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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN
EN ALIMENTOS
“CARACTERIZACIÓN DE GRASAS
ALTERNATIVAS DE LA MANTECA DE CACAO”
T
E
S
I
S
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRO EN
CIENCIAS CON ESPECIALIDAD EN
A L I M E N T O S
P R E S E N T A:
I.B.Q. RAQUEL CUAMBA GAONA
DIRECTORES DE TESIS:
M. en C. YOJA GALLARDO NAVARRO
M. en C. HAYDEÉ HERNÁNDEZ UNZÓN
MEXICO D.F.
2008
El presente trabajo se realizó en el laboratorio de tecnología de
alimentos de la sección de graduados e investigación en
alimentos, en las centrales de espectroscopia y de microscopía
pertenecientes a la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas
del IPN. Así como en el laboratorio de rayos X de la Escuela
Superior de Físico Matemáticas del IPN. También se realizó
parte de este trabajo en el Instituto de Investigaciones para la
Industria Alimenticia de la Habana Cuba. La presente tesis
estuvo bajo la dirección de la M.en C. Yoja Gallardo Navarro y
de la M. en C. Haydeé Hernández Unzón, con financiamiento de
los proyectos “Caracterización bioquímica y fisicoquímica de
grasas y aceites benéficos a la salud y su aplicación en
alimentos”, con número de registro 20070255 y “Utilización de
Okara deshidratada en el desarrollo de alimentos enriquecidos
con proteína, bajos en grasa y con aporte de fibra”, con
número de registro 20080494, así como con el apoyo de
CONACYT y PIFI.
DEDICATORIA
A Dios que me concede día a día bendiciones y pruebas que
me permiten reconocer su grandeza, paciencia y amor.
A la familia que Dios me dio.
AGRADECIMIENTOS
A la M en C Yoja Gallardo Navarro y a la M en C Haydée Hernández Unzón
directoras de este proyecto, así como a la M. en C. Teresa Cruz y Victoria, Dra.
Irasema Anaya Sosa, Dra. Yadira Espinosa Rivera y a la M. en C. Laura
Almazán, sinodales en este trabajo, por sus consejos y sugerencias, los cuales
contribuyeron a mejorar y enriquecer esta tesis.
A los profesores e investigadores que apoyaron en los diversos análisis
realizados en el presente trabajo:
Dra. Gabriela Gómez Gasca y Dr. Jesús Palacios Gómez
(Laboratorio de
difracción de rayos X de la ESFM-IPN)
Dr. Ramón Arana Errasquín (ENCB-IPN)
Al personal que labora en las centrales de microscopía y espectroscopia de la
ENCB-IPN.
Al Instituto de Investigaciones para la Industria Alimenticia de la Habana Cuba,
de manera especial a la Dra. Ma. Cristina Jorge, a Celeste e Ivannia, por
compartir sus conocimientos sobre la elaboración de chocolate así como por su
apoyo en la parte de evaluación sensoria.
A la Ing. Pilar Paredes de la empresa DCMX Cocoa, por obsequiar la manteca
de cacao mexicana. Así como a la empresa AarhusKarlshamn México S.A. de
C.V. por facilitar las muestras de grasa, de manera especial a la Ing. Rosa
Ledesma por su apoyo en la realización de algunos análisis y al Ing. Joaquín
Barragán por la asesoría técnica en grasas y aceites.
A los compañeros y amigos que compartieron conmigo su tiempo y me
apoyaron de diversas maneras (Ana, Raque, Lupita, Mary, Liz, Lalo, y Marta)
Mi más sincero agradecimiento a mi familia y a mis tías Josefina y Sofía, por
todo el apoyó que me dieron y me siguen dando. Puchi porque a todos nos
animas, gracias.
CONTENIDO
Página
ÍNDICE DE CUADROS
v
ÍNDICE DE FIGURAS
vii
RESUMEN
x
SUMMARY
xi
ÍNDICE
INTRODUCCION
1
I ANTECEDENTES
3
1.1
3
Lípidos
1.1.1 Definiciones
3
1.1.2 Clasificaciones
4
1.1.3 Grasas y Aceites
5
1.1.4 Composición de Grasas y Aceites
6
1.1.4.1
Acilgliceroles
6
1.1.4.2
Ácidos Grasos
7
1.1.5 Cristalización y Polimorfismo en Grasas y Aceites
10
1.1.6 Métodos Empleados en el Estudio de la Cristalización de Grasas y
15
Aceites
1.1.6.1
Resonancia Magnética Nuclear
15
1.1.6.2
Microscopía con Luz Polarizada
17
1.1.6.3
Calorimetría Diferencial de Barrido
17
1.1.6.4
Difracción de Rayos X
18
1.1.7 Proceso Industrial para la Fabricación de Grasas y Aceites
20
1.1.8 Ácidos Grasos Trans
21
1.1.8.1
Efectos de los Ácidos Grasos Trans en la Salud
23
1.1.8.2
Legislación y Regulación de los Ácidos Grasos Trans
24
i
1.2
Historia del Chocolate
1.2.1 Características de la Manteca de Cacao
1.3
Grasas Alternativas de la Manteca de Cacao
1.3.1 Producción y Consumo de las Grasas Alternativas
26
28
29
33
de la Manteca de Cacao en México.
1.3.2 Regulación del Uso de Grasas Alternativas de la Manteca de Cacao
1.4
Producción de Chocolate y Chocolate Análogo
1.4.1Proceso de Elaboración de Chocolate
1.4.2 Tecnología para la Utilización de las Grasas Alternativas de la
35
37
38
41
Manteca de Cacao en la Elaboración de Chocolate Análogo
1.5
Evaluación Sensorial
42
1.6 JUSTIFICACIÓN
46
II OBJETIVOS
47
2.1
Objetivo General
47
2.2
Objetivos Específicos
47
III
MATERIALES Y MÉTODOS
48
3.1
Materias Primas
48
3.2
Reactivos
49
3.3
Materiales de Laboratorio
50
3.4
Equipos
50
3.5
Métodos Analíticos
51
3.5.1 Ácidos Grasos Libres
51
3.5.2 Valor de Peróxido
53
3.5.3 Color
55
3.5.4 Humedad y Materia Volátil
56
3.5.5 Impurezas Indeseables, Olor
57
ii
3.5.6 Índice de Yodo
59
3.5.7 Punto de Fusión
60
3.5.8 Índice de Saponificación
61
3.5.9 Determinación del Perfil de Ácidos Grasos y del Contenido de
61
Ácidos Grasos Trans
3.5.10 Contenido de Sólidos Grasos
63
3.5.11 Estudio de Cristalización, Fusión y Polimorfismo
65
3.5.12 Elaboración de Chocolate
67
3.5.13 Atemperado de Chocolate
68
3.5.14 Determinación de Color en los Productos
68
3.5.15 Determinación de aw
68
3.5.16 Análisis Sensorial
68
3.6 Desarrollo Experimental
3.6.1 Caracterización Fisicoquímica de las Grasas Alternativas de la
70
71
Manteca de Cacao
3.6.2 Caracterización del Perfil de Ácidos Grasos de las Grasas
71
Alternativas de la Manteca de Cacao y Cuantificación de Ácidos
Grasos Trans
3.6.3 Caracterización de las Propiedades Térmicas y de Cristalización de
72
las Mantecas Alternativas de la Manteca de Cacao
3.6.4 Elaboración de Chocolate Análogo, Determinación de Condiciones
73
de Atemperado y Elaboración de Tabletas
3.6.5 Evaluación de Propiedades Funcionales en las Tabletas
74
3.6.6 Determinación aw en Tabletas de Chocolate Análogo.
75
3.6.7 Evaluación Sensorial de las Tabletas
75
IV
RESULTADOS
4.1 Caracterización Fisicoquímica de las Grasas Alternativas de la
77
77
Manteca de Cacao
4.1.1 Ácidos Grasos Libres y Valor de Peróxido
77
4.1.2 Color, Humedad - Materia Volátil, Olor
78
4.1.3 Índice de Yodo, Punto de Fusión e Índice de Saponificación
81
iii
4.2 Caracterización del Perfil de Ácidos Grasos y Cuantificación de Ácidos
84
Grasos Trans
4.3 Caracterización de las Propiedades Térmicas y de Cristalización
4.3.1 Contenido de Sólidos Grasos por Resonancia Magnética
94
94
Nuclear
4.3.2 Cristalización, Estudio con Microscopio - Luz Polarizada
97
4.3.3 Cristalización y Fusión, por Calorimetría Diferencial de Barrido
102
4.3.4 Polimorfismo por Difracción de Rayos X
109
4.4 Elaboración y Evaluación de Masas de Chocolate Análogo
114
4.4.1 Masas para la Elaboración de Chocolate Análogo
114
4.4.2 Curvas de Atemperado
114
4.5 Producción de Tabletas de Chocolate Análogo
117
4.5.1 Evaluación Tecnológica de las Tabletas de Chocolate Análogo
120
4.5.2 Color y aw en las Tabletas de Chocolate Análogo
121
4.6 Evaluación Sensorial de Tabletas de Chocolate Análogo
123
V
CONCLUSIONES
130
VI
BIBLIOGRAFÍA
132
iv
INDICE DE CUADROS
Cuadro
Titulo
Página
1
Clasificación de los lípidos con base en su estructura
4
2
Principales aceites vegetales y
cultivan
5
3
Ácidos grasos de mayor importancia en grasas y aceites
7
4
Punto de fusión (°C) de algunos ácidos grasos
9
5
Tendencia de cristalización en algunas grasas y aceites
14
6
Recomendaciones de la ingesta de grasa diaria (Organismo de
Nutrición Nórdico 1996)
25
7
Polimorfismo y puntos de fusión en la manteca de cacao
28
8
Polimorfismo de la manteca de cacao de acuerdo a los
espacios cortos determinados por DRX.
29
9
Contenido
de
triacilgliceroles
palmítico-oleico-palmítico,
palmítico-oleico-esteárico y esteárico-oleico-esteárico en
algunas grasas vegetales
31
10
Precios indicativos de la manteca de cacao y grasas
alternativas de la manteca de cacao
35
11
Reactivos empleados en el análisis fisicoquímico de grasas y
aceites.
49
12
Peso de muestra en relación al índice de yodo en aceites ó
grasas
59
13
Relación de peso de muestra, solución de hidróxido de sodio y
trifloruro de boro en metanol para la metilación de ácidos
grasos.
62
14
Condiciones de operación para análisis cromatográfico en
función de la fase estacionaria de la columna.
63
15
Formulaciones para elaborar chocolate análogo.
73
16
Codificación de las tabletas de chocolate análogo para su
evaluación sensorial
75
17
Cantidad de ácidos grasos libres y de peróxidos en manteca de
cacao y grasas alternativas de la manteca de cacao
78
áreas geográficas donde se
v
18
Determinación de color y humedad en manteca de cacao y
grasas alternativas de la manteca de cacao
79
19
Evaluación del olor en la manteca de cacao y en las grasas
alternativas de la manteca de cacao.
Resultados de las determinaciones de índice de yodo, punto de
fusión e índice de saponificación en manteca de cacao y grasas
alternativas de la manteca de cacao.
80
21
Perfil de ácidos grasos y contenido de ácidos grasos trans
obtenido en manteca de cacao mexicana, cubana y grasas
alternativas de la manteca de cacao.
83
22
Perfil de ácidos grasos en manteca de cacao y en algunas
grasas o aceites empleados como alternativas de la manteca de
cacao.
84
23
Compatibilidad entre las grasas alternativas de la manteca y la
manteca de cacao
87
24
Tiempos de retención de los ácidos grasos detectados mediante
cromatografía de gases en las manteca de cacao y grasas
alternativas de la manteca de cacao
88
25
Contenido de sólidos grasos de las mantecas de cacao y grasas
alternativas de la manteca de cacao.
95
26
Cristalización de la manteca de cacao y grasas alternativas de la
manteca de cacao a diferentes tiempos.
98
27
Temperaturas de fusión y la correspondiente forma cristalina
determinada por calorimetría diferencial de barrido
102
28
Análisis comparativo del punto de fusión en mantecas de cacao y
en grasas alternativas de la manteca de cacao, obtenidos por
calorimetría diferencial de barrido y método capilar AOCS
109
29
Resultados del análisis por difracción de rayos X. Espacios
cortos y la correspondiente forma del cristal
113
Condiciones de preparación y moldeo de masas de chocolate
análogo
114
31
Condiciones de enfriamiento para la solidificación de las tabletas
de chocolate análogo
118
32
Evaluación de aplicación y funcionalidad de las tabletas
elaboradas con manteca de cacao y tabletas con grasas
alternativas de la manteca de cacao.
Valores de color y aw en tabletas de chocolate análogo
121
20
30
33
81
122
vi
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura
Titulo
Página
1
Molécula de triestearina
6
2
Ácidos grasos con diferente grado de saturación
8
3
Configuración cis y trans en isómeros geométricos.
9
4
Bosquejo de la jerarquía en la estructura que se presenta en la
grasa cristalizada
10
5
Principales formas polimórficas en grasas
12
6
Arreglo de los triacilgliceroles que se presenta en cada una de
las sub células de las formas cristalinas más comunes
13
7
Vías de cristalización de acuerdo al polimorfismo en grasas
14
8
Relación entre el contenido de sólidos grasos y los atributos
sensoriales
16
9
Geometría de la refracción de rayos X, de los diferentes planos
un cristal de acuerdo a la ley de Bragg
19
10
Cambio que ocurre en el ácido graso durante la hidrogenación
22
11
Ácido graso trans y ácido graso saturado
23
12
Consumo
de chocolate por persona en Europa, Asia,
Sudamérica y Estados Unidos de Norteamérica (kilogramos por
año)
27
13
Grasas alternativas de la manteca de cacao
32
14
Diagrama del proceso de atemperado del chocolate
40
15
Desarrollo experimental para el análisis fisicoquímico de las
grasas alterativas de la manteca de cacao, así como la
elaboración de chocolate análogo y la evaluación tecnológica y
sensorial del mismo.
70
16
Diagrama general para la elaboración de chocolate
74
17
Hoja de evaluación de atributos en tabletas de chocolate
análogo.
76
vii
18
Principales ácidos grasos en manteca de cacao de origen
mexicano, origen cubano y grasas alternativas de la manteca de
cacao.
