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GRASAS Y ACEITES COMESTIBLES
Gilma Beatriz Medina Montoya
Departamento de Alimentos
Facultad de Química Farmacéutica
FUNCION:
ENERGETICA: Aporte de calorías.
• Aislamiento contra el frío.
TRANSPORTE: Favorecen absorción de Ca.
Vehículo de nutrientes liposolubles
ESTRUCTURAL: Hace parte de la membrana celular.
• Forman parte de los órganos sensoriales .
PROTECTORA: Formación de tejido adiposo.
Absorción de impactos.
REGULADORA: Regulación de las actividades celulares por acción de las
hormonas.
ORIGEN
VEGETAL
Nuez de palma
Semilla de algodón
Semillas de maní
Germen de maíz
Fruto de olivo
Capa fibrosa del fruto de la palma
Semilla de soya
Semillas de girasol
Canola
ANIMAL
Lardo
Grasa de cerdo
Dripping / sebo comestible de bovinos
Grasa de res
Grasa de leche
• Aceites marinos
Cómo se utilizan en la industria de los alimentos?
Margarinas, mantequillas, mantecas, frituras, chocolates, repostería, panadería,
cremas, salsas, mayonesas.
CLASIFICACIÓN
• LIPIDOS SIMPLES:
• Grasas y aceites: Esteres de glicerol con ácidos monocarboxílicos
• Ceras: Esteres de alcoholes monohidroxilados y ácidos grasos
• LIPIDOS COMPUESTOS:
• Fosfolípidos
• Glucolípidos
Lipoproteínas COMPUESTOS ASOCIADOS:
• Ácidos grasos
• Pigmentos
• Vitaminas liposolubles
• Esteroles
• Hidrocarburos COMPOSICION FRACCIÓN LIPÍDICA (Saponificable)
Triglicéridos Diglicéridos Monoglicéridos Ácidos grasos libres
Como el Ácido Oléico. FRACCIÓN NO LIPÍDICA (No saponificable)
Esteroles Antioxidantes Pigmentos Vitaminas Fosfolípidos Otros: hidrocarburos, cetonas
Colesterol FRACCIÓN LIPÍDICA “SAPONIFICABLE”
Esteres del glicerol y ácidos alifáticos de cadena larga saturados o no. SIMPLES O MIXTOS
REACCIÓN DE FORMACIÓN DE UN “TRIGLICÉRIDO”
ÁCIDOS GRASOS
Cadenas lineales con número par de carbonos.
Amplio espectro de longitudes de cadena (4 átomos de carbono,
algunos aceites de pescado con 30 y los mas frecuentes con 18).
Sus dobles enlaces están en configuración cis pero pueden cambiar a trans
(isomerización geométrica).
Perfil trans similar al de un AG saturado, con puntos de fusión más
elevados que sus isómeros en cis.
Los AG esenciales son cis.
Representan el 95% del peso del TRIGLICÉRIDO.
Son su porción reactiva y le confiere propiedades físicas y químicas.
Su punto de fusión aumenta con el Peso Molecular y con la disminución de
las insaturaciones.
CLASIFICACIÓN DE LOS ACIDOS GRASOS
Saturados: Carnes, lácteos, yema de huevo y algunos alimentos
procesados industrialmente.
Generalmente son sólidas a la temperatura ambiente.
• Mono insaturados: Aceite de oliva, canola, y aceitunas, soja, maní, almendras, nueces.
Poli insaturados: Aceites vegetales de: girasol, maíz, soja y de uva. Algunos
pescados son ricos en Ácidos grasos poli insaturados.
