970 comenzó la demanda de los consumi-dores para disponer de margarinas más sanas llevandoel porcentaje de grasa del 80 % al 60 % (spreads redu-cidos en grasa) y posteriormente al 40 % (spreads debajo contenido graso) en los años 80.El proceso para obtener estos spreads reducidos engrasas es el mismo que el usado para los de alto conte-nido, es decir un proceso continuo, pero cuando la faseacuosa dispersada alcanza el valor 60 % (en las de bajagrasa) se debe usar necesariamente un emulsionante.Su elección es muy importante para controlar la coa-lescencia del producto y lograr la inversión de fase delpremix a un producto continuo. El producto comienzacomo un premix de fase liquida continua que es enfria-do bajo cizalla controlada hasta que se produce la inver-sión de fase de modo de obtener una estructura plásti-ca untable. Si se producen problemas durante su manu-factura, el producto enfriado puede reprocesarse.La disminución de grasa continuó en 1990 hasta llegara un valor base de 20 %, lo que se consiguió con unemulsionante especial llamado Admul (poliricinolatode poliglicerilo): la emulsión existe como masa polié-drica en donde la presión interna para recoalescer yseparar la fase es alta.


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Afortunadamente, una concentración tan baja como0,5 % de Admul Wol es capaz de emulsionar y estabili-zar 80% de agua y 20% de aceite. La estabilidad adicio-nal se logra espesando la fase acuosa mediante biopo-límeros. De todos modos, el problema actual es hacerque la emulsión se desarme en la boca durante el pro-ceso masticatorio para que se libere su clásico saborsalado. Todo ello es un difícil compromiso ya que elprocesado, su almacenamiento y su "untabilidad" sonprocesos inestables que se deben tener en cuentadurante la masticación. Si se reemplaza el Admul Wolpor el Holy Grail se obtiene la misma estabilidad físicacon una mejor sensación bucal.Otro importante desafío es obtener la misma funcio-nalidad en los batidos, freído o "untabilidad" sobre elpan. Para las aplicaciones culinarias, la grasa es elmedio perfecto para transferir el calor durante la coc-ción ya que tiene un mayor punto de ebullición que elagua. En productos horneados, la fase grasa es crucialdurante las primeras etapas de la incorporación de airey estabilización cuando se está aireando la masamadre. Si la misma no tiene suficiente aire entrante, ladistribución del tamaño de las burbujas no será ópti-ma y, por lo tanto, la estructura de la masa no serábuena. Las grasas saturadas sólidas juegan un impor-tante rol y por lo tanto la reducción del 80% al 40% dela grasa hace perder esta propiedad funcional tanimportante. Ello se logra usando emulsionantes deltipo derivados de los monoglicéridos y también losaniónicos pueden llegar a compensar esta reducción.Adicionalmente, el uso de los primeros tiene un efectobenéfico sobre el antienvejecimiento del almidón, loque permite aumentar la vida útil de los productoshorneados (Wootton et al. 1967; Mizukoshi, 1997).Los emulsionantes usados para los productos al 60%pueden compensar la funcionalidad requerida en lacocina pero cuando su nivel llega a 40% se debeaumentar la viscosidad de la fase acuosa con biopolí-meros del tipo almidón o alginato, con la desventajaprincipal de que estos productos se queman o decola-ron durante el calentamiento. Adicionalmente, el salpi-cado de burbujas de agua durante el freído es comple-jo cuando se reduce el contenido graso. Para combatireste fenómeno se agrega lecitina para mejorar la flota-bilidad de las gotitas de agua en la interfase aire-acei-te durante el freído para que no se evaporen violenta-mente. La sal también tiene un efecto positivo en la eli-minación del fenómeno del salpicado. En la práctica, ellímite para uso culinario es el 60%.Emulsiones dobles (o/w/o) resultan atractivas desde elpunto de vista teórico cuando se pretende reducir elcontenido graso. Se presentan dos problemas prácti-cos: el procesado no es perfecto como lo es para laemulsión w/o ya que se debe proceder a una emulsifi-cación total de manera cuidadosa. Ya que la emulsifi-

cación precisa una fuerza "extra" es inevitable que laemulsión doble se rompa y por lo tanto sus rendimien-tos sean bajos. El segundo problema es la coalescenciade la fase interna durante el almacenamiento lo quelleva a reducir la estabilidad general del producto. Hayreferencias interesantes en Nisisako et al., 2005;Hitchon et al., 1999)