86
19
Perfil cromatográfico de la manteca de cacao de origen
mexicano
89
20
Perfil cromatográfico de la manteca de cacao de origen cubano
90
21
Perfil cromatográfico de la grasa equivalente de la manteca de
cacao
91
22
Perfil cromatográfico de la grasa reemplazante de la manteca
de cacao
92
23
Perfil cromatográfico de la grasa sustituta de la manteca de
cacao
93
24
Contenido de sólidos grasos de la manteca de cacao y grasas
alternativas.
96
25
Imagen comparativa de la cristalización de la manteca de cacao
usando Microscopio óptico con LP 40x: Tiempo 0 (imagen
izquierda), tiempo 7 h. (imagen central) y tiempo 24 h (imagen
derecha) a temperatura de 24 °C.
98
26
Imagen comparativa de la cristalización en grasas alternativas
de la manteca de cacao usando MLP 40x a diferentes tiempos
(de arriba hacia abajo: 0,1,2,3 y 4 minutos) a temperatura de 24
°C.
100
27
Imagen comparativa de la cristalización en grasas alternativas
de la manteca de cacao usando MLP 40x, a diferentes tiempos
(de arriba hacia abajo: 0,5,10,15 y 20 minutos) a temperatura
de 24 °C.
101
28
Termograma de la manteca de cacao de origen mexicano.
Análisis dinámico. Análisis dinámico, enfriamiento 5 °C/min de
70 °C a 0 °C
103
29
Termograma de la manteca de cacao de origen cubano.
Análisis dinámico, enfriamiento 5 °C/min de 70 °C a 0 °C
104
30
Termograma de la grasa equivalente de la manteca de cacao.
Análisis dinámico, enfriamiento 5 °C/min de 70 °C a 0 °C
105
31
Termograma de la grasa reemplazante de la manteca de cacao.
Análisis dinámico, enfriamiento 5 °C/min de 70 °C a 0 °C
106
32
Termograma de la grasa sustituta de la manteca de cacao.
107
viii
Análisis dinámico, enfriamiento 5 °C/min de 70 °C a 0 °C
33
Espectro de espacios cortos de la manteca de cacao mexicana
obtenido por difracción de rayos X
110
34
Espectro de espacios cortos de la manteca de cacao cubana
obtenido por difracción de rayos X
110
35
Espectro de espacios cortos de la grasa equivalente de la
manteca de cacao obtenido por difracción de rayos X
111
36
Espectro de espacios cortos de la grasa reemplazante de la
manteca cacao obtenido por difracción de rayos X
112
37
Espectro de espacios cortos de la grasa sustituta de la manteca
de cacao obtenido por difracción de rayos X
112
38
Curva de atemperado para la formulación TMC.
115
39
Curva de atemperado para la formulación TMC-GEMC
.
Tableta de chocolate análogo con problemas de brillo y color
elaborada con manteca equivalente de la manteca de cacao
115
41
Curva de atemperado para la formulación TGEMC.
117
42
Proceso de elaboración de tabletas de chocolate análogo.
119
43
Tabletas elaboradas con manteca de cacao y con grasas
alternativas de la manteca de cacao
120
44
Gráfico radial de los atributos evaluados sensorialmente en
tabletas sabor chocolate
123
45
Resultados de la evaluación en las tabletas de chocolate
análogo en sus atributos: uniformidad de color y brillo
(Diagrama de Barras).
124
46
Resultados de la evaluación de las tabletas de chocolate
análogo en sus atributos: intensidad del olor, olor extraño,
intensidad del sabor, y sabor extraño. (Diagrama de Barras).
125
47
Resultados de la evaluación de las tabletas de chocolate
análogo en sus atributos: dureza, derretimiento, cremosidad,
cerosidad (Diagrama de Barras).
127
40
116
ix
RESUMEN
Actualmente la industria chocolatera produce un dulce sabor chocolate o
chocolate análogo, utilizando grasas alternativas de la manteca de cacao
(GAMC), que comparten propiedades y características con la manteca de cacao.
Esta investigación tuvo como objetivo analizar manteca de cacao como referencia
y 3 tipos de GAMC: grasa equivalente de la manteca de cacao (GEMC), grasa
reemplazante de la manteca de cacao (GRMC) y grasa sustituta de la manteca de
cacao (GSMC). La información que se obtuvo fue en relación a su composición
fisicoquímica, de manera particular, el contenido de ácidos grasos trans, además
de sus propiedades y/o características de cristalización y polimorfismo, También
se evaluó la funcionalidad mediante la elaboración de chocolate análogo, así
como los atributos sensoriales en tabletas hechas con el mismo. Se determinó en
base a los resultados del análisis fisicoquímico que los tres tipos de GAMC
cumplen con lo establecido en las normas mexicanas para este tipo de grasas.
Únicamente se detectaron ácidos grasos trans, en la muestra GRMC (43.8%), y
en la muestra GEMC (0.5%). La cristalización y polimorfismo se estudió mediante
difracción de rayos X, calorimetría diferencial de barrido y microscopía con luz
polarizada. Se observó que las muestras de manteca de cacao presentaron la
forma V o β y que su cristalización al igual que la muestra GEMC es lenta, las
muestras GRMC y GSMC mostraron la forma β’, y cristalizan rápidamente. El
chocolate elaborado con MEMC y/o con
manteca de cacao requirió ser
atemperado. Se observó una reducción en el tiempo de cristalización de las
tabletas de chocolate análogo usando las muestras GSMC y GRMC. La
evaluación sensorial de las tabletas, de manera general indicó que las GAMC
contribuyen a mejorar algunos atributos, como brillo y suavidad, sin embargo, en
relación a los atributos: cerosidad, rapidez de fusión, intensidad del sabor y olor,
se percibieron como deficientes. En general los resultados llevan a la conclusión
de que el uso de GSMC constituye una buena opción para la producción de
chocolate análogo debido a que tiene una cristalización rápida y estable, no
requiere atemperado ayudando a optimizar el proceso de elaboración y también
ayuda a reducir la ingesta de ácidos grasos trans, ya que no los contiene.
x
SUMMARY
At present the chocolate industry produces a sweet taste chocolate or analogous
chocolate, utilizing the cocoa butter's alternative fats (CBA ), they share properties
and characteristics with the cocoa butter. This investigation aimed at analyzing
cocoa butter like reference and CBA fellows: the cocoa butter's equivalent ( CBE
), the cocoa butter's replace ( CBR ) and cocoa butter substitute ( CBS ). The
information obtained of these fats was in relation to his physicochemical
composition, trans fatty acids content, in addition to their properties and
characteristics of crystallization and polymorphism, also the sensorial attributes
detected in tablets produced with this fats and finally the evaluation of their
technological functionality.
On the basis of the aftermath of physicochemical
analysis, CBA three fellows obey with the established in the Mexican standards for
this fats. Only were detected trans fatty acids in CBR ( 43,8 % ), and CBE ( 0,5 %
). The crystallization and polymorphism were studied by means of X-ray diffraction,
differential calorimetry of sweeping and microscopy with light polarized, it was
observed than, the signs of cocoa butter showed the form V or beta and than his
crystallization just like the sign CBE is slow, the signs the CBR and CBS showed
the form beta prime, and crystallize rapidly. The chocolate elaborated with CBE
and or with cocoa butter, required to be tempered. A reduction in the time of
crystallization of the analogous bars of chocolate was observed using CBS and
CBR itself. The sensorial evaluation of the tablets, in general, suggested that the
CBA contribute to improving some attributes like gloss and softness, however in
relation to the attributes: waxy, rapidity of fusion, intensity of taste and smell, they
were perceived like deficient. To conclude, all of the present results proved that
CBS is the better material because not to contain trans fatty acids and at the same
time provide a fast and stable crystallization, CBS can help to optimize the process
of elaboration of analogous chocolate because does not need tempering process
and can help to decrease the intake of trans fatty acids.
xi
INTRODUCCIÓN
El Chocolate es un producto que de acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM186-SSA1/SCFI-2002, se elabora a partir de la mezcla de dos o más de los
siguientes ingredientes: pasta de cacao, manteca de cacao, cocoa, adicionado de
azúcares u otros edulcorantes, así como de otros ingredientes opcionales, tales
como productos lácteos y aditivos para alimentos, encontrándose dentro de éste
diferentes variedades. En el 2007 en México el consumo per cápita de chocolate
osciló alrededor de 500 gramos por año, cifra baja en comparación con Estados
Unidos
y
Europa
que
tienen
un
consumo
que
supera
los
15
kg
( www.radiotrece.com.mx ).
La producción de chocolate, el acuerdo de la Directiva 2000/36/EC del
Parlamento y Consejo Europeo indica que solo esta permitido un máximo de 5%
de grasa diferente a la manteca de cacao del peso total del producto, para ser
llamado “chocolate”, y la grasa debe cumplir con algunas características
específicas. Actualmente a nivel industrial la reducción de tiempos de elaboración
del chocolate, aunado a la reducción de costos, han ocasionado que se usen las
grasas diferentes a la manteca de cacao, resultando en una práctica desleal
según la opinión de algunas personas. En muchos países, especialmente de
América latina, se ha vuelto una práctica común la inclusión de más de 5% de
grasa diferente a la manteca cacao para elaborar un producto similar al chocolate.
En el caso particular de México la importación libre de aranceles de chocolate
extranjero, la protección que han gozado por años los productores de cocoa
nacionales, y el consumo de cacao que rebasa la producción nacional, han
ocasionado que muchas empresas ahora produzcan y/o trabajen no con
chocolate, sino con dulce sabor chocolate ó chocolate análogo, es decir sin
manteca de cacao. Actualmente el número de empresas que dejan de hacer
chocolate para producir “dulces con sabor a chocolate” (nombre que se le debe
dar al producto que no cumpla con lo indicado para la elaboración de chocolates
de acuerdo a la NOM-186-SSA1/SCFI-2002) ó chocolate análogo crece aún más,
iniciando una nueva era para México como productor de este tipo de producto.
1
A través de los años se ha reunido información de las características que hacen
tan particular a la manteca de cacao, como lo es su composición de ácidos
grasos, la cual es responsable del polimorfismo y cristalización tan característica
que presenta 6 formas de cristales, así como de los atributos sensoriales
(Stauffer, 1999). Basándose en estos conocimientos, a través de los años se han
desarrollado grasas alternativas de la manteca de cacao, grasas vegetales que
provienen de diferentes fuentes y que tienen ciertas características similares a la
manteca de cacao (Jewell, 1998; Beckett, 2000). Una de las características de la
manteca de cacao, es que es sólida a temperatura ambiente, pero funde a
temperatura cercana a la temperatura corporal, por lo cual las grasas que se usen
como alternativas de la manteca de cacao deben tener esta característica también
(Stauffer, 1999).
Por otra parte en la actualidad se sabe de la gran importancia del efecto que
tienen las grasas que forman parte de la dieta en la salud de los consumidores. La
Consulta de Expertos de la OMS/FAO de 2002 sobre el Régimen Alimentario, la
Nutrición y la Prevención de las Enfermedades Crónicas (OMS, Serie de Informes
Técnicos, TRS, 916) concluyó de manera especial que había pruebas
convincentes de que el consumo de grasas que contengan ácidos grasos trans
(AGT) aumenta el riesgo de sufrir enfermedades cardiovasculares, por lo que
recomendó que el consumo de AGT no supere el 1% del aporte energético
alimentario diario (www.pediatraldia.cl). Los ácidos grasos trans en grasas y
aceites se forman principalmente al realizarse la hidrogenación parcial, aunque
también pueden formarse durante la deodorización, estos ácidos grasos trans
afectan la salud incrementando el nivel de lipoproteínas de baja densidad (LBD),
relacionadas en gran manera con padecimientos cardiovasculares, como la
aterosclerosis e inclusive diabetes (Wood, 1992; Bathena, 1992; Mensink y Plat,
2002). Muchos países
tiene ya regulaciones en relación a la declaración del
contenido de ácidos grasos trans en los alimentos (Spiller, 2004; Guerrero, 2006),
desafortunadamente entre los países que aun faltan por establecer dichas
regulaciones esta México.
2
I ANTECEDENTES
1.1 Lípidos
Los lípidos son compuestos orgánicos, componentes del tejido adiposo,
componentes estructurales de las células vivas, suministran energía (9 kcal) y son
vehículo de compuestos liposolubles. La importancia de los lípidos es amplia,
juegan un papel relevante en la nutrición, en la industria constituyen un
ingrediente base para elaborar cosméticos, productos farmacéuticos, productos
químicos y productos alimenticios. De manera específica los lípidos de los
alimentos por sus propiedades físicas y químicas como lo es su composición,
estructura cristalina y propiedades de fusión, influyen mucho en las propiedades
funcionales de numerosos alimentos. Sin embargo los lípidos de los alimentos ya
sea en forma de aceite o grasa, han sido asociados con enfermedades, de
manera especial las grasas saturadas de origen animal o vegetal y las grasas
parcialmente hidrogenadas, que se cree aumentan el riesgo de sufrir
enfermedades relacionadas con el sistema cardiovascular (Nawar, 1998).
1.1.1 Definiciones
Existen varias definiciones de lípidos, que hacen referencia a sus componentes, al
grupo químico al que pertenecen, a su carácter natural, al valor nutrimental, a su
origen, y a su solubilidad o insolubilidad en disolventes polares y no polares. Sin
embargo, en la actualidad la definición de lípidos ya no es tan exacta, debido a
que hay ciertos cambios o nuevas características, por ejemplo, en el sentido
estricto de solubilidad los ácidos grasos de cadena corta C1-C4 son
completamente miscibles en agua e insolubles en disolventes no polares, por otra
parte, si bien los ácidos grasos trans se consideran derivados de un proceso
natural de hidrogenación de las bacterias, al formarse durante la hidrogenación
industrial ya no pueden considerarse productos naturales. Adicionalmente ya
existen compuestos de carácter lipídico de un valor calórico inferior al establecido
para los lípidos. Por lo que para fines prácticos se adoptará la definición más
común: Lípido (del griego lípos, “grasa”) sustancia apolar que es en parte o del
3
todo insoluble en agua, pero soluble en disolventes apolares como cloroformo,
disulfuro de carbono, éter o etanol caliente (Bohinski, 1991; O’Keefe, 2002).
1.1.2 Clasificaciones
Los lípidos pueden clasificarse de diferentes maneras, por ejemplo, con base en
sus propiedades físicas a temperatura ambiente (aceites son líquidos y grasas
son sólidas), su polaridad (polares y lípidos neutros), su función en el cuerpo
humano (ácidos grasos esenciales y no esenciales) ó en su estructura (simples y
complejos). En el Cuadro 1 se muestra una clasificación con base en su
estructura (Nawar, 1998; O’Keefe, 2002).