Composición en Ácidos grasos de aceites de origen vegetal
(gramos/100 gramos aceite)
AACCEEIITTEE
GGrraassaass GGrraassaass GGrraassaass ÁÁcciiddooss ÁÁcciiddooss RRaazzóónn
SSaattuurraaddaass MMoonnooiinnssaattuurraaddaass PPoolliiiinnssaattuurraaddaass GGrraassooss
OOmmeeggaa--66 GGrraassooss
OOmmeeggaa--33 oommeeggaa--
66//
oommeeggaa--33
MMAARRAAVVIILLLLAA 1122 2233..99 6644 6633..88 00..1166 339999
MMAAÍÍZZ 1133..66 2266..11 5599..99 5577..77 22..22 2266..22
CCAANNOOLLAA 77..44 6655..88 2266..77 1199..44 77..33 22..77
PPEEPPAA DDEE
UUVVAA 1111..77 1166..22 7722..11 7711..11 11..00 7711..11
SSOOYYAA 1144..77 2222..33 6633..00 5566 77 88
OOLLIIVVAA 55..22 7722..22 1144..77 1133..99 00..88 1177..44
Estructura y nomenclatura de los ácidos grasos:
ÁCIDOS GRASOS SATURADOS E INSATURADOS DE MAYOR INTERÉS BIOLÓGICO:
NNOOMMBBRREE CCOOMMÚÚNN ÁÁTTOOMMOOSS DDEE
CCAARRBBOONNOO EESSTTRRUUCCTTUURRAA
PPUUNNTTOO DDEE FFUUSSIIÓÓNN
““ÁÁcciiddoo……..”” ((°°CC))
ÁÁcciiddooss ggrraassooss ssaattuurraaddooss
LLááuurriiccoo 1122 CCHH33((CCHH22))1100CCOOOOHH 4444,,22
MMiirrííssttiiccoo 1144 CCHH33((CCHH22))1122CCOOOOHH 5544
PPaallmmííttiiccoo 1166 CCHH33((CCHH22))1144CCOOOOHH 6633
EEsstteeáárriiccoo 1188 CCHH33((CCHH22))1166CCOOOOHH 6699,,66
AArraaqquuííddiiccoo 2200 CCHH33((CCHH22))1188CCOOOOHH 7766,,55
LLiiggnnooccéérriiccoo 2244 CCHH33((CCHH22))2222CCOOOOHH 8866
ÁÁcciiddooss ggrraassooss iinnssaattuurraaddooss
PPaallmmiittoolleeiiccoo 1166 CCHH33((CCHH22))55CCHH==CCHH((CCHH22))CCOOOOHH --00,,55
OOlleeiiccoo 1188 CCHH33((CCHH22))77CCHH==CCHH((CCHH22))77CCOOOOHH 1133,,44
LLiinnoolleeiiccoo 1188 CCHH33((CCHH22))44CCHH==CCHHCCHH22CCHH==CCHH((CCHH22))77CCOOOOHH --33
LLiinnoolléénniiccoo 1188 CCHH33((CCHH22))CCHH==CCHHCCHH22CCHH==CCHHCCHH22CCHH==CCHH((CCHH22))77CCOOOOHH --1111
AArraaqquuiiddóónniiccoo 2200 CCHH33((CCHH22))44CCHH==CCHHCCHH22CCHH==CCHHCCHH22CCHH==CCHHCCHH22CCHH==CCHH((CCHH22))33CCOOOOHH --4499,,55
FRACCIÓN NO LIPÍDICA “INSAPONIFICABLE”
Esteroles: Químicamente inertes
Colesterol y fitoesteroles
Antioxidantes: 0.05-0.2%.
Tocoferoles o Vitamina E
Fosfolípidos
Vitaminas Liposolubles
Colorantes y pigmentos: Carotenoides
Clorofilas
Fosfoglicéridos: Fosfatidilcolina
Fosfatidilinositol
Fosfatidilserina
Fosfatidiletanolamina
Estructura de los Fosfolípidos
“X” Representa: La colina, etanolámina, serina, inositol, glicerol
PROCESOS DE EXTRACCIÓN DE GRASAS Y ACEITES
Prensado
Extracción por disolventes
Una combinación de prensado y extracción por disolventes.
