PRÁCTICA 7 Agentes gelificantes y sinergia

PRÁCTICA 7
Agentes gelificantes y sinergia
7.1 Introducción
Los hidrocoloides son moléculas de alto peso molecular con características hidrofílicas,
que usualmente, tienen propiedades coloidales, con capacidad de producir geles al
combinarse con el solvente apropiado. El término goma se aplica a una gran variedad de
sustancias con características gomosas. Sin embargo, es más común la utilización del
término goma para referirse a polisacáridos o sus derivados, de origen vegetal, microbiano
o químicamente modificadas, además de los polisacáridos de origen animal, que al
dispersarse en el agua fría o caliente, producen soluciones o mezclas viscosas, por lo que
actúan como estabilizantes y gelificantes. Esta definición excluye proteínas y polímeros
sintéticos que pueden ser utilizados como gomas. Una goma puede ser definida como
cualquier polisacárido soluble en agua, que puede ser extraído a partir de vegetales
terrestres o marinos, o de microorganismos, que poseen la capacidad, en solución, de
incrementar la viscosidad y/o de formar geles. Gomas vegetales de uso generalizado son las
galactomanas de las semillas de guar (Ceratonia siliqua), los exudados como la goma
arábica y el tragacanto, y las de las algas como las carragenanas y los alginatos. Todos ellos
son muy utilizados en el procesamiento de muchos alimentos. Las gomas realizan al menos
tres funciones en el procesamiento de los alimentos: emulsificantes, estabilizantes y
espesantes. Además, algunas también son agentes gelificantes, formadoras de cuerpo,
agentes de suspensión y aumentan la capacidad para la dispersión de gases en sólidos o
líquidos.
La industria de procesamiento de alimentos, así como otras aplicaciones industriales de las
gomas, aprovecha de sus propiedades físicas, especialmente su viscosidad y su estructura
coloidal. En las mismas concentraciones, las gomas con moléculas relativamente lineales,
como la goma tragacanto, forman soluciones más viscosas que las gomas de forma esférica
como la goma arábica. Generalmente, son utilizadas en un intervalo de concentraciones
entre 0.25 a 0.50% mostrando su gran habilidad para producir viscosidad y formar geles.
Actúan como estabilizantes en muchos alimentos. Un estabilizante alimenticio es cualquier
material que al ser adicionado a un alimento aumenta su tiempo de almacenamiento;
aunque existe una definición menos amplia, que define un estabilizante como un material
que reduce la tasa en la cual suceden algunos cambios dentro de un producto alimenticio
durante su almacenamiento, transporte y manipulación; esto es, los estabilizantes retardan o
evitan cualquiera de los siguientes procesos:


Cristalización, usualmente del agua o del azúcar.
Sedimentación gravitacional de partículas en suspensión.
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1






Encuentro entre partículas, gotitas o burbujas en un medio fluido.
Floculación, coagulación o coalescencia de fracciones dispersas.
Desagregación de agregados.
Descremado.
Pérdida de pequeñas moléculas o iones debido a cambios en el potencial químico
del ión o molécula disuelta, o debido a la formación de una película impermeable.
Sinéresis en geles. Aunque la sinéresis usualmente sucede como resultado de la
presencia de gomas, en algunos casos donde una goma es adicionada para formar un
gel (esto es una función no estabilizante), una u otra goma pueden ser adicionadas
para prevenir la sinéresis, convirtiéndose, por tanto, en un estabilizante.
Tabla 7.1 Características de las principales gomas empleadas en alimentos
Nombre
Goma Guar
Goma Locus
Goma Arábiga
Goma
tragacanto:
-tragantina
-basorín
Agar
Principales constituyentes
Cadena principal de unidades
de D-manopirosa y Dgalactopiranosa, en proporción
2:1, unidos por enlaces
glicosídicos
Cadena principal de unidades
D-manopiranosa ligada a
residuos de D-galactopiranosa
D-galactopiranosa, L-ramnosa,
L-arabinofuranosa y ácido Dglucourónico
Fracción soluble en agua:
residuos de ácido
D.galacturónico y Dxilopiranosa.
Fracción insoluble en agua:
L.arabinopiranosa, Dxilopiranosa y ácido Dgalacturónico
Agarosa: D-galactopiranosa
3,6-anhidro-L-galactopiranosa.