Cuadro 1. Clasificación de los lípidos con base en su estructura.
Clase
Subclase
Descripción
Lípidos
simples
Acilgliceroles
Glicerol+ácidos grasos
Ceras
Alcohol de cadena larga+ácido
graso de cadena larga
Lípidos
compuestos
Fosfoacilgliceroles
Glicerol+ ácidos grasos
+fosfato+otro grupo que
contenga nitrógeno
Esfingomielinas
Esfingosina+ácido graso +
fosfato + colina
Cerebrósidos
Esfingosina + ácido graso +
azúcar simple
Gangliósidos
Esfingosina+ ácido graso +
carbohidrato complejo que
contiene ácido siálico
Lípidos
derivados
Materiales que satisfacen la Ejemplos: carotenoides,
definición de lípidos pero no la esteroides, vitaminas
de los lípidos simples o liposolubles.
complejos
Fuente: Nawar, 1998.
En los productos vegetales como nueces, semillas, legumbres y cereales la
fracción lipídica se compone principalmente de acilgliceroles neutros, que se
consideran lípidos simples (Nawar, 1998).
4
1.1.3 Grasas y Aceites
El 80 % de la producción mundial de grasas y aceites se usa para la alimentación
humana, 14 % para la industria oleoquímica (se incrementa notablemente en la
actualidad el porcentaje destinado de los aceites vegetales a la industria de bio
combustibles por la gran demanda), y 6% para la alimentación animal (Gunstone,
2000). Los lípidos presentes en los alimentos que consumimos, son grasas y
aceites que pueden ser de origen animal y/o vegetal. En el periodo 2006-2007 se
registro un total de 152.73 TM de grasas y aceites de mayor importancia
comercial, donde 128.25 TM corresponden a la producción de los 13 principales
tipos de aceites vegetales y 24.48 TM a la producción de las cuatro principales
grasas de origen animal, estos resultados muestran la importancia que tiene los
lípidos de origen vegetal (Oil World Annual, 2007).
La naturaleza debido a los diferentes climas, tipos de suelos, y características de
los cultivos permite que exista una amplia gama de aceites y grasas de origen
vegetal, en el Cuadro 2 se presentan algunos aceites indicando las zonas o
países donde principalmente se cultivan.
Cuadro 2. Principales aceites vegetales y áreas geográficas donde se cultivan.
Cultivo
1 Aceites líquidos
Principal área de cultivo
Semilla de colza
Frijol de soya
Semilla de girasol
Cacahuate
Maíz
Algodón
Oliva
Europa, Canadá, Australia, China, India
EUA, Brasil, Argentina, China
Europa (Centro y Sur), EUA, Argentina
India, China, EUA, África (Norte)
EUA, Brasil, Argentina, Europa (Sur), China
EUA, China, India, Pakistán
Área del mediterráneo
2 Palma
Aceite de palma
Malasia, Indonesia, Africa (Este), Brasil (Oeste)
3 Aceites láuricos
Coco
Almendra de palma
Islas Filipinas, Indonesia
Malasia, Indonesia
4 Cacao y grasas exóticas
Cacao
Semilla de Shea
Semilla de Sal
Hueso de mango
Semilla de Illipe
Kokum
Costa de Marfil, Brasil, Ghana
Costa de Marfil, Ghana
India
India
Borneo
India
Fuente: Nilsson y col., 2002
5
En la mayoría de las plantas, los lípidos se almacenan de alguna forma especial,
por ejemplo, en muchas semillas como en el caso del girasol y canola es en los
cotiledones en donde se almacenan, en algunas frutos como el aguacate y el fruto
de la palma africana se almacenan en el mesocarpio, en otros frutos como el coco
es en el endospermo donde se almacenan (Nilsson y col., 2002).
1.1.4 Composición de Grasas y Aceites
Un aceite ó grasa cruda se compone mayormente de triacilgliceroles (más de
95%). Se denominan grasas neutras (sólidas) ó aceites neutros (líquidos) a los
triacilgliceroles según su estado físico a temperatura ambiente. Además de los
triacilgliceroles,
también
hay
pequeñas
cantidades
de
diacilgliceroles,
monoacilgliceroles y ácidos grasos libres (Gunstone, 2000).
1.1.4.1 Acilgliceroles
Un acilglicerol es un éster que se forma por una molécula de glicerol
(trihidroxialcohol) y uno o varios ácidos grasos. El glicerol tiene tres grupos
alcohol donde los ácidos grasos pueden unirse, según el número de ácidos
orgánicos se pueden tener monoacilgliceroles, diacilglicéroles ó triacilgliceroles.
En la Figura 1
se presenta un triacilglicerol, esta molécula corresponde a la
triestearina o triestearato de glicerol, que se compone de tres moléculas de ácido
graso esteárico unidos al glicerol (Nawar, 1998).
Figura 1. Molécula de triestearina
Fuente: Nawar, 1998.
Se asigna una numeración que describe el orden de los grupos hidroxilo en la
molécula de glicerol, sn1, sn2 y sn3, el carbono C1 en la parte superior
6
denominado también α, el carbono C2 en la posición intermedia denominado β y
el carbono C3 en la parte inferior llamado α’ (O’Keefe, 2002).
1.1.4.2 Ácidos Grasos
Los ácidos grasos, son ácidos monocarboxílicos alifáticos con longitudes de
cadena de 4 a 24 átomos de carbono. Se han usado a través de los años
nombres comunes para ciertos ácidos grasos, muchos de estos nombres se
asignaron en base a su origen botánico o zoológico. (O’Keefe, 2002). Actualmente
se han identificado más de 1000 ácidos grasos naturales, el número es tan
grande debido a las variaciones en grado de insaturación, longitud de cadena y
presencia o ausencia de otros grupos funcionales. Sin embargo, de acuerdo a los
científicos y tecnólogos se considera que solo entre 25 y 50 ácidos grasos son los
más importantes (Gunstone, 2000). El Cuadro 3, muestra un listado de los ácidos
grasos que son más comunes y se encuentran en mayor abundancia en los
aceites y grasas.
Cuadro 3. Ácidos grasos de mayor importancia en grasas y aceites.
Nombre común
Ácidos saturados
Láurico
Mirístico
Palmitito
Esteárico
Ácidos monoinsaturados
Oleico
Erúcico
Ácidos Poliinsaturados
(n-6)
Linoleico
γ-Linolénico (GLA)
Araquidonico
Ácidos Poliinsaturados
(n-3)
Linolénico
EPA
DHA
Nombre sistemático
Número de carbonos
Dodecanoico
Tetradecanoico
Hexadecanoico
Octadecanoico
12:0
14:0
16:0
18:0
9-octadecenóico
13-dococenoico
9-18:1
13-22:1
9,12-octadecadienoico
n-6 18:2
6,9,12-octadecatrienoico
5,8,11,14-eicosatetranoico
n-6 18:3
n-6 20:4
9,12,15-octadecatrienoico
n-3 18:3
5,8,11,14,17-eicosapentaenoico
4,7,10,13,16,19-docosahexaenoico
n-3 20:5
n-3 22:6
*Basado en la producción anual de aceites vegetales considerando 8 ácidos que constituyen el
97% del total de la producción: laúrico (4%), mirístico (2%), Palmítico (11%), esteárico (4%), oleico
(34%), linoleico (34%), linolenico (5%) y erúcico (3%) Fuente: Gunstone, 2000.
7
Algunas características de los ácidos grasos que influyen en las propiedades
físicas y químicas de grasas y aceites son:
número de dobles enlaces ó
instauraciones en la cadena de carbonos, la longitud y la posición del ácido graso
insaturado dentro de la cadena, y la
posición cis ó trans del doble enlace
(Charley, 2005).
Los ácidos grasos saturados se caracterizan porque cada átomo de carbono está
unido a otros dos átomos de carbono y a 2 átomos de hidrógeno. Los ácidos
grasos insaturados tienen uno o más átomos de carbono
enlazados a un
segundo átomo de carbono mediante un doble enlace, que ocasiona que la
molécula no sea lineal (Charley, 2005). En la Figura 2 se muestra al ácido graso
linolénico (las flechas indican la posición de las instauraciones), y al ácido graso
esteárico.
Ác. Linolénico C-18:3 (poliinsaturado)
Ác. Esteárico C-18:0 (saturado)
Figura 2. Ácido grasos con diferente grado de saturación
Fuente: AarhusKarlshamn, 2006
Si la cadena de carbonos es larga y saturada, el punto de fusión del compuesto
se incrementará, y de manera inversa entre más dobles enlaces o instauraciones
ocasiona tenga la cadena de carbonos el punto de fusión disminuirá (Charley,
2005), en el Cuadro 4 se muestran algunos ejemplos.
8
Cuadro 4. Punto de fusión (°C) de algunos ácidos grasos
No. de Carbonos
Ácido graso Punto de Fusión °C
12
Láurico
45
14
Mirístico
54
16
Palmítico
63
18
Esteárico
70
18:1 trans
Elaídico*
44
18:1
Oleico*
14
18:2
Linoleico*
-5
18:3
Linolénico*
-11
Fuente: Kellens, 2000; *Nilsson y col., 2002.
En los ácidos grasos insaturados existen isómeros posicionales e isómeros
geométricos. Los posicionales son aquellos en los que los dobles enlaces se
encuentran en otras posiciones dentro de la cadena lineal del ácido graso.
Los isómeros geométricos son aquellos en donde los radicales y los dos átomos
de hidrógeno que convergen en un doble enlace se encuentran en posiciones
diferentes (Charley. 2005). La Figura 3 ilustra las configuraciones cis y trans que
se pueden presentar en los ácidos grasos.
Figura 3. Configuración cis y trans en isómeros geométricos.
En los aceites y grasas naturales se encuentran normalmente isómeros cis, con
algunas excepciones en que se presentan cantidades muy pequeñas
de
isómeros trans, por ejemplo en el sebo de res y en la mantequilla, esto es debido
al proceso digestivo en el animal, que incluye la bio-hidrogenación por parte de
las bacterias (Becerra, 2005). Las formas trans tienen propiedades físicas
intermedias entre los ácidos grasas cis y ácidos grasos saturados. Su conversión
a energía se da en la misma proporción de la de los grasos saturados (Lehninger,
2004).
9
1.1.5
Cristalización y Polimorfismo en Grasas y Aceites
Las propiedades físicas de las grasas y productos que contienen grasa, se deben
en gran manera a su cristalización, es decir, la estructura de la red cristalina
presente. El estudio de esa estructura y sus propiedades se ha enfocado
principalmente en la composición lipídica, en el polimorfismo y la proporción
sólido/líquido que se presenta a diferentes temperaturas.
En la Figura 4 se
muestra un bosquejo de los niveles que de estructura que presenta la grasa
cristalizada (Tang y Marangoni, 2006).
Reología propiedades
mecánicas propiedades
sensoriales
Grasa
Nivel
macroscópico
>0.2 mm
Redes de cristales
Contenido de grasa
Polimorfismo
Estructura Molecular
Núcleos de cristales
Microestructura
0.25-200μm
Cristales
Moléculas de
triacilgliceroles
Nanoestructura
0.4-250nm
Figura 4. Bosquejo de la jerarquía en la estructura que se presenta en la grasa
cristalizada. Fuente:Tang y Marangoni, 2006.
Para el estudio de la solidificación de grasas, se ha usado ampliamente la
cristalografía. Un cristal esta constituido por átomos arreglados en un patrón
tridimensional que se repite periódicamente. Las características más importantes
de un cristal son la periodicidad y regularidad del arreglo de los patrones
tridimensionales, que pueden constituirse de un átomo, grupos de átomos, una
molécula o grupos de moléculas. Cuando la energía cinética de las moléculas no
es suficiente para evitar que estas se asocien entre sí gracias a las atracciones
moleculares, se asumirán orientaciones y posiciones fijas unas respecto a otras, y
10
así ocurrirá la solidificación, cada molécula que entra a formar parte del sólido se
verá influenciada casi de la misma manera que las moléculas precedentes, y así
la molécula será un arreglo tridimensional ordenado, un cristal (Moreno, 2000).
La cristalización de una grasa comienza con un sobre enfriamiento de la grasa
fundida (equivalente a la sobre saturación de una solución), a temperatura inferior
a la de fusión se inicia la formación de núcleos, estos se deshacen y se vuelven a
formar, esto se repite hasta que alcancen un tamaño crítico. La energía libre de
Gibbs de estos núcleos alcanzará un valor máximo al llegar ese tamaño crítico,
para mantener al mínimo la energía libre el proceso de formación y fusión
continuará, a su vez los núcleos al crecer forman una superficie, debido a la
agregación de aglomerados y puentes entre los núcleos se formará finalmente la
red de cristales (Campos, 2005).
El proceso de cristalización se ha dividido en tres segmentos o tres eventos: La
nucleación, el crecimiento y la transformación. En la etapa de nucleación los
triacilgliceroles forman agregados para constituir cristales primarios. La ruta
normal de nucleación en las grasas se conoce como nucleación heterogénea.
Este proceso inicia en las superficies y es favorecida con agitación. La lecitina y
otros lípidos polares, monoglicéridos, diglicéridos y pequeñas cantidades de
triacilgliceroles de alto punto de fusión se usan para controlar la nucleación
(Nilsson y col., 2002)
En la etapa de crecimiento se determina la forma cristalina (polimorfismo), que
tiene gran impacto en la aplicación que tenga la grasa.
La nucleación y
crecimiento son rápidos. La etapa de transformación, que consiste en llegar a la
forma cristalina termodinámicamente más estable, es la última etapa de la
cristalización, es además la más lenta, y tanto el polimorfismo
como la
composición tienen gran influencia (Nilsson y col., 2002).
