hidrolizados de almidÓn
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CICLO: 2013 - I
ASIGNATURA:
TECNOLOGIA DE LOS ALIMENTOS III
REPORTE TEMÁTICO:
HIDROLIZADOS DE ALMIDÓN Y SU USO
EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA
ESTUDIANTES:
Chilcón olivera José Geiner
MENOR ALEJANDRIA MIRIAM ROSA
JULCA FERNADEZ MARCELO
GONZALES MUÑOZ LUZ PATRICIA
DOCENTE:
Ing. JORGE TRELLES OLAZABAL
Cutervo – Cajamarca 18 de noviembre del 2013
HIDROLIZADOS DE ALMIDÓN
El almidón, preferentemente gelatinizado, se puede hidrolizar tratándolo con
ácidos o utilizando enzimas hidrolíticas. De este proceso se obtiene una serie de
productos muy comunes en la industria alimentaria que se usan como ingredientes
de los alimentos.
Los hidrolizados de almidón son productos obtenidos por hidrólisis controlada del
almidón; ya se mediante hidrolisis acida (con ácidos), o mediante hidrólisis
enzimática (con enzimas).
Entre los almidones más frecuentes utilizados para este fin, pueden mencionar a
los obtenidos de Maíz, Yuca, Papa, Arroz, Trigo, y otros.
Dentro de los productos obtenidos mediante hidrólisis del almidón tenemos a los
siguientes:
1. GLUCOSA PURA CRISTALIZADA.
Es un polvo fino que se obtiene cuando el almidón se hidroliza lo máximo
posible (despolimerización completa del almidón), seguido de una
desecación y posterior cristalización hasta que la glucosa cristalice
conteniendo entre un 85 a 99.5% de glucosa pura según las condiciones de
cristalización.
Este producto se puede utilizar en alimentos que tengan que ser
solubilizados rápidamente ya que esta glucosa es muy soluble. Posee un
poder edulcorante del 60% y 70% (base azúcar).
A. PROCESO DE OBTENCIÓN.
El proceso de obtención de la glucosa pura cristalizada se presenta en el
en la siguiente esquema.
B. USOS EN LAINDUSTRIA ALIMENTARIA.
La glucosa pura cristalizada se usa en la industria alimentaria en los
siguientes casos:
Elaboración de bebidas (refrescos y jugos).
Productos lácteos.
Elaboración de cerveza para alimentar al fermento.
En muchos embutidos se utiliza por la misma razón: activa a las
colonias de bacterias que mejoran el sabor y aumentan la vida
útil del embutido.
ALMIDÓN
HIDRÓLISIS Licuefacción
Sacarificación
PURIFICACIÓN
JARABE DE GLUCOSA
EVAPORACIÓN
CRISTALIZACIÓN
DEXTROSA (GLUCOSA PURA
CRISTALIZADA)
ENZIMAS: α-amilasas, β-amilasas,
glucoamilasas.
En bollería y panadería, haciendo que las levaduras actúen de
forma más eficaz.
En la elaboración de helados por su especial característica que
impide la formación de cristales de hielo. Un helado, por muy
bien hecho que esté, al cabo de unos días en el congelador acaba
perdiendo su textura original y para evitarlo se usan
estabilizantes y dextrosa.
Se usa como conservante que alarga la vida de muchos productos
y la de su aspecto.
Así como en especialidades medicinales.
Entre otros.
2. JARABES HIDROLIZADOS
2.1. JARABE DE GLUCOSA.
Se obtiene por la hidrólisis enzimática de almidón de distintos productos
naturales, tales como de la patata, del maíz, del trigo. Se puede realizar una
hidrólisis parcial o total, dando paso a distintos productos.
Solución acuosa concentrada y purificada de sacáridos nutritivos obtenidos
del almidón y/o la inulina. El jarabe de glucosa tiene un contenido
equivalente de dextrosa de menos del 20% m/m (expresado como D-
glucosa sobre peso seco), y un contenido total de sólidos de no menos del
70% m/m.