Agaropectina: Dgalactopiranosa, 3,6-anhidroL-galactopiranosa, ácido Dglucurónico, ácido pirúvico,
sulfato
Carrageninas
D-galactopiranosa y 3,6anhidro-D-galactosa,
esterificados con H2SO4-
Alginato
Cadenas de ácido Dmanurónico y ácido L-
Fuente
Usos
Propiedades características
Semillas de
Cyamopsis
betragonolobar
Espesante y
estabilizante para
helados, salsas y
lácteos
Se dispersa en agua fría o
caliente para formar un sol. No
gelifica. Posee alta viscosidad
en bajas concentraciones
Obtenido de la
Ceratonia siliqua
de la familia
Leguminosae
Estabilizante de
emulsiones,
espesante de helados
y lácteos.
Encapsulante
Se dispersa en agua fría o agua
caliente formando un sol.
Sinergismo con carrageninas.
No gelifica
Estabilizante de
emulsiones y
encapsulante
Bastante soluble en agua.
Debido a su bajo peso
molecular (cerca de 250000) y
estructura ramificada, forma
soluciones poco viscosas
Estabilizante de
emulsiones y
espesante
En agua forma soluciones
altamente viscosas aún a bajas
concentraciones. Resiste la
acción de ácidos y es una de las
pocas gomas exudadas de color
casi blanco
Gelificante para
dulces, masas y
carnes
Insoluble en agua fría, soluble
en agua en ebullición. Forma
geles bastante firmes a
temperatura ambiente. Sus geles
son termorreversibles.
Retrógrada
Gelificante para
lácteos. Espesante y
estabilizante en salsas
y sopas
Soluble en agua cerca de 80°C.
Gelifica con iones potasio,
formando geles
termorreversibles
Gelificante en
lácteos, estabilizante
Insoluble en agua fría. Soluble
en soluciones alcalinas. Forma
Exudado de la
Acacia Senegal
(L) Willd, y otras
especies de la
familia
Leguminosae
Exudado de
Astragalus
gummifer
Labillardier o de
especies asiáticas
de Astragalus de
la familia Legum
inosae
Algas marinas del
género Gelidium
Algas rojas de la
familia
Rhodophyceae:
Chondrus crispus
y Gigantin
mamillora
Algas marrón
como Laminaria
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2
gulurónico
digitata y
Macrocystis
pyrifera
y espesante
geles con iones calcio y
aluminio
Goma Karaya
Ácido D-galactourónico,
residuos de L-ramnopiranosa,
D-galactopiranosa y una
cetohexosa
Exudado de
planta Stercutta
urens
Espesante de lácteos.
Estabilizante de
emulsiones
Poco soluble en agua. Absorbe
grandes cantidades de agua.
Está sustituyendo a la goma
tragacanto
Goma Xantana
D-glucopiranosa, Dmanopiranosa y ácido Dglucourónico en proporción de
2.8:3.0:2.0. Además contiene
grupos acetílicos y residuos de
ácido pirúvico
Producto de la
fermentación de
un substrato
conteniendo Dglucosa con
Xanthomonas
campestris
Estabilizante y
espesante. Muy usada
en salsas para
ensaladas
Soluble en agua fría o agua
caliente. Solución viscosa poco
afectada por pH y por la
temperatura. No gelifica.
Comportamiento pseudoplástico
Fuente: Elaborada por el autor, a partir de Bobbio & Bobbio (1995); Bobbio & Bobbio
(1992); Whistler & Daniel (1985); Considine & Considine (1983).
7.2 Objetivo
Evaluar las propiedades espesantes y gelificación de hidrocoloides en sistemas acuosos y
su interacción con proteínas lácteas.
7.3 Materiales
Materiales y reactivos
- Agua destilada
- 1L de leche
- 150 g de fresas
- Azúcar
- Ácido cítrico
- Carragenina kappa
- Carragenina lambda
- Carragenina iota
- Goma guar
- Goma xantana
- Carboximetilcelulosa
- Goma arábiga
- Almidón nativo
- Almidón modificado
Material de vidrio
-
Guantes para tomar objetos calientes
1 Mechero
1 pipeta graduada de 10 mL
1 Piseta
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3
-
1 Termómetro
1 Tina para baño de hielo
1 Tripie y tela de asbesto
1 Vaso de precipitados de 500 mL
1 Espátula
2 Probetas de 100 mL
2 Varillas de vidrio
2 Vasos de precipitados de 250 mL
2 Vasos de precipitados de 100 mL
Parrilla de calentamiento con agitación
Tina para baño de hielo
Utensilios adicionales por equipo
- Cacerola con mango/ sartén antiadherente
- 2 Cucharas de cocina,
- palita de cocina
- 2 cucharas soperas
- Batidora con recipiente
- Aplastador de frijoles
- Vasos y cucharas de prueba
- Servilletas de papel
- Moldes
- Tabla para picar
- Cuchillo
- Guante para manejar objetos calientes
7.4 Metodología
7.4.1 Características de gelificación y sinergía de hidrocoloides con proteínas lácteas
Preparar 100 mL de las soluciones acorde con la tabla 7.1 y 7.2, como sigue:
1. Colocar 100 mL de agua o leche en un vaso de precipitados de 250 mL.
2. Pesar las 1g de cada hidrocoloide y 1g de azúcar, mezclar los polvos en seco y
añadirlos lentamente con agitación a la leche o agua.