Los triacilgliceroles y las grasas normalmente cristalizan en tres o más formas
cristalinas. El polimorfismo se define como la existencia de varias formas
cristalinas, con la misma composición química pero de diferente estructura, que al
fundirlas dan fases líquidas idénticas. El polimorfismo permite la existencia de
11
múltiples puntos de fusión. Dos formas cristalinas son enantiotrópicas cuando
cada una tiene un intervalo definido de estabilidad. Dos formas cristalinas son
monotrópicas si una es estable y la otra es meta estable bajo todo tipo de
condiciones; en estas formas cristalinas la transición irá en la dirección a la forma
más estable. Las grasas naturales son invariablemente monotrópicas. En los
compuestos de cadena larga, el polimorfismo está asociado con diferentes tipos
de empaquetamiento de las cadenas de carbonos de los ácidos grasos ó con
diferentes ángulos de inclinación, el modo de empaquetamiento puede llamarse
subceldillas. Dentro de una celdilla unidad se encuentran las subcélulas, una
subcélula es la parte más pequeña de la unidad espacial de repetición a lo largo
de los ejes de la cadena. Se conocen siete tipos de empaquetamientos de las
subcélulas de hidrocarburos (Nawar, 1998). En la Figura 5, se muestran las
proyecciones por cadenas terminales de los principales empaquetamientos de las
subcélulas ó formas cristalinas en las grasas, que son alfa (α), beta prima (β’) y
beta (β).
ALFA
BETA PRIMA
BETA
Figura 5. Principales formas polimórficas en grasas.
Fuente: Nilsson y col., 2002.
La forma alfa tiene una simetría hexagonal y se forma a baja temperatura y
altas velocidades de enfriamiento, las cadenas de ácidos grasos son
perpendiculares a el plano del grupo metilo final y oscilan, por el alto grado
de libertad molecular. La forma alfa tiene una corta duración (10 s a 2 h),
pero en grasas completamente hidrogenadas puede mantenerse por años
a temperatura ambiente, por ejemplo, el aceite de palma hidrogenado
(Marangoni, 2005).
12
La
forma intermedia es conocida como beta prima, tiene una forma
ortorrómbica, las cadenas están inclinadas respecto al plano del grupo
metilo final (Figura 6) y donde las cadenas de ácidos grasos adyacentes
están en diferentes planos. Por ejemplo, la grasa butírica (Foubert y col.,
2007).
La forma beta es la más estable, tiene punto de fusión más alto que las
otras formas, y una simetría triclínica (Figura 5), donde a diferencia del
arreglo ortorrómbico todas las cadenas de ácidos grasos están en el mismo
plano (Figura 6). Por ejemplo la manteca de cacao (Foubert y col., 2007).
Figura 6. Arreglo de los triacilgliceroles que se presenta en cada una de las sub
células de las formas cristalinas más comunes. (Foubert y col., 2007)
Se sabe que a temperaturas arriba de la temperatura de fusión de la grasa, no
hay un orden en sus moléculas y es líquida, al enfriarla, se crea la forma alfa
(Figura 7), que es normalmente inestable a temperatura ambiente, esta se funde o
transforma a la forma beta prima (Figura 7). Si la grasa es tratada a bajas
velocidades ó el enfriamiento es detenido cuando aun la temperatura es alta, se
forma también el cristal beta prima, esta forma cristalina puede fundirse y
transformarse a la forma beta. Es difícil obtener la forma beta a partir de la grasa
fundida de manera directa, una manera de obtenerla es mediante un enfriamiento
muy lento y con ciclos de temperatura (Nilsson y col., 2002).
13
Grasa fundida
Beta
Beta’
’
Alpha
Cristalización
Fusión
Conversión
Figura 7. Vías de cristalización según el polimorfismo en grasas.
Fuente: Nilsson y col., 2002
Actualmente se usa el polimorfismo deliberadamente en la manufactura de
grasas, como una manera de controlar la forma, tamaño, e interacción de los
cristales (Birker y Padley, 1987). La tendencia natural a formar cristales α, β’ y β
en algunas grasas ya se conoce, en el Cuadro 5 se muestran algunos ejemplos
(Podmore, 2000).
Cuadro 5. Tendencia de cristalización en algunas grasas y aceites.
Forma α
Forma β’
Forma β
Aceite de palma completamente
hidrogenado
Aceite de algodón
Aceite de palma
Sebo
Aceite de arenque
Aceite de pescado
Aceite de ballena
Aceite de nabo
Grasa butírica
Manteca de cerdo
modificada
Aceite de soya
Aceite de cártamo
Aceite de girasol
Aceite de ajonjolí
Aceite de cacahuate
Aceite de Maíz
Aceite de canola
Aceite de oliva
Aceite de coco
Manteca de cacao
Estearina de palma
Manteca de puerco
Aceite de algodón
completamente hidrogenado
Fuente: Podmore, 2000.
D’Souza y col
(1990), publicaron una revisión de las formas polimórficas y
espacios cortos de diferentes grasas naturales y grasas comerciales, reportadas
hasta ese año por varios investigadores. La estabilidad polimórfica de las grasas o
mezclas de grasas reportada en D’Souza y col. (1990), fue determinada usando
14
difracción de rayos X, ya que los patrones de difracción dan información
inequívoca de la forma polimórfica de la grasa.
1.1.6 Métodos Empleados para el Estudio de la Cristalización de Grasas y
Aceites
El estudio del proceso o desarrollo de la cristalización se realiza utilizando varias
técnicas, entre las que se encuentran: Resonancia magnética nuclear (pNMR)
para determinar el contenido de sólidos grasos indicando diferentes grados de
cristalización, la microscopía que es una herramienta para visualizar el proceso de
cristalización bajo parámetros como el tiempo, velocidad de agitación y/o
temperatura, la calorimetría diferencial de barrido es empleada para detectar
cambios endotérmicos o exotérmicos que ocurren durante un análisis dinámico de
aceites y grasas en función de la temperatura (formas cristalinas según puntos de
fusión o temperaturas de cristalización).
El análisis con difracción de rayos X. a grasas, permite determinar las formas
cristalinas de acuerdo a espacios cortos o largos dentro de la estructura del cristal
(Roos, 1995).
1.1.6.1 Resonancia Magnética Nuclear
En una grasa se puede determinar la porción de material sólido y líquido, estas
dos fracciones constituyen un sistema. La fracción sólida se reporta como el
contenido de sólidos grasos, y se puede obtener por diferentes técnicas, una de
ellas es la resonancia magnética nuclear (RMN) que es un método directo. Esta
técnica mide la respuesta de los núcleos de los hidrógenos (protones) a un pulso
de energía de intensidad y frecuencia corta en un campo magnético. Cuando un
pulso de frecuencia de radio se aplica a la grasa se induce una señal de
magnetización. La amplitud inicial de la señal es proporcional al número de
protones presentes en la muestra. Cuando hay más de un componente que
contenga protones (grasa líquida y grasa sólida), la señal cae de acuerdo a cada
componente. Los protones en la fase sólida presentan una caída más rápida de la
15
señal que los protones en la fase líquida. La diferencia entre la señal inicial (que
corresponde a las dos fases: líquida y sólida) y la señal final (que corresponde a
la pura fracción líquida) es proporcional a la cantidad de protones presentes en la
fase sólida, de lo cual se calcula la fracción sólida (Campos, 2005).
La relación entre el contenido de sólidos grasos, el grado de cristalización y las
propiedades sensoriales es muy importante, el contenido de sólidos grasos
presentes a la temperatura entre 20-25 °C indica la dureza (Figura 8), entre los
25 y 30 °C se relaciona con la resistencia al calor, entre 30 y 35 °C indica la
rapidez de fusión y finalmente la presencia de sólidos grasos a 35 °C ó más
temperatura en el caso de grasas para confitería se relaciona con la cerosidad, o
sensación de grasa que no funde en la boca (Nilsson y col., 2002).
1 Dureza
2 Resistencia térmica
Contenido de sólidos grasos %
1
3 Rapidez de fusión
4 Cerosidad
3
2
4
Temperatura °C
Figura 8. Relación entre el contenido de sólidos grasos y los atributos sensoriales.
Fuente: Nilsson y col., 2002
El contenido de sólidos grasos de 30-35 °C, da información de lo que ocurre
cuando se funde en la boca la grasa, punto muy importante al hablar de
chocolate. La pendiente de la curva entre los 30 y 35 °C esta relacionada con lo
rápido que funde la grasa, por ejemplo, cuando el chocolate se funde en la boca ,
es necesaria una gran cantidad de energía, ya que el cambio de estado sólido a
16
líquido requiere de energía, que es denominada calor latente (en la manteca de
cacao es de alrededor de 157 J/g), por otra parte para aumentar la temperatura
de la grasa en 1 °C se requieren 2.0 J/g, por lo que la energía requerida para
fundir el chocolate es proporcionada por transferencia de calor, (36 °C
temperatura corporal) del interior de la boca al chocolate ( la temperatura sube
aproximadamente 20 °C, la suma del calor específico y latente es: 20*2+157=197
J/g). Si la pendiente es pronunciada, la fusión es muy rápida y se produce una
sensación refrescante en la boca (Beckett, 2000).
1.1.6.2
Microscopía con Luz Polarizada
La microestructura de la grasa comprende partículas de tamaño de 0.25-200 μm
(Figura 4), la cual ha sido visualizada gracias a varios métodos microscópicos. La
microscopía de luz polarizada (MLP), es el método más popular en el estudio de
las grasas, principalmente por requerir de una preparación relativamente simple
de la muestra a observar. Las imágenes obtenidas mediante esta técnica proveen
la distribución espacial dentro de la red de grasa cristalizada (Tang y Marangoni,
2006; Liang y col., 2006).
Siguiendo el método de microscopia de luz polarizada, las observaciones de las
muestras, se hacen usando objetivos de 4x, 10x y 40x. Lo que se puede observar
corresponde a la región intranuclear de las redes de cristales. Se puede apreciar
el crecimiento de los cristales, pero solo en dos dimensiones. Los elementos
sólidos se observan directamente como formas brillantes en un fondo oscuro
(Awad y Marangoni, 2005).
1.1.6.3 Calorimetría Diferencial de Barrido
La calorimetría diferencial de barrido (CDB), es un método conveniente para
determinar la cristalización y el comportamiento de fusión de una grasa, permite
obtener el comportamiento térmico global del producto.
17
Aunque se recomienda usar la CDB para el estudio de grasas y aceites, es
importante tener presente que al ser las grasas mezclas de tracilgliceroles, y que
a su vez estas moléculas se componen de diferentes ácidos grasos, puede
dificultarse el análisis calorimétrico, por lo cual, muchos de los estudios se hacen
usando triacilgliceroles que contengan un solo tipo de ácido graso, como la
triestearina, tripalmitina, etc (Singh y col., 1999; Mac y col., 2006), o bien mezclas
de triacilgliceroles conocidos, de los que previamente se ha realizado un análisis
de triacilgliceroles puros (Gartí y col., 1989); También se han estudiado diferentes
grasas, que por diversos motivos son de gran interés, por ejemplo, la manteca de
cacao, que es una de las grasas de las que más reportes se encuentran en la
literatura (Dimick y Manning, 1987; Davis y Dimick, 1989; Chaiseri y Dimick, 1989;
Oh y Swanson, 2006), por otra parte se han estudiado mezclas de manteca de
cacao y aceites para entender el efecto “eutéctico” o incompatibilidad entre grasas
(Pérez y col. 2005) ó aceites exóticos (Sessa, 1996) . El chocolate como tal ha
sido estudiado por medio de CDB con el fin de entender el problema de
cristalización conocido como “fat bloom”, así como el efecto de promotores de
cristalización (Hachiya y col., 1989a; Hachiya y col., 1989b; Reddy y col., 1996).
Las grasas o mantecas industriales debido a que conforman un universo bastante
complejo por ser mezclas de diferentes aceites y grasas sometidos a diversos
procesos de modificación no se han estudiado muy ampliamente (Lovegren y col.,
1976; Foubert y col., 2006; Foubert y col., 2007).
El resultado de un análisis de calorimetría diferencial de barrido es un
termograma, que muestra las transiciones que ocurren al material de estudio.
Existen dos tipos de transiciones, las de primer orden y las de segundo orden. Las
de primer orden producen picos, que indican la transición y la temperatura a la
que ocurre. La mayoría de las transiciones de fase de los lípidos son de primer
orden (Martínez y col., 1999).
1.1.6.4 Difracción de Rayos X
El proceso de difracción consiste en la dispersión de rayos X por las nubes
electrónicas de los átomos, el patrón observado es el resultado de la interferencia
18
constructiva y destructiva de la radiación dispersada por todos los átomos, la
analogía a la reflexión ordinaria surge del arreglo regular de los átomos en el
cristal. En la Figura 9 se muestra la geometría de la refracción de rayos X de los
diferentes planos del cristal, donde se aprecia un ángulo de incidencia y de
refracción, representado por θ.
Figura 9. Geometría de la refracción de rayos X, de los diferentes planos del
cristal de acuerdo a la ley de Bragg. Fuente: Marangoni, 2005.
Donde un haz de rayos X hace un ángulo θ con un conjunto de planos cuyo
espacio interplanar es “d” , dado que hay un gran número de planos paralelos , las
reflexiones de los planos sucesivos interferirán unos con otros y habrá
interferencia constructiva, únicamente cuando la diferencia entre el recorrido de
los planos sucesivos sea igual a un número entero de longitudes de onda, será
constructiva, entonces los rayos incidentes estarán en fase, esto se presenta
cuando nλ= 2dsenθ, esta relación es conocida como la Ley de Bragg, desde el
punto de vista físico, la ecuación establece que se observará un pico en la
intensidad difractada cuando λ, d y θ tomen valores tales que el correspondiente
valor de n sea un número entero. El ángulo de incidencia θ se reporta en grados,
λ es la longitud de onda del rayo X (varía según el elemento químico empleado), d
es la distancia repetida entre dos planos reticulares en Å y n como ya se
mencionó es un número entero (Moreno, 2000; Marangoni, 2005).
Los estudios de la cristalización en grasas se han realizado usando DRX desde
hace varios años, y gracias a esto, se ha entendido mejor el polimorfismo que
presentan (Hoerr y Paulicka, 1968; Yap y col., 1989; van Malssen y col.,1996 a;
van Malssen y col.,1996 b; van Malssen y col.,1996 c) Los patrones típicos de
difracción de rayos X que exhiben las grasas, son dos grupos de líneas de
19
difracción que corresponden a espacios cortos y espacios largos. Los espacios
largos corresponden a los planos formados por los grupos metil finales,
son
dependientes de la longitud de la cadena y el ángulo de inclinación los ácidos
grasos componentes de las moléculas glicéricas. Los espacios cortos se refieren
a la sección transversal del arreglo de la cadena de carbonos y son
independientes de la longitud de la cadena. Los espacios largos son observados
alrededor de 1-15° 2θ, los espacios cortos son observados alrededor de la región
2θ de 16-25° . Los espacios cortos son ampliamente usados para caracterizar las
diversas formas polimórficas (D’Souza y col., 1990).