PROCESOS DE EXTRACCIÓN DE GRASAS Y ACEITES
REFINAMIENTO DE ACEITES
Los aceites contienen impurezas que deben ser eliminadas y deben ser sometidos
a diferentes procesos y operaciones para conseguir mejores propiedades
organolépticas, liberándolos de fosfátidos, ácidos grasos libres, pigmentos y
sustancias que produzcan mal olor y sabor.
FLUJOGRAMA PROCESO DE REFINACIÓN
SEDIMENTACIÓN Y DESGOMADO
El proceso consiste en tratar el aceite con agua o vapor de agua,
(hidratación y precipitación de los fosfátidos). Se realiza en tanques dotados
de un agitador, para incorporar el agua (2% v/v) a una temperatura de
70ºC.
El aceite pasa a una centrifuga de gran, velocidad, en la que se separan
los fosfátidos, junto con el agua en exceso, del aceite desgomado.
Los fosfátidos son deshidratados, y es de donde se obtienen las lecitinas.
(tienen valor comercial y se aplican, por su carácter emulgente, en diversas
industrias de alimentación.)
Eliminar fosfátidos y glicolípidos, sin este refinamiento, los triglicéridos se
alteran con mayor facilidad y adquieren sabores y olores desagradables
Otros problemas indeseables son: decantación en los tanques de
almacenamiento, mayor susceptibilidad a la oxidación, formación de
espumas durante el calentamiento.
PROCESO DE REFINACIÓN
NEUTRALIZACIÓN
Elimina ácidos grasos libres, reduce los monoacilglicéridos y fosfátidos
que pudieron haber quedado después del desgomado.
Los aceites bien neutralizados contienen menos de 0.1% AGL. Esto es
recomendable especialmente si los aceites se utilizarán para el proceso de
hidrogenación.
TECNOLOGÍAS PARA MODICAR LAS GRASAS
Hidrogenación
Interesterificacion
Fraccionamiento
HIDROGENACIÓN
La saturación con hidrogeno de enlaces dobles, en los glicéridos con
cadenas de ácidos grasos insaturados, da lugar a la elevación de puntos de
fusión y naturalmente a la disminución del “ÍY”.
La reacción de hidrogenación es selectiva y los ácidos grasos más
insaturados tienen tendencia a reaccionar primero.
Pueden formarse isómeros trans por la acción del catalizador.
El valor absoluto del IR depende del IY y del peso molecular medio de los
glicéridos.
Con la hidrogenación, o adición directa de hidrógeno a los enlaces dobles
de los ácidos grasos insaturados, se pretende modificar el comportamiento
físico de determinados aceites y grasas.
La hidrogenación se aplica especialmente a las grasas liquidas que se han
de transformar en plásticas, destinadas fundamentalmente a la preparación
de margarinas y sortéennos, mejoran su color y estabilidad.
Proceso de Hidrogenación
INTERESTERIFICACIÓN
Técnica que cambia posición de los ácidos grasos dentro de la molécula del
triglicérido cambiando su punto de fusión y las propiedades de cristalización
de las grasas nuevas
Tecnología para producir grasas con cero TRANS, mantiene la
configuración CIS natural.
Se obtienen cocientes P/S superiores a 1.2 mínimo recomendado por la
Asociación americana del corazón.
Se mantiene el Índice de Yodo y no hay saturación con H de los AGE.
En el proceso se mezclan grasas en un ambiente de Nitrógeno a T por
debajo de 100 grados centígrados usando catalizadores como metóxido de
sodio.
FRACCIONAMIENTO
Las grasas y los aceites se fraccionan para aumentar su valor comercial, o
hacer productos especiales.
Grasas y aceites no son sustancias homogéneas, sino mezclas de
triglicéridos con diferentes puntos de fusión, no tienen un punto de fusión
definido. Esta característica se explota para los propósitos de separación.
El fraccionamiento es un proceso puramente físico. La separación es
guiada exclusivamente por el punto de fusión o, por la solubilidad en un
solvente adecuado.
REACCIONES INVOLUCRADAS EN EL DETERIORO DE LAS GRASAS
HIDRÓLISIS
ENRANCIAMIENTO
POLIMERIZACIÓN
INTERESTERIFICACIÓN
HALOGENACIÓN
ISOMERIZACIÓN
Generalmente ocurren en:
Enlace “ester” y en “insaturaciones de los AG”.
