Valorización de grasas y aceites comestibles de origen nacional mediante interestificación enzimática

QUÍMICA DE LOS ALIMENTOS

INTERESTERIFICACIÓN ENZIMATICA

GRASA VACUNA

TESIS DE DOCTORADO

La grasa vacuna (BT) es un material graso de alta disponibilidad y relativo bajo costa en Uruguay, motivo por el cual se ha destinado tradicionalmente a la industria alimentaria, pese a que su composici6n en acidos grasos Ie confiere algunas propiedades fisicoquimicas y nutricionales adversas. Numerosos antecedentes indican que entre los posibles metodos para el mejoramiento de las propiedades de este material graso, su interesterificaci6n con aceites de origen vegetal mediante catalisis enzimatica resulta una alternativa muy versatil y funcional para la obtenci6n de un producto mejorado. En esta tesis se estudiaron los para metros del proceso de interesterificaci6n enzimatica de mezclas de la BT con dos aceites vegetales de particular interes producidos en nuestro pais, se determinaron los cambios en la composici6n de los triacilgliceroles de la mezcla y en varias propiedades fisicoquimicas vinculadas a la funcionalidad de los productos obtenidos para diferente tipo de usos en la industria alimentaria. Para ello se identificaron dos aceites de producci6n creciente en nuestro medio como los mas atractivos para destinar a este proceso: el aceite de girasol de alto oleico (HOSFO) y el aceite de salvado de arroz (RBO) dado que, ademas de que no existen antecedentes sobre el uso de los mismos para este fin, poseen una composici6n y propiedades muy diferente entre si y muy particulares. EI HOSFO se ha ido introduciendo en forma creciente en la regi6n y constituye un aceite muy valorado desde el punta de vista nutricional por su alto contenido en acidos grasos monoinsaturados (-88% de ac. oleico), 10 que ademas Ie confiere una alta estabilidad oxidativa. EI RBO es un aceite producido tradicionalmente en nuestro pais como subproducto de la industria arrocera, es de los menos conocidos en la regi6n y posee varias caracteristica diferenciales, como su alto contenido de acidos grasos saturados (ac. palmitico -18%) y su elevado contenido de insaponificables, entre los que se destacan tocoferoles, tocotrienoles y los orizanoles, todos de elevado valor nutricional. Se utilizaron mezclas de BT con HOSFO 0 con RBO en diferentes proporciones (10 a 50% de aceite) y como catalizador para las interesterificaciones se utiliz6 la enzima comercial Lipozyme TL 1M (Themomices lanuginosus), adicionando un 10% en peso en relaci6n a la mezcla a interesterificar. Las incubaciones se realizaron en un agitador orbital a 200 rpm termostatizado a 60cC, durante un periodo de 24 h. Tanto las mezclas como los productos fueron caracterizados mediante diferentes analisis de rutina en el Lab. De Grasas y Aceites de la Facultad de Quimica (composici6n en acidos grasos por Ge, calorimetria diferencial de barrido (DSC), estabilidad oxidativa por Rancimat) y mediante metodos especificos que debieron ponerse a punto en el marco de esta tesis (analisis de triacilgliceroles por HPLC/ELSD, determinaci6n de los acidos grasos en la posici6n sn-2 por hidr6lisis con lipasa pancreatica, analisis de tocoles y orizanoles por HPLC, estudio de morfologia cristalina mediante microscopia de luz polarizada y analisis por difraccion de rayos X). Debe considerarse que solo la mezcla de los aceites con la BT presento varios aspectos ventajosos desde el punta de vista nutricional con respecto a la BT pura: mayor grade de insaturacion, menor concentracion de colesterol y presencia de componentes minoritarios valiosos como los antioxidantes naturales. La interesterificacion produjo cambios importantes en la composlclon de triacilgliceroles (TAG) de las mezclas, observandose para las mezclas con ambos aceites que en general disminuyo la concentracion de TAG tipo SSS (trisaturados) y se incremento la de los tipo SUU (monosaturado diinsaturado), dependiendo el grade de variacion de la proporcion y tipo de aceite en la mezcla. Estos cambios produjeron modificaciones en las caracteristicas de los termogramas de los productos obtenidos por DSC con respecto a los de las mezclas. Si bien en ambos casos los puntos de fusion total disminuyeron por efecto de la interesterificacion, los productos con HOSFO presentaron menor contenido de solidos que aquellos conteniendo el mismo porcentaje de RBO, como consecuencia del mayor aporte de acidos grasos saturados de este ultimo. T am bien en ambos casos, si bien con mas moderacion en aquellos conteniendo RBO, los rangos plasticos de los productos se desplazaron hacia temperaturas mas proximas a la ambiente, 10 que resulta interesante para su posible aplicacion como fases grasas para shortenings 0 margarinas. Las imagenes obtenidas por microscopia de luz polarizada mostraron que la BT cristaliza en una red cristalina densa de esferulitos y pequefias agujas de tamafio muy diverso. Si bien la adicion de aceite produjo la dilucion de esta microestructura y cierta reduccion en el tamafio de los cristales sin introducir cambios sustanciales en su morfologia, el proceso de interesterificacion modifico drasticamente sus caracteristicas. Los productos de interesterificacion, incluido el obtenido a partir de BT pura, presentaron cristales mas regulares y una cristalizacion mas homogenea que la de las mezclas originales. Los analisis de difraccion de Rayos-X mostraron tambien variaciones en la forma cristalina preferida por los productos, los que presentaron una mayor tendencia a cristalizar bajo la forma J3' que las mezclas. Esto tambien constituye un efecto favorable dado que la forma J3' es la deseable para grasas destinada a la industria alimentaria, dadas sus caracteristicas superiores de textura y f1uidez que las de la forma 13 (termodinamicamente mas estable), la cual suele conferir arenosidad y/o cerosidad a alimentos con alto contenido graso. Si bien el proceso de interesterificacion enzimatica en todos los casos repercutio negativamente sobre la estabilidad oxidativa de las mezclas estudiadas, mediante el estudio de diversos aditivos se identificaron algunos (como el acido citrico) capaces de corregir este efecto. Los resultados obtenidos en esta tesis permiten concluir que mediante la mezcla de BT con aceites como el HOSFO y el RBO producidos localmente y su posterior interesterificaci6n enzimatica es posible el mejoramiento de las caracteristicas fisicoquimicas y nutricionales de la BT de partida y sus mezclas. EI proceso estudiado presenta ademas una elevada versatilidad, pudiendo ajustarse las caracteristicas del producto en funci6n de los para metros del mismo, 10 que permite el disefio de fases grasas con diferentes propiedades segun el tipo de uso al que las mismas se destinen. Dado que esta alternativa no involucra el incremento del contenido de acidos grasos trans (TFA), a diferencia de la tradicional hidrogenaci6n de aceites, la misma resulta del mayor interes en un contexto donde la reducci6n en el contenido de TF A en las grasas comestibles es uno de los mayores desafios en la agenda de la industria alimentaria.

Facultad de Química

UdelaR

2013

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Español

Tesis

TD 664:543 SEG

Uruguay