A. PROCESO DE OBTENCIÓN.
El proceso por el cual se obtiene la glucosa líquida se llama hidrólisis
enzimática. Este proceso se lleva a cabo mediante la reacción de una
sustancia, comúnmente sal, y el agua. Esta es una reacción ácido – base y
para el caso de la hidrólisis enzimática se realiza mediante un grupo
enzimático llamado hidrolasa. Lo que hacen estas enzimas es romper los
enlaces por agua.
El jarabe de glucosa es sumamente espeso, con una consistencia parecida a
la de la miel, es incoloro y cristalino. . Algunos de los productos de los que
se puede obtener la glucosa líquida son: Maíz, Trigo, Papa o patata
A estos productos se les puede realizar la hidrólisis de forma parcial o
total para obtener distintos productos, entre ellos la glucosa líquida o
jarabe de glucosa. Su función básica en la industria alimenticia es la de
potenciar el sabor y endulzar al producto al que sea aplicado y, a
diferencia del azúcar común, sólo proporciona un grado de dulzor del
40%.
B. USOS DEL JARABE DE GLUCOSA EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA
Como se mencionó antes, la función básica de la glucosa líquida o jarabe de
glucosa es la de endulzar. Sin embargo tiene otras aplicaciones y se utiliza
en diferentes áreas, tales como:
∞ Panadería: la glucosa líquida tiene una función higroscópica, es decir,
tiene la capacidad de absorber o ceder humedad. Se utiliza en las masas
batidas y fermentadas como conservador.
∞ Repostería: el uso que tiene el jarabe de glucosa en este ramo de la
industria alimentaria es como ingrediente de los adornos de azúcar o
bombón en pasteles.
∞ Producción de chocolate: se utiliza como edulcorante, aunque por su
alto contenido de agua no es tan utilizado.
∞ Elaboración de helados: con la glucosa líquida o jarabe de glucosa se
evita que los helados se cristalicen y se potencia su consistencia cremosa.
También se utiliza como estabilizante en el proceso de producción de los
helados.
∞ Otro uso que el jarabe de glucosa puede tener es como lubricante de
moldes para flanes, añadiéndole un poco de agua, para garantizar un
mejor deslizamiento de los ingredientes.
Como podemos observar, los usos de la glucosa líquida o jarabe de glucosa
en la industria alimentaria van más allá de endulzar los productos.
C. VENTAJAS DE LA GLUCOSA LÍQUIDA EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA
Las ventajas que ofrece el uso de glucosa líquida o jarabe de glucosa en la
industria alimentaria son:
♠ Es muy resistente a la descomposición.
♠ Mejores capacidades como edulcorante.
♠ Garantiza la ausencia de contaminantes que la azúcar en grano puede
contener por acumular los sacos en el piso.
♠ Resiste el ataque de bacterias.
♠ Requiere de poco tiempo para disolverse.
♠ Al no tener una textura granulada no requiere de altas temperaturas
para manipularla.
♠ Es fácilmente digerible.
♠ Potencia el sabor de los productos, por lo que su uso reduce el consumo
de azúcares.
♠ Da una consistencia más suave a los productos.
♠ Reduce las áreas destinadas al almacenamiento del azúcar contenido en
sacos.
2.2. JARABES DE FRUCTOSA
Edulcorante obtenido por medio de la conversión enzimática del almidón
de maíz, seguido de un proceso de isomeración. Es un jarabe con un dulzor
elevado; fermenta por levaduras igual que la sacarosa y es usado en
panificación industrial. Jarabe de alta fructosa es cuando la fructosa está
en un 55% de fructosa y el resto es glucosa. Realza la brillantez y potencia
los sabores de productos lácteos y frutales.
Bajo condiciones normales, la fructuosa de alta concentración es 1.72
veces más dulce que la glucosa. Con ese alto grado de dulzura y con la poca
energía que genera, es especialmente recomendado por los dietistas. Este
es un diferente endulzador artificial que puede ser absorbido
completamente por el cuerpo humano. En el metabolismo del cuerpo
humano, la digestión de fructuosa no aumenta los carbohidratos
contenidos en la sangre. La fructuosa puede ser fácilmente sintetizada a
proteína en el metabolismo del cuerpo. Además, acelera la descomposición
de alcohol, por lo tanto disminuye la concentración de alcohol en la sangre.