HIDRÓLISIS
Se produce en presencia de agua y calor,
También es ocasionada por lipasas
O por origen microbiano.
Provocan la ruptura del enlace éster de los triglicéridos, descomponiéndose
en monoglicéridos, diglicéridos y ácidos grasos libres, y en menor cantidad,
se pueden formar metilcetonas y lactonas.
La consecuencia directa recae sobre la calidad bromatológica, aumenta el
grado de acidez, incidiendo en el olor y sabor.
Medida preventiva: conservar materias primas a bajas temperaturas
(refrigeración, congelación) y evitar contacto con agua.
Como consecuencia de la hidrólisis suele decrecer el punto de humo y
aumentar la acidez.
ENRANCIAMIENTO
Oxidativa o auto oxidación:
Se modifican las propiedades organolépticas, hay pérdida de calidad y se
disminuye su valor nutritivo al destruirse ácidos grasos esenciales (linoléico y
linolénico), y afectarse vitaminas con estructuras insaturadas (vitamina A).
Mecanismos de reacción:
1. Período de iniciación:
Agentes pro-oxidantes (calor, radiaciones, iones metálicos, etc.) se originan
radicales libres de los ácidos grasos insaturados a partir del hidrógeno que
se sitúa en posición alfa respecto del doble enlace. Estos radicales libres
son muy reactivos.
RH ---------------------------> R* + H*
2. Período de propagación:
El oxígeno del aire reacciona con el radical libre, originándose
hidroperóxidos que a su vez pueden reaccionar con otros ácidos grasos
para originar nuevos radicales libres activos.
Además, los propios peróxidos pueden suministrar radicales libres al
descomponerse, originando alcolxiradicales que posteriormente darán lugar
a compuestos secundarios más pequeños (aldehídos, cetonas, entre otros).
R* + O2 ------------------> R-O-O*
R-O-O* +RH ------------------> R-OOH + R*
Son reacciones en cadena, cuyos límites son:
- Ausencia de oxígeno.
- Reacción entre radicales libres.
3. Período de terminación.
Al reaccionar entre sí los radicales libres se originan dímeros.
R* + R* ------------------> R-R
R* + R-O-O* --------------> R-O-O-R
Siempre desaparece el ácido graso original, y como productos finales se
pueden encontrar:
- Polímeros diversos.
- Hidroperóxidos R-OOH
- Dímeros con puente de oxígeno R-O-O-R.
Se evita la propagación con antioxidantes: tocoferoles y vitamina E
(naturales) y otros artificiales derivados del ácido gálico y del anisol (BHA,
BHT, TBHQ).
Oxidación por lipoxidasas:
Alteración de tipo enzimático, debido a la presencia de lipoxidasas en
algunos vegetales y en ciertas carnes de animales.
Cataliza la oxidación de ácidos grasos insaturados específicos, aquellos
que contengan el sistema 1,4-pentadieno cis-cis, como es el caso de los
ácidos: linoléico, linolénico y araquidónico.
Se inicia el proceso con la formación de radicales libres en presencia de
oxígeno.
POLIMERIZACIÓN
La presencia de radicales libres que se combinan entre sí o con los ácidos
grasos forman polímeros lineales (con diferente grado de longitud y
ramificación) o cíclicos (sobre todo en presencia de dobles enlaces).
Estos compuestos tienen mayor tamaño y peso molecular, por lo que tienden a
aumentar la viscosidad del aceite formando espuma y una capa de
consistencia plástica en la superficie del aceite y en el recipiente.
HALOGENACIÓN
Se utiliza para controlar la proporción de halógenos en el aceite.
Esta proporción se mide en proporciones de yodo/cloro.
Límites permitidos CAOC: 1,0-1,2.