La forma β’ es usualmente asociada con triglicéridos asimétricos (Foubert y col.,
2006). La forma β se observa en grasas con triacilglicéroles simétricos, la
manteca de cacao presenta este tipo de triacilgliceroles. D’Souza y col. en 1990
presentaron una revisión muy amplia de las formas polimórficas en base a los
espacios cortos determinados en grasas naturales y grasas industrializadas o
comerciales. Para grasas comerciales las forma reportada de acuerdo a los
espacios cortos en Å fueron: α (4.15), β’ (4.35, 4.2, 4.03, 3.8) y β (4.57, 4.22, 4.00,
3.85, 3.65, 3.50).
1.1.7 Proceso Industrial para la Fabricación de Grasas y Aceites
Para obtener mantecas ó grasas y aceites de grado alimenticio es necesario
realizar un proceso que comprende varias operaciones con el objetivo de ir
transformando a las grasas o aceites crudos hasta tener la calidad y atributos
deseables que los hacen aptos para su uso. De acuerdo a la norma NMX-F-009SCFI-2005 estas operaciones son:
1. Neutralización ó refinación química.
2. Blanqueo.
3. Pre-tratamiento para refinación física.
4. Hidrogenación y filtración para eliminar el catalizador de níquel.
5. Deodorización.
6. Interesterificación ó redistribución de radicales de ácidos grasos.
7. Cristalización y envasado.
20
De acuerdo a la norma NMX-F-009-SCFI-2005 los procesos de deodorización ó
refinación física en su caso, deben de ser los procesos finales antes del proceso
de cristalización y envasado. Así mismo indica que la combinación de las
operaciones que se utilicen dependerá del tipo y calidad de materias primas
usadas y de las especificaciones de cada tipo de producto fabricado por la
industria (www.economia.gob).
En la actualidad la industria de grasas y aceites utiliza el proceso de
fraccionamiento que consiste en enfriar y agitar de manera controlada, para
producir fracciones sólidas y líquidas de características especiales y contenido de
sólidos grasos diferentes, que se pueden utilizar para balancear el contenido de
ácidos grasos y así obtener mantecas con características específicas (Becerra,
2005).
1.1.8 Ácidos Grasos Trans
Los ácidos grasos trans (AGT) se forman de manera natural en pequeñas
cantidades por la acción de microorganismos presentes en el estómago de los
rumiantes (Lee y col., 2006); por lo que se pueden encontrar AGT en la
mantequilla, la leche (el ácido vaccenico, representa el 45-50% del total de
isómeros trans presentes) , grasas de origen animal, etc., sin embargo, esta forma
de AGT supone una pequeña proporción (<0,5% del aporte energético total) de la
cantidad total de grasas trans consumidas (Destaillats y col. 2006).
Los ácidos grasos trans de producción industrial, conocidos generalmente como
“grasas trans”, han sido definidos por la Comisión Mixta FAO/OMS del Codex
Alimentario como: “ácidos grasos insaturados que contienen uno o varios enlaces
dobles aislados (no conjugados) en una configuración trans” (www.pediatraldia.
cl/GRASAS %202006/eliminar_grasas_trans.htm).
En el proceso de deodorización se pueden formar ácidos grasos trans, por lo cual
es difícil obtener aceites o grasas con 0% AGT. En este proceso se producen de
1 a 4% de ácidos grasos trans, dependiendo de las condiciones de operación. La
21
temperatura de desodorización es el factor más importante, ya que el aumento de
temperatura cataliza la isomerización, por lo que, dentro de los posible, es
conveniente deodorizar a baja temperatura. Sin embargo, esto tiene un límite en
la eficiencia de deodorización (Becerra, 2005).
La hidrogenación se emplea para la producción de “shortenings” o mantecas, la
materia prima es una aceite o grasa que tenga ácidos grasos insaturados, el
objetivo de hidrogenar es incrementar la calidad o estabilidad ante la oxidación,
además de conseguir una consistencia o estado físico que permiten cierta
plasticidad y algunas otras ventajas tecnológicas (Lawson, 1995). Durante la
hidrogenación el aceite o grasa se expone al gas hidrógeno en presencia de un
catalizador, los dobles enlaces en el radical el ácido graso se abren y un átomo de
hidrógeno se une a cada uno de los dos átomos de carbono que antes estaban
unidos mediante el doble enlace como se muestra en la Figura 10. Los dobles
enlaces no solo disminuyen sino que también migran durante la hidrogenación. En
el caso de los ácidos grasos poliinsaturados, sólo se saturan algunos dobles
enlaces. Como resultado se forman isómeros de ácidos grasos insaturados que
no ocurren en forma natural (Becerra, 2005).
- CH2- CH = CH- CH2HIDRÓGENO
- CH2- CH2 - CH2 - CH2-
Figura 10. Cambio que ocurre en el ácido graso durante la hidrogenación.
Un ejemplo muy claro de qué sucede al hidrogenar se observa en el índice de
yodo, por ejemplo, el valor del índice de yodo del aceite de soya disminuye de 129
a 76 al hidrogenarlo, la proporción total de ácidos insaturados en la grasa
desciende en solo un 3%, pero más de la mitad de ácidos totales presentes
adquieren la forma del ácido monoinsaturado en posición trans, conocido como
ácido elaídico C 18:1 trans-9 (FAO, 1991).
22
Los ácidos grasos trans generalmente son de punto de fusión más alto que los
correspondientes isómeros cis. El ácido graso cis 9 octadecenóico o ácido cis 9
oleico tiene un punto de fusión de 14°C sí sufre una isomerización durante la
hidrogenación se convierte en el ácido trans 9 oleico (ácido elaídico), el cual
tendrá un punto de fusión de 44°C, en caso de que sí se efectúe la hidrogenación
del ácido oleico, el ácido graso formado será el ácido graso esteárico con punto
de fusión de 70°C. En la Figura 11 se observa que tanto el ácido graso elaídico
como el esteárico presentan una forma lineal aun cuando uno es monoinsaturado
y el otro es saturado (Becerra, 2005).
Enlace en
posición trans
Ácido graso elaídico
Ácido graso esteárico
Figura 11. Ácido graso trans y ácido graso saturado.
Fuente: AarhusKarlshamn, 2006
1.1.8.1 Efectos de los Ácidos Grasos Trans en la Salud
En la década de los 90’s, se aceptó que los ácidos grasos trans incrementaban la
presencia de la lipoproteína de baja densidad (LBD) y disminuían la presencia de
la lipoproteína de alta densidad (LAD), situación más perjudicial que la
ocasionada por las grasas saturadas (Spiller, 2004). Se sabe que la lipoproteína
de baja densidad transporta colesterol en la sangre,
causa depósitos en las
arterias, por lo que es importante no se incremente el nivel de esta lipoproteína.
La lipoproteína de alta densidad también transporta colesterol en la sangre, pero
el colesterol en esta forma se considera protector, por lo que es llamado colesterol
bueno, de manera que
no debe disminuir
el nivel de esta lipoproteína. El
incremento de la lipoproteína de baja densidad esta directamente relacionada con
23
la cantidad de ácidos grasos trans consumidos, este incremento ocasiona la
pérdida del balance que debe existir en el perfil lipoproteico (Katan y col., 1995).
En el 2002 el Dr. Katz encontró que un alto contenido de grasas trans en la
membrana de los glóbulos rojos influía en arritmias y posiblemente la muerte por
ataque cardiaco (Spiller 2004).
También los ácidos grasos trans pueden incorporarse a los fosfolípidos de las
membranas,
lo que puede ocasionar alteraciones en el empaquetamiento y
fluidez de las membranas celulares, ya que las propiedades físicas (Figura 11) de
estos ácidos grasos son parecidas a las de los ácidos grasos saturados. La
sustitución de ácidos grasos cis por ácidos grasos trans, puede afectar la
actividad biológica de algunas moléculas, favoreciendo la aparición de estados
patológicos (Chardigny y col., 2007).
1.1.8.2 Legislación y Regulación de los Ácidos Grasos Trans
La Consulta de Expertos de la OMS/FAO de 2002 sobre el Régimen Alimentario,
la Nutrición y la Prevención de las Enfermedades Crónicas (OMS, Serie de
Informes Técnicos, TRS, 916) concluyó que había pruebas convincentes de que
el consumo de AGT aumenta el riesgo de sufrir enfermedades cardiovasculares.
Además, recomendó que el consumo de AGT no supere el 1% del aporte
energético alimentario diario y propuso que se realizaran esfuerzos para aumentar
la cantidad de grasas monoinsaturadas y polinsaturadas en el suministro
alimentario y los regímenes alimentarios humanos. Por lo que en el 2004 la
Asamblea Mundial de la Salud adoptó una resolución que respaldaba la
Estrategia Mundial sobre Régimen Alimentario, Actividad Física y Salud, que hizo
de la eliminación de los AGT un punto clave para las acciones de los gobiernos en
respaldo de dicha estrategia (www.pediatraldia.cl/GRASAS%202006/ eliminar
_gra sas_trans.htm).
24
Los datos del consumo de AGT de las calorías totales consumidas diariamente en
los países siguen siendo incompletos, sin embargo en algunos países se cuenta
ya con una cifra estimada, por ejemplo, se calcula un consumo aproximado de 2 a
3 % (4,5-7,2 g/día) en los Estados Unidos, 3% (7,2 g/día) en Argentina, 2% (4,5
g/día)
en
Chile
y
de
1,1%
(2,6
g/día)
en
Costa
Rica.
(www.pediatraldia.cl/GRASAS%202006/eliminar_grasas_trans.htm)
Desde hace algunos años hay recomendaciones al respecto, por ejemplo, en el
Cuadro
6, se muestra una recomendación para la ingesta de grasa que
contempla los niveles de consumo de los diferentes ácidos grasos incluyendo
AGT (Nilsson y col., 2002).
Cuadro 6. Recomendación de la ingesta de grasa diaria (Organismo de Nutrición
Nórdico 1996)
% del total de calorías ingeridas
Grasa total
25-30
Suma de grasa saturada y grasa trans
<10
Grasa mono insaturada cis (ácido oleico) 10-15
Poli insaturadas
5-10 (no menor de 3)
De la familia omega 3
1 (no menor 0.5)
Fuente: Nilsson y col., 2002
Algunos países regularon y legislaron el contenido de AGT en los alimentos hace
algunos años. El caso particular de Chile sirvió para que los países integrantes del
MERCOSUR siguieran su ejemplo, de manera que Argentina, Uruguay, Paraguay
y Brasil han establecido que un producto podrá declararse como libre de AGT si
tiene 0.2 g ó menos de AGT/ porción. En Europa también tienen legislaciones al
respecto, por ejemplo Dinamarca, cuya legislación indica que un producto podrá
declararse libre de AGT si tiene menos de 1 g de AGT por cada 100 g de lípido.
Estados Unidos a través de la FDA desde enero del 2006 estableció que debe
contener 0.5 g ó menos de AGT por porción un producto para declararlo libre de
AGT, este último caso es de gran importancia para México ya que Estados Unidos
es su mayor importador y socio comercial (Guerrero, 2006). Para el caso
particular de México solo se cuenta con la NOM-043-SSA2-2005 que establece lo
25
siguiente: “Se deberá informar acerca de la importancia de limitar al mínimo
posible la ingestión de alimentos con alto contenido de azúcares refinados,
colesterol, ácidos grasos saturados, ácidos grasos trans, sal y recomendar la
utilización preferente de aceites vegetales”.
1. 2
Historia del Chocolate
Cuando los aztecas en el siglo XII conquistaron la región donde se sitúa el México
actual adoptaron de los Toltecas el arte de cultivar el cacao, utilizando las semillas
de las habas, al igual que los Toltecas, como moneda de curso corriente, y ración
cotidiana para los soldados, por su alto valor nutritivo y por sus propiedades de
bebida refrescante (Kaarst, 1984).
En el año de 1502, en el curso de su cuarto viaje hacia las “Indias Occidentales”
topó Colón por primera vez con las habas de cacao durante su travesía por el
Golfo de Honduras, al observar la carga de una embarcación indígena. Tiempo
después Hernán Cortés pudo constatar el efecto tonificante de la bebida muy
sazonada, el “cacau-atl” . Cuando la corte española probó previa adición de
jarabe de azúcar de caña, dicha bebida, fue bien recibida, dando lugar al
nacimiento de la materia prima que fue y es base aun de nuevos productos
alimenticios. Si bien en España ya llegaba el cacao proveniente de América, fue
hasta el siglo XVII que el cacao llegó a otros países europeos (Francia, Italia,
Inglaterra, Holanda, Alemania y Suiza). A finales del siglo XVII las habas de
cacao y sus derivados se vendían en las boticas, pero únicamente la gente que
podía pagar su alto precio los adquiría. Fue hasta fines del siglo XVIII y principios
del XIX que mediante la industrialización de la fabricación de cacao y chocolate se
logró popularizar el consumo de dichos productos más ampliamente (Kaarst,
1984).
El chocolate es un producto homogéneo elaborado a partir de la mezcla de dos o
más de los siguientes ingredientes: pasta de cacao, manteca de cacao, cocoa,
adicionado de azúcares u otros edulcorantes, así como de otros ingredientes
opcionales,
tales
como
productos
lácteos
y
aditivos
para
alimentos,
26
encontrándose dentro de éste diferentes variedades (NOM-186-SSA1/SCFI2002).
Actualmente solo en algunos países el consumo de chocolate es muy alto, como
se muestra en la Figura 12, los países llamados del primer mundo, son los que
principalmente consumen este producto, en tanto que muchos otros países no
0.8
1.5
1.8
1.8
2.1
3.4
3.9
4.4
4.4
4.5
5.2
5.4
5.7
7
7
7.7
8.2
8.6
8.7
8.8
9.4
9.6
12
10
8
6
4
2
0
Su
iza
Au
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15
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ia
Ja
p
Po on
rtu
g
Es a l
pa
ña
Bra
z il
Kg de chocolate per capita
figuran en las estadísticas debido a su bajo consumo.
País
Figura 12. Consumo de chocolate por persona en Europa, Asia, Sudamérica y
Estados Unidos de Norteamérica (kg/año). Fuente: Association of the Chocolate,
Biscuit and Confectionery Industries of the EU/International Confectionery;
Association Statistical Bulletin 2003.