La fructuosa la podemos encontrar en la miel, en varios jugos de frutas, en
las fresas y en frutas tales como cerezas, plátanos, peras, piñas, naranjas,
etc.
PROCESO DE OBTENCIÓN.
El almidón de las materias primas es usualmente producido por maíz,
papa, etc. Este es calentado en forma de leche, primero es hidrolizado a
dextrina mediante una licuación enzimática (amilasa) y posteriormente
hidrolizado a glucosa por medio de la enzima sacarasa (glucoamilasa)
El jarabe de glucosa resultante es tamizado por filtración para remover
las impurezas, luego es purificado a través de un filtro de carbono para
decoloración. Después pasa por un proceso de refiltrado, el jarabe de
glucosa es vaporizado por un proceso de concentración.
El jarabe de glucosa decolorado y concentrado es llevado dentro de un
reactor de isomerización que contiene enzimas isomeraza. Alrededor de
la mitad del jarabe de glucosa es isomerizada a fructuosa. Luego el
jarabe isomerizado es refinado y concentrado hasta obtener un jarabe
de fructuosa con un contenido del 42% de fructuosa.
El jarabe de fructuosa al 42% de concentración es separado, para luego
ser mezclado con un jarabe de fructuosa al 80-90% de concentración
para obtener un jarabe de fructuosa al 55% de concentración.
2.3. JARABES DE GLUCOSA HIDROGENADOS
Se producen hidrolizando almidón, y después hidrogenando el jarabe
resultante para producir azúcar-alcoholes como el maltitol, el sorbitol, y
otros oligo- y polisacáridos hidrogenados; estos carecen de carga calórica
y se emplean para los productos light.
3. DEXTRINAS.
Técnicamente, las dextrinas son productos de la degradación parcial del
almidón, obtenidas por medio de temperatura y/o catalizadores, en un
mecanismo de conversión que involucra procesos de ruptura hidrolítica,
reorganización de moléculas y repolimerización. Las dextrinas encuentran
uso extenso en la industria, debido a su falta de toxicidad y a su precio bajo.
(Efsa.europa, 2007).
Conversión se favorece almidones de alto contenido de amilopectina debido
al alto número de cadenas ramificada. (Efsa.europa, 2007).
Las dextrinas por los métodos utilizados en la preparación pueden
clasificarse: dextrinas obtenidas por la acción enzimática, particularmente
por la acción de amilasas sobre el almidón, las dextrinas cíclicas producidas
por la acción de cilcodextina-glucosil-transferasa, dextrinas producidas por
hidrolisis acida en medio acuoso y productos preparados por acción de
calos o el calor y loa ácidos sobre el almidón. (Efsa.europa, 2007).
A. MALTODEXTRINAS.
Son polímeros de dextrosa obtenidos a partir del almidón y tienen una
amplia aplicación en la industria alimentaria como escapulantes de sabores
y aromas, espesantes o sustitutos de las grasas. Para su elaboración se
utiliza una enzima a-amilasa que degrada enlaces a-1,4 del almidón. El
papel que desempeñan las enzimas en el proceso es primordial. Su
sensibilidad a una amplia gama de factores ambientales, así como la
naturaleza del sustrato que utilice, hace difícil la predicción de su
comportamiento, por lo que se requiere una cinética enzimática para su
aplicación y modelamiento del sistema.
Se aplica en embutidos, alimentos infantiles, polvos para helados, bebidas
cítricas en polvo, bizcochuelos, alimentos en polvo, alimentos instantáneos,
aromas, chocolotes, confituras, panificación y otros. (El Rassi, Z, 1995)
El Diagrama 1 muestra el proceso en que pasa grano de arroz para
convertirlo en maltodextrinas. Primero ingresan los granos de arroz al
molino de martillos (C110) para obtener harina y en el molino de turbina
(C120). La harina pulverizada con agua se agrega al reactor (M-130) en una
relación de 1:2 p/p, luego solución de NaOH al 0.5% y se mantuvo 2h a
30°C. (El Rassi, Z, 1995).