Para encontrar la relación yodo/cloro, se realizan dos determinaciones:
a. Determinación de yodo
b. Determinación de halógenos totales
ISOMERIZACIÓN
Uno de los parámetros más sensibles que se utiliza para detectar los
cambios químicos resultantes de unas condiciones de elaboración severas
es la isomerización cis-trans, especialmente en el ácido linoléico.
Altos contenidos de ácidos insaturados en un aceite evitan la formación de
isómeros trans a temperaturas controladas.
CARACTERIZACIÓN Y ANÁLISIS DE LAS MATERIAS GRASAS
Objetivos:
Identificar atributos físicos y químicos
Control de criterios de calidad, pureza, adulteraciones y falsificaciones
Caracterizar su calidad frente a las normas
Caracterizar valor nutricional.
Control de procesos tecnológicos.
MÉTODOS CLÁSICOS DE ANÁLISIS (Métodos Oficiales)
Métodos de “IDENTIFICACIÓN”
Punto de fusión
Punto de humo
Prueba de frío
Densidad
Índice de refracción
Índice de yodo
Índice de Saponificación
Material insaponificable
Métodos de identificación
Punto de humo: Determinan que tipos de aceites pueden ser utilizados para procesos
donde se utilizan temperaturas altas.
Punto de fusión: Determina la temperatura a la cual se encuentran en equilibrio las fases
sólida y líquida, a una atmosfera de presión.
Punto de frio: Control de hidrogenación, ya que existe una correlación bastante buena
entre esta y la consistencia de la grasa plastificada.
Densidad o gravedad específica
No varía mucho para aceite puro y fresco.
NTC: 336
Promedio : Menor que 1.
Se determina con picnómetro a 25 °C , si la grasa es líquida.
Si la muestra es sólida se funde a 40 °C o 60 °C.
Aumenta cuando aumenta el PM de los ácidos grasos no saturados, y
desciende cuando aumenta la temperatura.
Índice de refracción
Se mide con refractómetro de ABBE
T = 25 °C para aceites
T = 40 °C grasa parcialmente hidrogenadas
T = 60 °C grasas hidrogenadas
T = 80 °C Ceras
Aumenta a medida que aumenta la temperatura.
Valor promedio para grasas y aceites: 1.4400-1.4800
El índice de refracción aumenta a medida que aumenta el PM de los ácidos
grasos.
Índice de Yodo
Mide el grado de insaturación (dobles enlaces no conjugados)
Se aprovecha la capacidad de adición que tienen los halógenos
sobre los dobles enlaces, bajo condiciones específicas.
Orden de reactividad: Cl > Br > I
METODOS:
Reactivo de Wijs Mezclas Interhalógenos con baja
Reactivo de Hannus reactividad y alta selectividad.
Propiedad química relacionada con el índice de refracción.
Determina si las grasas o aceites están combinados con otros aceites.
Índice de saponificación
Se define: mg de KOH necesarios para saponificar 1 g de grasa
Saponificar: hacer reaccionar una sustancia alcalina con una grasa para
formar un jabón.
El Índice de Saponificación es 1/ PM de los ácidos grasos
Ac. Butírico 4 C 556.6
Ac. Laúrico 12 C 263.4
Ac. Palmítico 16 C 208.5
Ac. Esteárico 18 C 188.5
Material Insaponificable
Se determina saponificando la grasa y separando el insaponificable con éter.
CONTENIDO INSAPONIFICABLE DE GRASAS Y ACEITES
ACEITE O GRASA M. INSAPONIFICABLE %
Manteca de cacao 0.2 – 1.0
Coco < 0.5
Bacalao 3.3 – 4.7
Hígado de tiburón 13.0 – 20.0
Oliva 0.7 – 1.1
Palma 0.3 – 1.0
Maíz 0.8 – 2.0
Semillas de algodón < 1.5
Cacahuetes 0.2 – 0.8
Manteca de cerdo < 0.8
Semillas de mostaza 0.7 – 1.5
ADULTERACIONES MÁS FRECUENTES
Adición de aceites de pescado a aceites vegetales.
Adición de aceites livianos de petróleo.
