GRASAS Y ACEITES COMESTIBLES Gilma Beatriz Medina

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)
ACEITE
Grasas
Grasas
Grasas
Saturadas
Monoinsaturadas
Poliinsaturadas
Ácidos
Ácidos
Grasos
Grasos
Omega-6 Omega-3
Razón
omega6/
omega-3
MARAVILLA
12
23.9
64
63.8
0.16
399
MAÍZ
13.6
26.1
59.9
57.7
2.2
26.2
CANOLA
7.4
65.8
26.7
19.4
7.3
2.7
PEPA DE
UVA
11.7
16.2
72.1
71.1
1.0
71.1
SOYA
14.7
22.3
63.0
56
7
8
OLIVA
5.2
72.2
14.7
13.9
0.8
Estructura y nomenclatura de los ácidos grasos:
ÁCIDOS GRASOS SATURADOS E INSATURADOS DE MAYOR INTERÉS BIOLÓGICO:
NOMBRE COMÚN
“Ácido….”
ÁTOMOS DE
CARBONO
ESTRUCTURA
PUNTO DE FUSIÓN
(°C)
Ácidos grasos saturados
Láurico
12
CH3(CH2)10COOH
44,2
Mirístico
14
CH3(CH2)12COOH
54
Palmítico
16
CH3(CH2)14COOH
63
Esteárico
18
CH3(CH2)16COOH
69,6
Araquídico
20
CH3(CH2)18COOH
76,5
Lignocérico
24
CH3(CH2)22COOH
86
Ácidos grasos insaturados
Palmitoleico
16
CH3(CH2)5CH=CH(CH2)COOH
-0,5
Oleico
18
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
13,4
Linoleico
18
CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH
-3
Linolénico
18
CH3(CH2)CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH
-11
Araquidónico
20
CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH
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
-49,5
17.4
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

4C
 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.