Spreads cero grasa (tecnología lipogel)

Es la ambición de todos los tecnólogos de alimentos elreemplazar satisfactoriamente toda la grasa pero man-teniendo las propiedades sensoriales de los alimentosde un modo aceptable. En el caso de los spreads, ali-mentos con alto contenido graso, esto representa ungran desafío técnico. Se han realizado una serie deexperiencias que incluyen la gelificación con biopolí-meros, el uso de microparticulado de proteínas, etc.Una de las mejores soluciones ha sido usar las propie-dades mesofásicas de los monoglicéridos y otrosemulsionantes en solución para diseñar estructurasbastante aceptables inclusive también desde el puntode vista de las propiedades sensoriales.La figura 10 muestra un diagrama de fase de un siste-ma de un monoglicérido. Debido a la relativa sencillezde la química de este sistema, es sorprendente cuán-tas posibilidades microestructurales están presentesen las mesofases

Sumariamente, los emulsionantes debido a sus pro-piedades anfifílicas despliegan comportamientos defase particular en solución en ausencia de grasa. Porejemplo, bajo un controlado proceso de formulación,estructuras lamelares del monoglicérido pueden sercristalizadas en estructuras agua-gel cristalino en α que





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presentan texturas muy similares a lo untuoso, inclusi-ve para concentraciones bajas de emulsionante. Losvalores típicos de emulsionante están entre 4-10%que, al ser procesados, pueden contener desde 96-90 %de agua respectivamente, con una reología plástica yuntable. Esas fases lamelares de los cristales líquidos sellaman lipogeles. Se hace notar que pequeñas cantida-des (5 %) de grasas pueden ser incorporadas.

Nutricionalmente, 1 gramo de grasa saturada es com-parable con 20 gramos de lipogel de característicasuntables y de baja carga nutricional. Esta relaciónestructura/valor nutricional no es posible con las gra-sas convencionales y con la tecnología que se disponeen la actualidad.

El principal desafío en el caso de la tecnología de loslipogeles es manipular el comportamiento de fase delos sistemas emulsionantes de modo de entregar laestructura cristalina más apropiada para una aplica-ción determinada, es decir optimizar las propiedadesreológicas del lipogel. A menudo se utilizan co-emul-sionantes (pH dependientes). De todos modos se sabeque la sal interfiere con la formación de mesofases. Se

usan por lo tanto blends de emulsionantes y al mismotiempo procesos que generan las estructuras del lipo-gel con un amplio rango de aplicaciones, no solamen-te para usar en spreads cero grasa. Además, como losmonoglicéridos tienen una base lipídica, podrán incor-porar a los mismos componentes del flavor solubles engrasa y también los colorantes que usan normalmentelas margarinas. Ya que los lipogeles contienen altosniveles de activadores superficiales, estarán aptos paraproductos como margarinas para horneado ya que losmonoglicéridos ayudan al proceso de aireación duran-te la preparación de la masa madre.Otra aplicación de los lipogeles está en la preparaciónde aderezos, mayonesas, helados, cremas batidas ypostres helados, pero las propiedades sensoriales sona menudo distintas según sea la versión obtenida.

Reforzamiento nutricional

En fin, se observa que hay cambios fundamentales en laactualidad en relación a productos más saludables, conmás contenido vitamínico, con menos contenido graso,con colesterol reducido, etc. (Upritchard et al., 2005).

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