En México el consumo per capita de chocolate por año fue de 250 g en el 2005
(www.alimentariaonline.com), en el 2006
fue de tan solo 400 g
(www.
revistaejecutivos.org) y en el 2007 se registro un consumo per capita de 500 g,
aun cuando la industria chocolatera ha realizado varias campañas publicitarias
promoviendo el consumo de este producto (www.radiotrece.com).
La industria chocolatera se divide en dos grupos importantes en cuanto a su
producción: la industria que hace chocolate como tal y la industria que hace
dulces que consisten en productos de cualquier tipo recubiertos de chocolate, es
importante aclarar que “los productos elaborados o recubiertos con una
mezcla de cacao en polvo, azúcar y manteca vegetal, no son considerados
como productos de chocolate en el contexto de la confitería” (Edwards,
2000; Cakebread, 1981).
27
1.2.1 Características de la Manteca de Cacao
La manteca de cacao,
se obtiene de las semillas del cacaotero (Theobroma
cacao). Las propiedades de la manteca de cacao incluyen un sabor y olor
agradable, su comportamiento de fusión y textura a diferentes temperaturas le
proporcionan un valor adicional. Por lo anterior, es la manteca de cacao el
ingrediente que más influye en las características de textura, sabor y brillo de un
chocolate (Chaiseri y Dimick, 1989).
La manteca de cacao se caracteriza por tener triacilgliceroles simétricos, es una
de las grasas vegetales que más se ha estudiado, principalmente por presentar
un polimorfismo especial. En el Cuadro 7 (D’Souza y col., 1990) se resumen las
fases y formas de los cristales de la manteca de cacao así como sus respectivos
puntos de fusión.
Cuadro 7. Polimorfismo y puntos de fusión en la manteca de cacao.
Lovegren y col.,
1976
Forma
PF °C
VI
13.0
Hicklin y col.,
1985
Forma
PF °C
I
17.9
Davis y Dimick
1986
Forma
PF °C
I
17.6
Stauffer
1999
Forma
PF °C
I
17.3
V
20.0
II
24.4
II
19.9
II
23.3
IV
23.0
III
27.7
III
24.5
III
25.5
III
25.0
IV
28.4
IV
27.9
IV
27.3
II
30.0
V
33
V
34.4
V
33.8
I
33.5
VI
34.6
VI
34.1
VI
36.3
Fuente: D’Souza y col., 1990.
El polimorfismo en las grasas esta relacionado con la apariencia visual dada por
el tipo de cristal en el sistema. Una grasa bien cristalizada tiene una superficie lisa
y con brillo, ya que los cristales están alineados y reflejan la luz.
Para el caso de la manteca de cacao y en particular de los chocolates, si se
presentan grandes agregados de cristales en la superficie, el producto adquiere
28
una apariencia mohosa indeseable, conocida como florecimiento de grasa o “fat
bloom” , este problema puede deberse a:
Polimorfismo, transformación de la forma V a la forma VI
Presencia de material líquido en el sistema, de manera que las formas
polimórficas inestables se funden en el material líquido y recristalizan en
una forma más estable sobre la superficie de otros cristales.
Variaciones en la temperatura de almacenamiento cercana a la
temperatura de fusión provocando una recristalización (Beckett, 2000).
El polimorfismo de la manteca de cacao indicado en el Cuadro 7, se confirma
mediante los estudios por difracción de rayos X , En el Cuadro 8 se indican los
datos de los espacios cortos correspondientes a cada una de las formas
cristalinas de la manteca de cacao (D’Souza y col., 1990) .
Cuadro 8. Polimorfismo de la manteca de cacao de acuerdo a los espacios cortos
determinados por DRX.
Espacio corto (Å)
Forma polimórfica
4.29 MF 3.70 F
4.25 F
4.63 R, 4.25 F, 3.87 R
4.35 MF, 4.17 D
5.43 R, 4.60 MF, 3.99 R, 3.88 D,
3.76 R, 3.68 D
5.47 R, 5.16 D, 4.60 M, 4.28 D,
4.04 R, 3.88 F, 3.71 F
Intensidad de señal: MF, muy fuerte; F, fuerte; R, regular; D, débil
Fuente: D’Souza, 1990.
I
II
III
IV
V
VI
En la manteca de cacao la forma V mediante DRX revela una línea muy fuerte a
4.6 Å, característica de la estructura β, la forma VI presenta espacios cortos
similares solo que las líneas son de menor intensidad (D’Souza y col., 1990).
1.3 Grasas Alternativas de la Manteca de Cacao
Un verdadero chocolate es aquel que tiene manteca de cacao. A nivel mundial
existen algunas compañías cuya producción de chocolates es muy significativa,
29
dichas compañías utilizan mayormente manteca de cacao. Sin embargo, en
México y muchos otros países las industrias han dado el cambio de usar
chocolate hacia el compound, es decir, productos que saben y parecen chocolate
pero no lo son. Las grasas que se utilizan en lugar de la manteca de cacao son
grasas vegetales, conocidas como grasas alternativas de la manteca de cacao
(www.revistaejecutivos.org).
El origen de las grasas alternativas de la manteca de cacao se remonta a 1897,
cuando la empresa danesa Aarhus Oliefabrik introdujo al mercado de la industria
chocolatera una grasa de origen láurico (estearina). Durante el mismo periodo la
empresa británica Loders and Nucoline producía ya las mantecas “sustitutas”
elaboradas de estearinas láuricas (Jewell, 1988).
Las mantecas vegetales inicialmente se usaron en la elaboración de chocolate y
en coberturas de chocolate debido a que era imposible adquirir manteca de cacao
fácilmente, tal fue el caso de la empresa Rowntree que durante la primera guerra
mundial tuvo que recurrir al uso de las mantecas vegetales (Beckett ,2000).
Los avances en hidrogenación de grasas después de la primera guerra mundial
permitieron obtener nuevas grasas a partir del aceite de coco y aceite de palmiste.
Para los años 50 ocurrieron dos descubrimientos en relación a las mantecas
alternativas de la manteca de cacao, primero se determinó las características de
los triglicéridos de la manteca de cacao, logrando entender el comportamiento
físico de esta grasa y se encontró que ciertas grasas vegetales tenían los mismos
triacilgliceroles que la manteca de cacao y el segundo suceso fue el escalamiento
de técnicas de fraccionamiento de las grasas (Jewell 1988). En 1956 Unilever
obtuvo una patente referente a un método para producir manteca que era casi
idéntica a la manteca de cacao, se comercializó con éxito hasta 1960, se
adicionaba al chocolate en cantidades variables, hasta que en 1977 se aprobó
una ley en el Reino Unido en la que se restringía la adición de esta manteca a un
5%, para poderle seguir llamando chocolate al producto (Beckett 2000). Por otra
parte en 1957 Loders y Nucoline desarrollaron un producto elaborado con la
fracción media del aceite de palma y alguna otra grasa de las que se conocía
tenían triacilgliceroles similares a la manteca de cacao (Cuadro 9), el
30
comportamiento fisicoquímico del producto fue parecido al de la manteca de
cacao (Jewell, 1988).
Las grasas alternativas de la manteca de cacao incluyen dos tipos de grasas, las
que por su naturaleza tienen las características similares a la manteca de cacao y
las que han sido alteradas por medio de procesos físicos, incluyendo la
cristalización para incrementar el nivel de triacilgliceroles 2 oleoil disaturados
(Jandacek, 1992).
Cuadro 9. Contenido de triacilgliceroles palmítico-oleico-palmítico, palmíticooleico-esteárico y esteárico-oleico-esteárico en algunas grasas vegetales.
Nombre genérico de
la planta
Burseraceae
Dacryodes rostrata
Dipterocarpaceae
Shorea especies
Vaterica indica
Guttiferae
Allan backia sp
Garcinia indica
Pentadesma
butyracea
Palmae
Elaeis especies
Sapotaceae
Butyrospermum
parkii
Mimusops njace
Palaquium oleosum
Nombre
común
Composición de ácidos grasos
(% en peso)
Palmítico
Esteárico
Oleico
(C16:0)
(C18:0)
(C18:1)
Composición
de
triacilgliceroles.
POP POE EOE
Almendra
de Java
11
40
44
X
X
XX
Illipe
manteca
Dhupa
manteca
21
39
38
X
XX
XX
10
39
48
X
X
XX
Kagne
manteca
Kokum
manteca
Kenya
manteca
3
53
44
X
XX
3
56
39
X
XX
5
46
48
X
XX
Aceite de
palma
42
6
40
Shea
manteca
Njave
manteca
Siak
manteca
7
39
49
X
XX
4
36
58
X
XX
6
54
40
X
XX
XX
X
Fuente: Jewell, 1998.
A nivel comercial las grasas alternativas de la manteca de cacao se dividen en
tres grupos, en la Figura 13 se muestra esta clasificación (Gunstone 2004).
31
ALTERNATIVAS
(AMC)
EQUIVALENTES Y
MEJORADORAS
(GEMC)
REEMPLAZANTES
(GRMC)
SUSTITUTAS
(GSMC)
Figura 13. Grasas alternativas de la manteca de cacao.
Fuente: Gunstone, 2004.
I. Las grasas llamadas equivalentes (también se conocen como extensoresmejoradoras) se consideran compatibles con la manteca de cacao, la cantidad
que puede ser adicionada a la manteca de cacao es limitada solo en bases
legales y no funcionales de acuerdo a la Directiva 2000/36/EC.
II. Las grasas reemplazantes se consideran parcialmente compatibles con la
manteca de cacao (Gunstone, 2004). Tienen un bajo costo (Jandacek, 1992). Los
principales aceites que se utilizan son aceites de palma y de soya, se fraccionan
y/o hidrogenan con el fin de obtener básicamente los ácidos grasos esteárico,
palmítico y oleico tan característicos de la manteca de cacao. En el caso particular
del ácido graso de 18 átomos de carbono y una instauración, puede encontrarse
en su forma trans (ácido graso elaídico), resultando una configuración muy
diferente a la del ácido graso oleico presente en la manteca de cacao. Aun así la
compatibilidad puede llegar a ser alta, y posiblemente se puede obtener un
producto con buenas características de cristalización (Beckett, 2000).
III. Las grasas sustitutas pueden tener las mismas propiedades físicas que la
manteca de cacao pero tienen una marcada diferencia en la composición de
ácidos grasos, su incompatibilidad puede comprometer la calidad del producto
(Gunstone, 2004). Las grasas sustitutas son grasas que se hacen a partir de
aceite de coco o aceite de palmiste, por lo que se les denomina grasas láuricas,
se puede considerar que fundan en el mismo rango de temperaturas que la
manteca de cacao. Estas grasas tienen un gran contenido de trilaurina. Una
limitante de estas mantecas, es que en ambientes húmedos o presencia de
lipasas se efectúa la liberación de ácidos grasos, por hidrólisis, presentándose un
desagradable sabor (comúnmente se le identifica con sabor a jabón) que
corresponde al ácido graso láurico libre (Beckett, 2000).
32
1.3.1 Producción y Consumo de las Grasas Alternativas de la Manteca de
Cacao
Los altos costos de la manteca de cacao así como el abastecimiento inconstante
y calidad variable, dieron lugar a que tuvieran gran aceptación estas grasas
vegetales alternativas de la manteca de cacao, ya que la posibilidad de sustituir o
extender la manteca de cacao con una manteca vegetal más económica ofrece
una gran ayuda en cuestión de costos.
Las grasas alternativas de la manteca de cacao se producen a partir de ciertos
aceites, grasas y/o fracciones de los mismos. A continuación se mencionan los
principales aceites y grasas que se utilizan para la elaboración grasas alternativas
de la manteca de cacao.
Aceite de palma y aceite de almendra de palma
El aceite de almendra de palma se obtiene de la almendra del fruto de la palma
de aceite (Elaeis guineensis), es rico en ácido graso láurico y mirístico. El aceite
de palma se obtiene del mesocarpio carnoso del fruto de la palma de aceite
(Elaeis guineensis). La oleína de palma es la fracción líquida, obtenida del
fraccionamiento del aceite de palma, como su nombre lo indica contiene
principalmente ácido oleico. La estearina de palma es la fracción con punto de
fusión elevado obtenida del fraccionamiento del aceite de palma (White, 1992).
Aceite de soya
La soya (Glycine max (L.) Merr.) es una planta leguminosa de cultivo anual. El
frijol de soya tiene gran demanda por ser considerada una fuente de proteína, de
lecitina y de aceite. El aceite de soya que se obtiene del frijol es de 18 a 22 %, es
rico en ácidos grasos poli insaturados, este aceite es ampliamente utilizado en la
industria alimentaria (Nilsson y col., 2002).
Manteca de Shea
Proviene del árbol con el mismo nombre (Vitellaria paradoxa), el fruto de este
árbol tiene una almendra de la que es extraída la manteca de Shea. La manteca
33
de Shea es rica en ácidos grasos esteárico y oleico. Es conocida también como
manteca de Karite. (http://www.libertynatural.com/info/shea.htm)
Manteca de IIlipe
Se obtiene del fruto del árbol con el mismo nombre (Shorea stenoptra) en los
bosques de Borneo en el Pacífico Sur; tiene características químicas similares a
la manteca de cacao, aunque su punto de fusión es más alto (Kamel y Kakuda,
1992).
Manteca de semilla de mango
El mango
(Mangifera indica) cuya semilla es rica en aceite, es de donde se
obtiene el aceite que es semisólido a temperatura ambiente, pero al igual que la
manteca de cacao funde a temperatura corporal, es similar su color al de la
manteca de cacao. (http://www.oilsbynature.com).
Manteca de sal
Se extrae del fruto del árbol de Sal (Shorea robusta)
crece en Indonesia y
Malasia, Norte, Este y área central de la India. La almendra del fruto, es rica en
manteca compuesta de ácidos grasos esteárico y oleico, en menor proporción
ácidos grasos poliinsaturados. (http://www.oilsbynature.com)
Aceite de coco
El fruto de la palmera de coco (Cocos nucifera L.) es ampliamente utilizado para
suplir las necesidades alimenticias de varias poblaciones. El aceite de coco se
obtiene por extracción de la copra del coco, este aceite es altamente saturado y
sólido a temperatura ambiente (White, 1992).
En el Cuadro 10 (AarhusKarlshamn, 2008),
se muestran los precios indicativos
para el mes de Septiembre del 2008 de las grasas alternativas, estas grasas se
cotizan en dólares debido a que pueden ser productos importados:
34
Cuadro 10. Precios indicativos para grasas alternativas de la manteca de cacao.