La mezcla de almidón y ‘ gluten’ (suspensión que contiene la proteína
extraída) pasa a la centrífuga de orificios de presión (H140) para retirar
aproximadamente 90% del ‘ gluten’ . La mezcla se lava con agua en un
hidrociclón (H150), obteniéndose una mezcla de almidón/agua al 50%, la
cual ingresa al reactor R-210 junto con la enzima BAN y el ajustador de pH,
donde se calienta con calor indirecto. Luego de 2h a 80°C, se inactiva la
enzima. Si, el proceso usa reactores a Patm., no hay completa licuefacción y
se necesitara un hidrociclón (H-220). (El Rassi, Z, 1995)
Si, la solución con maltodextrinas, saliente de H220, tenía coloración crema
por la proteína residual, se hace pasar por un filtro de diatomáceas D-230
para retener el ‘ flog’ (grumos), se decolora la solución al filtrarla por
carbón activado (D240). La maltodextrina lleva a un secado spray (V250) de
donde se elimina la humedad hasta 5% aproximadamente.
B. CICLODEXTRINAS.
Las ciclodextrinas se obtienen durante la degradación enzimática del
almidón y consisten en una serie de oligosacáridos cíclicos formados por 6
(α), 7 (β) u 8 (γ) unidades de α-D-[1,4] glucosa, que dan lugar a una
estructura molecular toroidal, rígida y con una cavidad interior de volumen
específico. (Yalpani M,1985)
Fuente. (Yalpani M,1985)
Las ciclodextrinas como materiales polihidroxilados han sido objeto de una
amplia variedad de reacciones, siendo el ataque electrofílico al grupo OH el
tipo de reacción más estudiado. El estudio de estas distintas reacciones de
ciclodextrinas, para la obtención de diferentes derivados, ha sido objeto de
numerosas investigaciones. (Yalpani M,1985)
Como consecuencia de que los grupos hidroxilo libres están situados en el
exterior de la superficie de los anillos, las ciclodextrinas son hidrófilas y
solubles en agua y su solubilidad es el resultado de la capacidad de
interacción de dichos grupos hidroxilo con el medio acuoso, siendo mayor
para la γ-ciclodextrina y la α-ciclodextrina. (Yalpani M,1985)
Obtención de ciclodextrinas. En la siguiente figura de muestra de manera
general un esquema de la producción de ciclodextrinas.
Fuente. Universidad autónoma de Barcelona, España.
Usos en la industria alimentaria.
Tienen bastante uso en la industria de alimentos principalmente como
coadyuvante, o aditivo. En la tabla siguiente se muestra brevemente las
aplicaciones de las ciclodextrinas.
Fuente. Universidad autónoma de Barcelona, España.
C. DEXTRINAS POR CALOR Y ÁCIDOS EN UNA SOLUCIÓN ACUOSA.
Las dextrinas, se fabrican por una hidrólisis parcial del almidón empleando
ácidos y calor; entre ellas destacan las pirodextrinas, las dextrinas blancas y
las dextrinas amarillas.
Las pirodextrinas. También reciben el nombre de gomas pardas (British
gums), que se logran por un calentamiento de 170 a 210ºC durante 7-18
horas; en estas condiciones se propicia una hidrólisis lenta de los enlaces
a(1,4) y una reordenación y polimerización de las moléculas producidas,
con lo cual se favorece la ramificación a través de nuevos enlaces a(1,6) y
b(1,6). En general, la parte que corresponde a las ramas de un almidón
representa de 2 a 3%, mientras que en las pirodextrinas llega a ser de 25%.
Estos derivados son de peso molecular alto, oscuros, solubles en agua fría,
de poca tendencia a la retrogradación y alta resistencia a las enzimas
amilolíticas. (Badui, 2006).
Las dextrinas blancas. Se fabrican haciendo reaccionar el almidón con
ácidos a una temperatura de 95 a 120ºC, con lo cual se favorece la hidrólisis
en lugar de la polimerización; pueden tener distintos colores, viscosidades y
solubilidades, de acuerdo con las condiciones de procesamiento. (BADUI,
2006).
Las dextrinas amarillas. Se obtienen también por hidrólisis en condiciones
intermedias de temperatura y con menos concentración de ácido que las
anteriores. (Badui, 2006).
4. FRUCTOSA CRISTALINA.
LA FRUCTOSA
La fructosa, como su nombre indica, se encuentra presente en las frutas.