3. Calentar en parrilla eléctrica hasta alcanzar 80°C, mantener durante 3 minutos para
asegurar la completa disolución, mezclar continuamente durante esta etapa para
evitar la formación de agregados y depósitos.
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4. Transferir inmediatamente un vaso de 100 mL y enfriar en un baño de hielo por al
menos una hora, o durante 24 horas en refrigeración para permitir la formación del
gel, en caso de que se forme.
5. Evaluar las características la fuerza de gel y características sensoriales (color,
transparencia, viscosidad o firmeza y elasticidad).
Tabla 1. Selección de gomas
Tipo de goma
Agua (mL)
Carragenina kappa I y II
98
Carragenina iota
98
Carragenina kappa I y II
-Carragenina iota
--
Solución
1
2
3
4
Mezcla
5
6
7
8
9
10
Leche (mL)
--98
98
Tabla 7.2 Mezcla de carragenina, xantana y goma guar (opcional)
Carragenina
Goma guar
Xantana
Agua
Leche
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
1
98
0.8
0.2
98
0.8
0.2
98
1
98
-0.8
0.2
98
-0.8
0.2
98
--
7.4.2. Fuerza de gel
Desmoldar el gel y colocarlo en la plataforma del texturómetro y determinar por duplicado
la fuerza del gel considerando los siguientes parámetros:
-
Sonda cilíndrica base plana 1.13 cm2
Velocidad de prueba 1.6 mm/seg
Distancia 20 mm
A partir de las curvas obtener la fuerza de ruptura (g) y el valor de deformación o
elasticidad (mm) que corresponde a distancia de inicio de la prueba al punto máximo.
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5
Fig. 7.1 Representación gráfica de la prueba para determinación de fuerza de gel en
geles de carragenina (Fg = duerza de gel).
7.4.3
Propiedades como gelificantes, espesantes y estabilizantes
Cada equipo de trabajo elaborará uno de los productos abajo descritos con la formulación
control y con una formulación modificada; esta última debe incluir algún hidrocoloide
para mejorar las propiedades de sensoriales del producto.
Los hidrocoloides que podrán incorporarse en la formula modificada son:
-
Alginato
Almidón modificado
Almidón nativo
Carboximetil celulosa
Carragenina iota
Carragenina kappa I y II
Carragenina lamba
Goma Arabiga
Goma guar
Goma xantana
7.4.3.1 Mermelada
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6
Elaborar una mermelada en la que se sustituirá la pectina por uno de los hidrocoloides de
prueba y comparar los resultados con un control sin hidrocoloides.
Ingredientes





150 g de fresas congeladas o cualquier otra fruta fresca desinfectada o congelada
20 mL de agua
130 g de azúcar
0.25 g de ácido cítrico
1.5 g de la goma de prueba acorde a la tabla 3
Tabla 7.3 Relación de hidrocoloides de prueba
Mermelada
1
Carragenina kappa I y II
2
Carragenina iota
3
Carragenina lambda
4
Goma guar
5
Almidón nativo
6
Carboximetil celulosa
7
Xantana
8
Almidón modificado
Sin goma, sustituirlo por
9
azúcar.
Procedimiento
1. Pesar todos los componentes, reservar 10 g de azúcar para premezclar con el
hidrocoloide asignado.
2. Calentar 10 mL de agua en un recipiente
3. Agregar la fruta, bajar el fuego y tapar, pre-cocer por 10 min
4. Pasar la fruta por un colador o con un aplastador hasta obtener el tamaño deseado
5. Llevar a fuego alto y agregar 120 g de azúcar junto
6. Hervir por 10 minutos agitando en todo momento para evitar que la mermelada se
pegue al fondo y se queme.
7. Adicionar el ácido cítrico.
8. Mezclar la goma con 10 g del azúcar reservada en el punto 1, dispersar en 10 mL
de agua.
9. Añadir lentamente a la mezcla de fruta que está al fuego y dejar que hierva por tres
minutos más.
10. Enfriar a temperatura ambiente.
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11. Colocar una cucharada de la mermelada sobre una servilleta de papel y medir el
diámetro de extensión.
12. Anote sus observaciones comparando las mermeladas elaboradas con los diferentes
hidrocoloides, evalúe color, fluidez, opacidad, brillo, diámetro de extensión,
sinéresis, etc.