Producto
Costo
Manteca de cacao
5.9 USD/Kg
Grasa equivalente de la manteca de cacao
5.0 USD/kg
Grasa reemplazante de la manteca de cacao 2.0 USD/kg
Grasa sustituta de la manteca de cacao
1.8 USD/kg
Fuente: AarhusKarlshamn, 2008
El consumo en México de las grasas alternativas de la manteca de cacao, es
principalmente para elaborar coberturas y productos moldeados (“coatings”,
“compounds” términos en inglés) un dato aproximado de consumo anual es
(AarhusKarlshamn, 2008):
 GEMC 1000 toneladas métricas
 GRMC 2000 toneladas métricas
 GSMC 23000 toneladas métricas
Como se mencionó algunos aceites y grasas que se usan para elaborar las
grasas alternativas de la manteca de cacao provienen de frutos exóticos, las
grasas hechas con ese tipo de materias primas se importan, por lo que su
consumo es limitado por los costos (AarhusKarlshman, 2008).
1.3.2 Regulación del Uso de Grasas Alternativas de la Manteca de Cacao
Por otra parte, en relación particular a la producción de chocolates la Directiva del
parlamento Europeo (Directive 2000/36/EC) y la FAO establece que el chocolate,
el chocolate con leche -incluido el familiar-, el chocolate blanco, así como el
chocolate a la taza, pueden contener hasta un 5 % de materias grasas vegetales
distintas de la manteca de cacao. Estas mantecas vegetales, grasa de Illipe´
(Shorea spp.), aceite de palma (Elaeis guineensis y Elaeis olifera), sal (Shorea
robusta), shea (Butyrospermum parkii), kokum gurgi (Garcinia indica) y almendra
o hueso de mango (Mangifera indica), solas o mezcladas, son equivalentes de la
manteca de cacao y constituyen, pues, grasas vegetales no laúricas, miscibles en
cualquier proporción con la manteca de cacao y compatibles con sus propiedades
35
físicas
y
deben
obtenerse
mediante
tratamientos
de
refinado
o
de
fraccionamiento (Directive 2000/36/EC).
Para el etiquetado la Directiva Europea indica para los productos de chocolate en
uno de sus apartados que:
La etiqueta de los productos de chocolate que contengan materias
mantecas vegetales (permitidas) distintas de la manteca de cacao deberá
contener la mención, bien visible y legible, «contiene grasas vegetales
además de manteca de cacao», en el mismo campo visual que la lista de
ingredientes, claramente diferenciada de dicha lista, en caracteres de al
menos igual tamaño, en negrita y situada cerca de la denominación de
venta.
La adición de mantecas vegetales distintas de la manteca de cacao además de
estar restringida a un 5% conlleva ciertas recomendaciones:
la restricción de dicho nivel para grasas vegetales de origen tropical,
expresadas en equivalente de manteca de cacao;
exclusión de las grasas obtenidas por procesos químicos/enzimáticos;
la existencia previa de un método confiable de detección y control de
contenido de grasas;
dos tipos de etiquetado para las distintas descripciones, la lista de
ingredientes y la nota “contiene mantecas vegetales distintas de la manteca
de cacao” en letras claramente impresas en la cara principal del producto
empaquetado final, para asegurarse que los consumidores estarán
adecuadamente informados.
Muchos productores y consumidores consideran un engaño el uso de las grasas
alternativas, y les llaman chocolates falsos a los productos elaborados con estas
grasas. Considerando la adición de grasas equivalentes, que si están permitidas
en 5% máximo, la detección de estas grasas es difícil, ya que presentan ácidos
grasos que tiene la manteca de cacao, en un chocolate se complica aun más el
determinar si es que tiene alguna manteca equivalente y en que proporción, ya
que solo lo sabe el productor, y en muchos casos no lo declara. Se han realizado
36
diversos trabajos de investigación, en los que se han desarrollado procedimientos
de detección y cuantificación de mantecas equivalentes en chocolates, basándose
en los patrones de triacilgliceroles, en modelos matemáticos, etc. Los resultados
son prometedores, inclusive algunos de estos trabajos están ya validados
(Buchgraber y col., 2004; Dionisi y col., 2004; Guyon y col., 2004; Buchgraber y
col., 2007).
Es importante aclarar, que en Europa, las grasas alternativas que se usan son las
equivalentes, y no se acoge la idea de usar grasas reemplazantes y sustitutas
como sucede en América Latina, en donde la situación pareciera ser inversa, ya
que los productos de chocolate análogo con grasas reemplazantes y sustitutas
son los que más abundan.
En México, se reguló de manera diferente a Europa el uso de grasas alternativas,
en primer lugar, no se limita el empleo de grasas alternativas por su origen, en
segundo lugar, se establece un máximo de 5% de grasa como máximo a
adicionar, del total de las grasas del producto terminado, sin reducir el contenido
mínimo de las materias de cacao, mientras que en la legislación europea el 5%
aplica al porcentaje total de la fórmula.
La información comercial de los
chocolates o productos con chocolate deben cumplir con lo indicado en la NOM186-SSA1/SCFI-2002. En el apartado 12.2.1.8.1.1 (NOM-186-SSA1/SCFI-2002)
indica: Aquellos productos que no cumplan con las especificaciones señaladas,
deben utilizar el término chocolate anteponiendo el texto “Sabor a”, usando la
misma tipografía que la de la denominación. (www.economia.gob.mx).
En el aparatado 12.2.1.8.1.2 (NOM-186-SSA1/SCFI-2002) señala, “Cuando en la
elaboración de los productos objeto de esta norma se utilice una grasa diferente a
la manteca de cacao se deberá hacer mención del origen de la misma”
(www.economia.gob.mx)
1.4 Producción de Chocolate y Chocolate Análogo
El número de adeptos al chocolate ha ido en aumento a los largo de los años,
este producto de confitería tiene gran aceptación por personas de todas las
37
edades. En la actualidad hay gran cantidad de productos de chocolate o que
llevan chocolate, una clasificación de estos productos es (Jorge, 2007):
Productos sólidos o macizos
Productos recubiertos o bañados
Productos rellenos
Productos huecos
Los productos sólidos están constituidos por una masa compacta de chocolate y
se elaboran a partir de materias primas tradicionales. Existen otros productos que
por su composición e ingredientes, son muy cercanos a un chocolate ya que aun
llevan licor de cacao y manteca de cacao.
Sin embargo existen también
productos de chocolate sin chocolate, es decir que solo se asemejan al chocolate,
ya que estos son productos en los que la cocoa es acompañada de alguna
manteca vegetal y de azúcar, el licor de cacao y manteca de cacao como tal ya no
están presentes en las formulaciones, estos productos abundan en el mercado de
confitería en varios países, por ejemplo México (www.radiotrece.com.mx).
1.4.1 Proceso de Elaboración de Chocolate
La elaboración de chocolates o chocolate análogo se realiza en varias etapas
(Jorge, 2007):
Mezclado
Refinación
Concheo
Atemperado (nucleación, cristalización, solidificación aparente)
Moldeo
Mezclado. Tiene la función de lograr una unión, lo más uniforme posible, de todas
las materias primas y lograr una masa compacta donde no se distingan
componentes sin mezclar. En esta operación el parámetro fundamental es el
tiempo de mezclado. Normalmente una mezcla rica en grasa requiere menos
38
tiempo que una magra. En igualdad de grasa, un mezcla sin leche lleva menos
tiempo que una que si la tiene. Sin embargo otros factores también influyen en el
tiempo de mezclado, como las características físicas de las materias primas, la
temperatura de la grasa, la humedad de los ingredientes (presencia de agua
dificulta todas la operaciones), el tipo de leche. La forma en que se adicionan los
ingredientes es muy importante, si es gradual será mejor y más rápido se
mezclarán (Jorge, 2007).
Refinación. Aumenta progresivamente la finura de la pasta o masa de chocolate,
humectándola y homogeneizándola. Si bien el objetivo es lograr finura, debe
cuidarse no se llegue a un tamaño de partícula exageradamente pequeño, ya que
aumenta el área superficial, implicando mayor cantidad de grasa para recubrir
dichas superficies. Se reporta que además de la disminución de tamaño de
partícula, ocurren cambios de sabor. La refinación define la granulometría lo que
influye en aspectos de calidad como fusión al paladar, arenosidad, aspereza y
fluctuaciones en sabor y color. (Jorge, 2007)
Concheo. Proceso en el que se desarrolla el sabor o “flavor” y se convierte el
chocolate en un líquido que fluya libremente, esto implica que se recubran las
superficies de las partículas sólidas con grasa, de modo que estas puedan
deslizarse unas junto a otras (Beckett, 2000). En este proceso se reduce la
humedad, se eliminan los ácidos volátiles, y en el caso de los granos de azúcar
son redondeados (se eliminan las formas puntiagudas) mejorando las
características de textura (Jorge, 2007).
Atemperado. Es conocido también como la formación controlada de “semillas” de
cristales estables, en un número apropiado y consta de: Nucleación, crecimiento e
incremento en tamaño de los núcleos primarios y la solidificación aparente
(Beckett, 2000).
La manteca de cacao tiene una composición de ácidos grasos y a su vez una
composición de triacilgliceroles que ocasionan polimorfismo (6 estados cristalinos
diferentes) en su cristalización. El atemperado asegura que solo se formen
cristales V o β. El apropiado atemperado da al chocolate la solidez y
39
características de fundido deseadas (Stauffer, 1999). El atemperado puede
realizarse en equipos especiales o de manera artesanal, manual (tableo). Existen
varias formas de asegurar la cristalización deseada, una de ellas es mediante el
atemperado, actualmente se emplea una forma muy novedosa, que consiste en
sembrar cristales (forma V),
ó trabajar la masa de chocolate a temperaturas
específicas para crear los cristales deseados (Jorge, 2007).
En la Figura 14, se indican las etapas para atemperar masa de chocolate, es
importante tener estricto control de la temperatura, ya que la cristalización puede
efectuarse sin percatarse, en tal caso deberá fundirse nuevamente toda la masa
de chocolate.
Masa de chocolate caliente
Temperatura: Superior al punto de fusión de β (33.8°C)
Enfriamiento rápido
Masa todavía sin grasa cristalizada
Temperatura: Algo superior al punto de fusión de β
Enfriamiento lento
Cristalización en la masa aumenta la viscosidad
Temperatura: Entre los puntos de fusión de β’ y β 30.7-33.8°C’
Calentamiento
Masa bien atemperada suficientes cristales de la forma β
Temperatura: Superior al punto de fusión de β’ pero inferior al de β
Enfriamiento rápido
Producto final proporción de grasa de forma β estable
Figura 14. Diagrama del proceso de atemperado del chocolate
Fuente: Jorge, 2007.
Moldeo. Es la etapa en la que se dará forma a la masa de chocolate. Previamente
se indicó la amplia gama de chocolates que se pueden elaborar dependiendo de
la forma que se le de a la masa de chocolate. Es muy importante la contracción
de la fase grasa para la apariencia y brillo, si hubiera mala contracción se
dificultará la salida del producto del molde, ocasionando ralladuras o fracturas que
40
afectan su apariencia. También el brillo y apariencia se ve afectado por la
temperatura y humedad al llenarse los moldes, así como a la velocidad de
enfriamiento del producto ya colocado en el molde (Jorge, 2007)
Es importante que se formen tanto el tipo como la cantidad adecuada de cristal
deseado, de ser así, al momento de desmoldar el producto saldrá fácilmente de
los moldes, ya que hubo buena contracción, evitándose pérdidas por partiduras o
daños en el producto. Algunas de las etapas claves en el moldeo son (Jorge y col,
2001):
Atemperado adecuado del chocolate
Moldes limpios a temperatura correcta (24-26°C chocolate) (4°C debajo de
la temperatura de trabajo para grasas no atemperables)
Deposito de chocolate en los moldes
Uniformidad
Vibración de moldes, para expulsar aire en la masa de chocolate
Enfriamiento inicial de 10-12 °C, enfriamiento de 6-8 °C, calentamiento de
12-14 °C.
Desmolde
1.4.2 Tecnología para la Utilización de las Grasas Alternativas de la Manteca
de Cacao en la Elaboración de Chocolate Análogo
Se puede usar una línea tecnológica que es destinada para elaboración de
chocolate con manteca de cacao para elaborar productos hechos con mantecas
alternativas de la manteca de cacao, sin embargo existen otras tecnologías que
son muy utilizadas actualmente, estas tecnologías tienen ventajas, como la
disminución de espacio utilizado (los equipos no son grandes), disminución de
mano de obra, disminución de gastos de energía, etc. Los métodos se conocen
como sistemas completos.
Sistemas completos o “All in”. Los sistemas totales pueden dividirse en líneas
generales en sistemas de Molinos de bolas y tipo Mcintyre o Universal.
41
 Sistema Mcintyre
 Sistema Martín LLoveras. Universal
 Molinos de bolas Weiner
 Sistema Mazzetti. WaFa (molino de bolas)
En el caso particular del molino de bolas, es un equipo que no realiza un concheo
como lo define la tecnología tradicional, pero homogeniza logrando una textura
final adecuada. En el molino de bolas, el refinado y la homogenización de la masa
se realiza de forma muy eficiente y uniforme. El refinado de la masa se obtiene
con la combinación del giro de dos ejes y las micro esferas contenidas en el
tanque de molienda, logrando una gran homogeneidad en la finura del producto
(Jorge, 2007).
1.5 Evaluación Sensorial
Desde la antigüedad el hombre de manera conciente o inconciente, ha rechazado
o aceptado los alimentos según sea la sensación que le producen al observarlos e
ingerirlos.
El chocolate es un caso especial al realizar una evaluación sensorial, ya que este
producto más que pretender satisfacer las necesidades nutricionales, esta
enfocado a brindar una sensación de placer, por lo que sus atributos sensoriales
son los que determinan la calidad del mismo (Rodríguez, 2002).
En la evaluación sensorial los instrumentos de medición son los sentidos
humanos: vista, oído, gusto, olfato y tacto.