Adición de aceite de algodón y ajonjolí a otros aceites.
Mezclas de aceites saturados en insaturados.
Reutilización de aceites.
LOS MÉTODOS CLÁSICOS DE ANÁLISIS
(Métodos Oficiales)
Métodos de determinación de “CALIDAD”
Características organolépticas
Índice de Acidez
Prueba de rancidez
Índice de peróxido
Material insaponificable
• Humedad Características organolépticas
Olor, color, textura característicos del producto.
Cada aceite presenta olor característico al producto del cual fue extraído.
Parámetros iníciales para determinar si el producto se acepta o rechaza o
si debe realizarse análisis más profundos.
Métodos de análisis implementados y certificados en las industrias de
aceites y grasas.
Índice de Acidez
Se define : mg de KOH necesarios para neutralizar los ácidos grasos libres
contenidos en 1.0 g de grasa o aceite.
El resultado se expresa en ácido oleico o en % FFA.
Según la norma Icontec 218, la acidez libre mide el grado de
descomposición lipolítica de los GLICERIDOS (hidrólisis enzimática,
tratamiento químico, acción bacteriana).
Tamaño Muestra:
50g: Muestra con % acidez < 0.2%
25g: Muestra con % acidez (0.2-1%)
REACCIÓN O PRUEBA DE KREIS
“Determinación de rancidez”
Método comercial para detectar la rancidez.
Su principio se basa en una reacción entre la floroglucina y un
constituyente de la grasa.
Se produce un color intenso el cual indica el grado de rancidez de la grasa
(comparado frente a una muestra estándar).
Índice de peróxido
Se define: meq-g de oxígeno por Kg de grasa.
Determina las sustancias capaces de oxidar el KI I metálico
Grasas y aceites empiezan a descomponerse cuando son aislados de su
ambiente natural sabor y olor desagradable
El principal desarrollo de la Rancidez es llevado a cabo por oxidación
Atmosférica (autoxidación).
Esta es acelerada por exposición al calor y a la luz, por la humedad y trazas
de metales (Cu, Ni, Fe).
El O2 es tomado por la grasa Hidroperóxidos.
A mayor grado de Insaturación ( mayor IY), mayor posibilidad de
RANCIDEZ
Índice de peróxido hasta 5 Aceite fresco
Índice de peróxido en fábrica 0 peróxido
Técnicas instrumentales aplicadas al análisis de compuestos lipídicos
Espectroscopia IR y cromatografía de gases: (AGT)
Cromatografía en capa fina, columna, HPLC, CLAE
Métodos espectrofotométricos: UV-visible y fluorescencia.
Técnicas modernas de análisis de aceites comestibles.
Análisis de ácidos grasos, mono-, di- y triglicéridos.
Análisis estructural de triglicéridos
Análisis de vitamina E, esteroles y fosfolípidos.
Análisis de componentes minoritarios y contaminantes mediante
cromatografía de gases y de líquidos.
Detección de aceites refinados y de otros aceites vegetales en aceite de oliva.
Análisis de compuestos fenólicos, vitaminas y aditivos.
Detección de residuos de plaguicidas, contaminantes, y otros agentes
indeseables.
BIBLIOGRAFÍA
DESROSIER, N.W. "Elementos de tecnología de alimentos" Ed. Continental.
11ª Reimpresión, México 1996, pags. 210-211
BRENNAN, J.G. "Las operaciones de la ingeniería de los alimentos" Ed.
Acribia,
3ª Edición, España 1998, pags. 257-258
PRIMO, Y.E. "Química de los alimentos", Ed. Síntesis. España 1998, pags.
186-195
BADUI, S. D. "Química de los alimentos" Ed. Pearson Education. 3ª Edición.
México 1999, pags. 233-241
Excerpted with permission from The National Cottonseed Products Association
Guide to Edible Oils.
http://oregonstate.edu/instruct/nfm236/lipids/index.cfm
"Manual de practicas de tecnología de granos II", Universidad de Sonora,
México 1995, pags. 18-20.