7.4.3.2 Gomitas
Elaborar gomitas de grenetina con la formulación abajo descrita, y con otra formulación
propuesta en la que se sustituya total o parcialmente la grenetina con algún hidrocoloide de
prueba.
Ingredientes
•
•
•
•
•
•
•
•
•
200 g de azúcar
200 ml de agua
90 g miel de maíz
60 g grenetina sin sabor
1 g Ácido cítrico
300 g Fécula de maíz
Azúcar
Colorante vegetal
5 ml Saborizante artificial
Utensilios
- Cacerola pequeña
- 2 cucharas grandes
- 2 cucharas soperas
- Recipiente para hidratar la grenetina
- Moldes o charola para formar gomitas
Procedimiento
1. Remojar la grenetina en 125 mL de agua para hidratarla a temperatura ambiente.
2. Por separado, verter 75 mL de agua en una cacerola y adicionar el azúcar y la miel de
maíz. Calentar a fuego alto hasta que adquiera una consistencia de almíbar, agitando
contantemente para evitar que el azúcar se adhiera a las paredes y se caramelice.
4. Retirar la mezcla del fuego y adicionar la grenetina previamente hidratada, además del
colorante, el saborizante y el ácido cítrico. Mezclar todos los ingredientes hasta
disolución total de la grenetina y dejar enfriar de 5 minutos
5. Cubrir el fondo de un molde de superficie plana con la fécula, formando una película de
2 cm de espesor. Hacer huecos con una cuchara y depositar la mezcla en los huecos.
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8
Opcionalmente se pueden emplear moldes, preferentemente de silicón, previamente
engrasados o recubiertos con fécula.
6. Dejar 30 a 45 minutos para que gelifiquen y desmoldar.
7. Se pueden espolvorear con más azúcar si así se desea.
12.
Anote sus observaciones comparando las dos formulaciones elaboradas, evalúe la
las propiedades sensoriales de textura color, opacidad, brillo, sabor, sinéresis, etc.
7.4.3.3
Malvaviscos
Elaborar malvaviscos de grenetina con la formulación abajo descrita, y con otra
formulación propuesta en la que se sustituya total o parcialmente la grenetina con algún
hidrocoloide de prueba.
Ingredientes







190 mL de agua
60 g grenetina sin sabor
1 clara de huevo
2 ¼ tazas de azúcar glass
1 ½ taza de miel de maíz
200g de fécula de maíz
Esencia de vainilla o café soluble
Utensilios
- 2 Cacerolas pequeñas
- 2 cucharas grandes
- 2 cucharas soperas
- Recipiente para hidratar la grenetina
- Batidora con recipiente para batir
- Charola o moldes
Procedimiento
1. Por separado en otra cacerola, mezclar el azúcar y la miel de maíz, calentar a fuego
medio hasta que se forme un jarabe.
2. Verter la grenetina en un recipiente con el agua y dejar hidratar a temperatura
ambiente 5 minutos.
3. En una cacerola calentar la grenetina hidratada hasta que se disuelva y retirar del
fuego.
4. Batir la clara a punto de turrón.
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5. Adicionar la mezcla del azúcar a las claras mientras se continúa batido.
6. Agregar la grenetina previamente disuelta, una cucharada de esencia de vainilla o
café soluble y continuar batiendo
7. Cubrir el fondo de un molde de superficie plana con la fécula, formando una
película de 2 cm de espesor. Hacer huecos con una cuchara y depositar la mezcla en
los huecos. Opcionalmente se pueden emplear moldes, preferentemente de silicón,
previamente engrasados o recubiertos con fécula.
8. Dejar 30 a 45 minutos para que se gelifique y desmolde
9. Anote sus observaciones comparando las dos formulaciones elaboradas, evalúe la
las propiedades sensoriales de textura color, opacidad, brillo, sabor, sinéresis, etc.
7.5 Cuestionario
1. Indique como se clasifican las gomas acorde con sus propiedades funcionales.
2. Investigue cómo interactúan en sinergia la carragenina con goma guar, xantana y
con las proteínas lácteas.
3. ¿Qué tipo de gomas y en qué nivel de uso están aprobadas en alimentos, acorde con
la legislación nacional, con la FDA y con la Comunidad Europea?
7.6 Bibliografía
Antonio Pasquel. Gomas: una aproximación a la industria de alimentos. Revista Amazónica
de Investigación Alimentaria, v.1, nº 1, p. 1 - 8 (2001).
http://www.unapiquitos.edu.pe/links/facultades/alimentarias/v1/1.pdf
Hidrocoloides Apuntes del Diplomado de Aditivos, Educación continua, Facultad de
Química UNAM. Agosto 2012.
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