También es muy abundante en la miel. Se obtiene industrialmente por
isomerización enzimática de la glucosa con el enzima glucosa isomerasa,
utilizado generalmente en forma inmovilizada. Dado que la isomerización
glucosa - fructosa es un equilibrio, se obtiene una mezcla con, en el mejor de
los casos, un 42% de fructosa. Los jarabes mezcla de glucosa y fructosa
reciben a veces comercialmente el nombre de "isoglucosa", engañoso e
incorrecto. La mezcla de glucosa y fructosa se fracciona por cromatografía a
gran escala. La fructosa pura obtenida así se comercializa generalmente
como polvo cristalino.
En principio, podría obtenerse un producto semejante (con el 50% de
fructosa) por hidrolisis de la sacarosa. Este producto se obtenía de hecho, y
se comercializaba con el nombre de "azúcar invertido", hasta el desarrollo
de los métodos de producción de fructosa a partir de glucosa, que lo han
desplazado totalmente desde el punto de vista económico.
La fructosa es un azúcar muy interesante para la industria, dado que,
aunque su precio es superior al de la glucosa, esto se compensa en parte por
su mayor poder edulcorante, superior incluso al de la sacarosa. Además, el
dulzor de la fructosa incorpora una nota "fresca", que lo hace
particularmente apreciado.
PELIGROS DE LA FRUCTOSA
Efectos adversos de la fructosa
Caries dental: Igual que el azúcar, la fructosa puede producir caries
dental o gingivitis si no se mantiene una higiene bucal correcta.
Obesidad: Algunos estudios relacionan el consumo de alimentos muy
ricos en fructosa (como el jarabe de maíz que se añade en algunos
alimentos procesados) con la epidemia de la obesidad. El exceso de
fructosa se considera más dañino que la glucosa debido a que la
fructosa no estimula la producción de insulina (que controla el nivel de
azúcar en la sangre) tanto como el azúcar. Puede acarrear problemas de
mala circulación, colesterol alto o triglicéridos. Sin embargo, estos
efectos van ligados al consumo excesivo de alimentos ricos en
fructosa.
Ácido úrico o gota: Las personas con problemas de ácido úrico,
hiperuricemia o ataques de gota no deben tomar exceso de fructosa
(azúcar de mesa, fructosa, zumos industriales, etc.). Comer demasiada
fructosa o azúcar puede elevar los niveles de ácido úrico.
Diabetes descontrolada: El desconocimiento sobre la fructosa puede
llevar a descompensaciones de la diabetes si no se controla
adecuadamente. Actualmente, la fructosa cristalizada se vende como
sustituto del azúcar, aunque no es un uso adecuado. La fructosa es un
tipo de azúcar (monosacárido), que se absorbe más lentamente que la
sacarosa o la glucosa. Pero, al ser un azúcar, la fructosa sí que influye
sobre los niveles de azúcar en la sangre, y si se consume en exceso,
puede producir hiperglucemias y descompensaciones de azúcar en la
sangre. A estas personas se les recomienda utilizar la sacarina como el
azúcar esporádicamente (ocasionalmente en galletas o pasteles), ya
que, al ser más dulce que el azúcar, con menos cantidad de fructosa se
consigue el mismo poder endulzante del azúcar. Sin embargo, para
utilizar habitualmente, se recomiendan endulzantes sin calorías para
uso habitual (p.ej. stevia o sacarina).
FRUCTOSA CRISTALINA
ANTECEDENTES:
La fructosa pura cristalina, fue permitida por primera vez para uso en
alimentación y bebidas hace 20 años, habiendo sido comercializada
previamente como suplemento para la salud. La fructosa cristalina
pura, ha tenido un efecto insignificante en la composición de
carbohidratos en la dieta, debido al pequeño volumen que produce este
azúcar en relación con otros almidones, jarabes y edulcorantes
naturales y añadidos.
Los científicos en alimentación están a favor de la fructosa cristalina
pura y los edulcorantes que contienen fructosa, como el HFS, porque
poseen propiedades funcionales más allá de su dulzor inherente, el cual
aumenta su utilidad en alimentos y bebidas.
PRODUCCION
La fructosa cristalina pura es un producto que se obtiene de dos
procesos industriales: uno a partir del maíz húmedo molido y sacarosa.
En el primero, el almidón de maíz es extraído de la planta y mediante
una serie de procesos enzimáticos, la glucosa es transformada en
fructosa. En el segundo, a partir de la sacarosa, por hidrólisis
enzimática, se obtiene glucosa y fructosa. En ambos procesos la fructosa
es posteriormente cristalizada, secada y molida hasta obtener el
tamaño de partícula deseado, y posteriormente es empaquetado. El
producto cristalino, es blanco brillante y con una elevada pureza.
FRUCTOSA CRISTALINA Y HFS NO SON LO MISMO
La gente, la prensa y algunos científicos, han confundido la fructosa
cristalina con el HFS. No son el mismo producto. Mientras que en su
mayor parte la fructosa pura cristalina contiene fructosa sola, muchos
son sorprendidos de que el HFS, contiene casi las mismas cantidades de
glucosa que de fructosa (similar a la sacarosa).
La diferencia en la composición es desde el punto de vista químico,
significativa y esto hace que existan diferencias en ciertas aplicaciones
en alimentación y respuestas fisiológicas específicas.
La fructosa y el HFS no son lo mismo. La fructosa es más dulce que la
sacarosa, por lo que se necesita menos cantidad para alcanzar el mismo
dulzor, ofreciendo menos calorías. La fructosa tiene un índice glicemico
bajo y no produce aumento de tensión ni picos de los niveles de glucosa
en sangre. La fructosa cristalina pura ofrece numerosos beneficios
funcionales cuando es añadida a un amplio rango de alimentos y
bebidas, mejorando la estabilidad y el sabor del producto.
BENEFICIOS
Dulzor: Fructosa es el edulcorante nutritivo más dulce. Tiene
aproximadamente 1.2 veces el dulzor de la sacarosa en muchas
aplicaciones alimentarias.
Realzamiento del sabor: Los picos más altos y más bajos de la
percepción del dulzor, son anteriores a los de la glucosa y sacarosa,
“desenmascarando” sabores frutales y picantes.
Ingredientes sinérgicos: La interacción de la fructosa con otros
edulcorantes y almidones produce una sinergia que estimula el
dulzor, el aumento de volumen en bollería y la viscosidad en
alimentos y bebidas.
Estabilidad: La fructosa no se hidroliza en condiciones ácidas como
hace la sacarosa, por lo que, en el producto final el dulzor y el sabor
son estables en largos períodos de almacenamiento.
Solubilidad/resistencia a la cristalización: En su forma cristalina,
una vez que está solubilizada en alimentos, la fructosa recristaliza
con dificultad. Esta propiedad hace posible el desarrollo de galletas
blandas.
Humedad: La fructosa es capaz de retener la humedad tan bien, que
puede reemplazar al sorbitol y a la glicerina en algunos alimentos y
de este modo mejorar el sabor. Se usa en barras con bajo contenido
en agua, tipo Granola.
Oscurecimiento de la Superficie: La reacción química producida
entre azúcares reducidos y aminoácidos, produce una agradable
superficie marrón, que hace más atractivos los alimentos cocidos y
asados. La fructosa es el azúcar simple más altamente reactivo.
Aplicaciones en congelados: La fructosa mantiene la integridad de
la fruta congelada, controlando el agua y previniendo el daño que la
formación de los cristales del hielo puede producir destruyendo los
tejidos frágiles de la fruta.
Índice glicémico / liberación de insulina: El índice glicémico ha
sido establecido como un indicador de compatibilidad de los
alimentos con las necesidades especiales de las personas con
diabetes. La fructosa tiene un índice glicémico bajo y produce una
liberación de insulina moderada en relación a la glucosa y a la
sacarosa.
Bibliografía.
El Rassi, Z. Carbohydrate Analysis. Journal of Chromatography
Library. Vol. 58. Elsevier. New York, USA. 1995.
Yalpani M, Tetrahedron, 41, 2957 (1985).
BADUI D, 2006. Química de los alimentos. Cuarta edición. PEARSON
EDUCACIÓN, México.
http://www.efsa.europa.eu/