Las señales visuales son importantes en el control de la calidad de las materias
primas o del proceso y las impresiones visuales influyen decisivamente en la
actitud del consumidor hacia el producto. Por ejemplo, es difícil que el consumidor
acepte con agrado un chocolate que presenta una superficie blanquizca “fat
bloom”. Es muy importante diferenciar entre el olor y aroma. El primero es la
percepción de sustancias volátiles por medio de la nariz. En cambio el aroma es
la detección después de haberse puesto el alimento en la boca; o sea que el aire,
en el caso del aroma, no es el medio de transmisión de la sustancia, sin la
42
membrana mucosa del paladar. Los sabores se perciben cuando se ponen en
contacto los alimentos con la superficie de la lengua. La unión del gusto y del
olfato se denomina “analizador químico”, por ser la energía química la que
estimula a ambos. En la bibliografía inglesa esta relación se conoce como por
“flavour”. Cuando se habla de sabor, se incluyen las sensaciones olorosas
retronasales (Rodríguez, 2002)
El sentido del oído es muy importante en la percepción de la textura de los
alimentos, por ejemplo, un atributo importante en la evaluación de la textura de
tabletas de chocolate es el sonido al partir “snap” que está muy relacionado con la
fragilidad del producto.
En la evaluación sensorial de los alimentos, las percepciones táctiles por medio
de los dedos, la palma de la mano, la lengua, las encías, la parte interior de las
mejillas, la garganta y el paladar, son muy importantes, ya que es donde se
detectan los atributos de textura de los alimentos. De manera general se definen
cuatro características básicas en todos los alimentos: apariencia, olor, sabor y
textura (Jorge y col., 2001).
Apariencia
La apariencia agrupa el conjunto de propiedades del producto que se detectan
mediante los receptores visuales, como son, entre otras: color, tamaño, forma,
brillo, aspecto de la superficie. Por ejemplo para evaluar la apariencia de los
chocolates las muestras se deben colocar en un “área visible”, donde se
colocarán piezas completas y partidas, de manera que los catadores evalúen la
apariencia de las muestras (Capdevila y Jorge, 2005).
Los atributos a evaluar en la apariencia externa pueden ser: forma, superficie,
color y brillo, los catadores deberán prestar atención a la presencia de defectos
tales como deformaciones, piso hundido, ralladuras, superficie con apariencia
blanquizca “fat bloom”, migración de grasa o humedad, orificios, falta de brillo,
color atípico, etc. En la apariencia interna se pueden evaluar espacios
ocasionados por burbujas o partículas sólidas.
La apariencia es muy importante en la evaluación de la calidad de los productos
de chocolate, los atributos que la componen pueden reflejar deficiencias en el
43
proceso productivo, por ejemplo la estabilidad y conservación
del brillo está
influenciada por el atemperado, las condiciones de almacenamiento y la
manipulación del producto (Beckett, 2000).
Olor. Percepción de sustancias volátiles liberadas en los objetos por medio de la
nariz. Hay diferentes componentes aromáticos, por lo que es necesario al evaluar
el olor medir la intensidad.
Atributos típicos de olor y sabor para la evaluación de los productos de chocolate
son:
Intensidad del olor/sabor, definición del olor/ sabor del relleno (en caso de
tenerlo), balance o armonía del olor/ sabor, pudiendo presentarse defectos
reconocidos a través de los términos: olor/sabor
extraño, rancio, envejecido,
jabonoso, fermentado, etc. (Capdevila y Jorge, 2005).
Textura. Es la característica que presenta mayor complejidad, es el conjunto de
propiedades mecánicas, geométricas y de superficie (Rodríguez, 2002).
Las propiedades mecánicas se relacionan con la reacción del producto a una
fuerza. Hay cinco características elementales: dureza, cohesividad, viscosidad,
elasticidad y adhesividad. Para evaluar chocolates se consideran las siguientes
propiedades mecánicas:
Dureza. Se refiere a la fuerza requerida para lograr la deformación o penetración
en un alimento. En la boca la dureza se percibe comprimiendo el producto entre
los dientes o entre la lengua y el paladar. Según sea la fuerza empleada aplicada,
los términos descriptivos son: blando, firme, duro.
Suavidad. La suavidad o granulosidad es un atributo geométrico relacionado con
la percepción del tamaño y forma de las partículas en el producto. Se usan
términos descriptivos como: suave, arenoso, grueso.
Derretimiento. Es un atributo que mide la velocidad de derretimiento del chocolate
o relleno si es que lo tuviera.
44
Cremosidad. Atributo que está relacionado con el sistema graso empleado. Mide
la sensación de llenura de la boca.
Cerosidad. Define la sensación textural grasosa que persiste en el interior de la
boca, es un defecto grave que se presenta fundamentalmente con el uso de
mantecas vegetales.
Los atributos geométricos están relacionados con el tamaño, forma y distribución
de las partículas en el producto. Los atributos de superficie están relacionados
con el contenido de humedad y/o grasa. En la boca están también relacionados
con el modo en que estos constituyentes son liberados (Rodríguez, 2002).
Para realizar una evaluación sensorial hay que tener en cuenta el área donde se
realizará, la presentación de las muestras, el tipo de información en la hoja de
evaluación. Las condiciones ambientales son muy importantes en una evaluación
sensorial, por ejemplo: área silenciosa, libre de distracciones,
adecuada, ventilación adecuada, superficies libres de olores.
iluminación
Las muestras
deben ser codificadas preferiblemente usando un número aleatorio de tres cifras.
El código deberá ser diferente para cada prueba. Las escalas son medios usados
en el análisis sensorial por los jueces, y estas permiten hacer explícitas las
percepciones de los jueces en relación a un estímulo dado. Las escalas se usan
para medir o comparar productos de acuerdo a atributos sensoriales, o pueden
cuantificar el nivel de agrado o desagrado de una muestra. La escala de intervalo
implica iguales distancias entre objetos para medir el tamaño de las diferencias,
tienen una unidad de medida, por lo que las diferencias entre las asignaciones
numéricas son importantes. Hay una gama amplia de escalas de intervalos,
existen las escalas lineales que pueden ser estructuradas, semi estructuradas o
no estructuradas (Rodríguez, 2002).
45
1.6 JUSTIFICACIÓN
Actualmente las industrias productoras de chocolates en México utilizan las
grasas alternativas de la manteca de cacao por ser más económicas. Dado
que no se han realizado estudios en México sobre estas grasas, es necesario
tener mayor información de las mismas, por lo que se analizarán aspectos
fisicoquímicos, térmicos (mediante calorimetría diferencial de barrido y
resonancia magnética nuclear), de cristalización y polimorfismo (mediante
difracción de rayos X, microscopia y resonancia magnética nuclear) para
profundizar en las similitudes o diferencias en relación a la manteca de cacao.
La manteca de cacao aporta en gran parte las características sensoriales y
funcionales en el chocolate, y dado que en la actualidad muchos productores
están fabricando sus productos con grasas alternativas de la manteca de
cacao,
es importante y necesario evaluar la funcionalidad y los atributos
sensoriales, y en base a los resultados ampliar la información de las ventajas
o desventajas que aportan estas grasas a los chocolate análogos.
Además en la actualidad es de gran interés para los productores de alimentos,
la adopción de prácticas de comercialización responsable que apoyen a la
promoción y comercialización de alimentos con bajo contenido de grasas
saturadas y ácidos grasos trans. Debido a que muchas de las grasas y aceites
son parcialmente hidrogenadas, representan una fuente de ácidos grasos
trans, el consumo de este tipo de ácidos grasos perjudica a la salud del
consumidor, por este motivo se determinará en las grasas alternativas de la
manteca de cacao el perfil de ácidos grasos por cromatografía de gases y se
cuantificará el contenido de ácidos grasos trans y de esta manera brindar a
toda persona interesada en el tema, información que sea de ayuda para la
elección de que grasa constituye una mejor opción.
46
II. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Analizar física y químicamente grasas de origen vegetal utilizadas como
alternativas de la manteca de cacao, así como evaluar tecnológica y
sensorialmente chocolate análogo elaborado con dichas grasas.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
I. Analizar parámetros fisicoquímicos en las grasas alternativas de la manteca de
cacao.
II. Determinar el perfil de ácidos grasos y cuantificación del contenido de ácidos
grasos trans en las grasas alternativas de la manteca de cacao.
III. Caracterizar las propiedades térmicas, de cristalización y polimorfismo de las
grasas alterativas a la manteca de cacao
IV. Utilizar grasas alternativas de la manteca de cacao en la elaboración de
chocolate análogo.
V. Determinar las condiciones tecnológicas para una correcta cristalización en
productos de chocolate análogo.
VI. Evaluar la funcionalidad de las masas de chocolate análogo en la elaboración
de tabletas, y los atributos físicos de las mismas.
VII. Evaluar sensorialmente las tabletas de chocolate análogo.
47
III. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 Materias primas
En el presente trabajo se usó manteca de cacao como referencia para el análisis
de las grasas alternativas de la manteca de cacao. La manteca de cacao fue
proporcionada por la empresa mexicana DCMX Cocoa, S.A. de C.V. y el Instituto
de Investigaciones para la Industria Alimenticia (Habana, Cuba).
Las grasas alternativas de la manteca de cacao que se utilizaron en este trabajo
de acuerdo a la NMX-F-009-SCFI-2005 son materias grasas del tipo “mantecas
vegetales”
indicados
sub-tipo 5,
en
la
que de acuerdo al proveedor recibieron los procesos
norma
anteriormente
citada.
Las
grasas
que
fueron
proporcionadas por la empresa AarhusKarlshman S.A. de C.V. (México), son:
Grasa equivalente de la manteca de cacao (GEMC)
Grasa reemplazante de la manteca de cacao (GRMC)
Grasa sustituta de la manteca de cacao (GSMC)
En el presente trabajo el producto elaborado con grasas vegetales es nombrado
“Chocolate Análogo”. Las materias primas que se utilizaron para elaborar los
chocolates análogos se listan a continuación y fueron proporcionados por
el
Instituto de Investigaciones para la Industria Alimenticia (Habana, Cuba):
 Leche descremada en polvo (Sancor Coop Unidos Sanchales, Argentina)
 Cocoa alcalinizada (Infelersa SA Guayaquil, Ecuador)
 Lecitina de soya (Cuba Oficina Gral. Procesadora)
 Vainillina (Rhovanil Roída, Francia)
 Azúcar refino (Caeté Grupo Lyra, Cuba)
48
3.2 Reactivos
En el Cuadro 11 se listan los reactivos que se utilizaron en cada uno de los
análisis fisicoquímicos
Cuadro 11. Reactivos empleados en el análisis fisicoquímico
de grasas y aceites.
Reactivo
Análisis
Cloroformo grado reactivo
Índice de yodo / valor de peróxido
Solución de Wijs
Índice de yodo
Yoduro de potasio
Índice de yodo / valor de peróxido
Almidón de papa
Índice de yodo / valor de peróxido
Tiosulfato de sodio
Índice de yodo / valor de peróxido
Ácido clorhídrico
Índice de yodo
Dicromato de potasio
Índice de yodo / valor de peróxido
Ácido acético
Valor de peróxido
Ácido salicílico
Valor de yodo / valor de peróxido
Fenoftaleína
Ácidos grasos libres
Alcohol etílco
Ácidos grasos libres
Hidróxido de sodio
Ácidos grasos libres
Nitrógeno
Cromatografía
Hidróxido de sodio
Metilación de ácidos grasos
Metanol grado cromatográfico
Metilación de ácidos grasos
Helio
Cromatografía
Aire comprimido
Cromatografía
Oxígeno
Cromatografía
Estándar de 36 ácidos grasos
Cromatografía
Trifloruro de boro
Metilación de ácidos grasos
Hexano grado cromatográfico
Cromatografía
Pentano grado cromatográfico
Cromatografía
49
3.3 Material de Laboratorio
Material de laboratorio de uso común (vasos de precipitado, matraces Erlenmeyer
con y sin tapón,
matraces de bola de fondo plano, refrigerantes, buretas
micropipetas y pipetas de diferentes capacidades)
Termómetros de intervalo de -2°C a 68°C.
Tubos capilares de 1mm de diámetro interno y 2 mm de diámetro externo, de 50
mm de longitud.
Portaobjetos (71mm x 26 mm x 1 mm), cubreobjetos (24 mm x 24 mm), tubos
capilares sin heparina 75 mm con diámetro interno 1.5 mm.
Moldes para chocolate de policarbonato
Tubos de vidrio de 10 mm de diámetro y 189 mm de longitud con tapones de
plástico para equipo de resonancia magnética nuclear (RMN).
3.4 Equipos
 Parrilla eléctrica con regulador de agitación y calentamiento.
 Balanza analítica Digital A&D Company Limited Max 120 gr d=0.1 mg.
 Colorímetro Lovibond White Light Gabinet Salisbury England.
 Cromatógrafo de Gases. Marca: Agilent Technologies 6890N Network
System. Injector: 7683B Series (On Colon). Detector: FID (Detector de
Flama). Columna: Capillary 100.0m x 250µm x 0.2µm, Modelo No. J / W
112-88A7, 250°C máximo (HP-88) (AarhusKarlshman, México).
 Equipo de resonancia magnética nuclear. Minispec Modelo: Mq20,
Brucker
Serie
MOVAC
000232/NA
870.
Baño
seco
con
4
compartimentos con porta tubos integrados, para colocar en ellos los
tubos de vidrio, con programa de temperatura deseada, con una
variación de ± 0.1 °C. (AarhusKarlshman, México).
 Microscopio Axiophot 1 Zeiss, México con un procesador de imágenes
KS400 Zeiss, se usó el filtro polarized Light. Se trabajó con el objetivo 40x.
Intensidad de luz 1/1000 (Central de microscopia, ENCB-IPN).
50
 Calorímetro diferencial de barrido. Equipo marca Perkin Elmer modelo
Diamond DSC, con sistema de enfriamiento, intervalo de temperaturas de
trabajo de -50°C a 200°C. Celdas de acero inoxidable (Central de
espectroscopia, ENCB-IPN).
 Equipo de difracción de rayos X. Marca Bruker
modelo D8 Discover
Generación de radiaciones a partir de tubo de Cobre. Software Difract Plus
operando en el modo 2θ. Celda de policarbonato para muestras.
(Laboratorio de difracción de rayos X, ESFM-IPN).
 Molino de bolas. WA-FA. Modelo WA-FA 20 de Esferas. Potencia 1.5kW.
Dimensiones: Altura 1.05 m Largo 0.73 m y Ancho 0.55 m. Para mezclado
de materias primas, refinado, conchado .Tanque cilindro con doble pared
aislante, dotado en su interior de agitador y esferas. Bomba para reciclado
y descarga de producto. Sistema de termostato autónomo. (IIIA, Cuba).
 Mesa con cubierta de mármol. Túnel de enfriamiento 6 m de largo las
dimensiones del túnel 0.35 m de ancho por 0.12 m de altura. Mesa con
banda vibradora de 2 m de longitud. (IIIA, Cuba).
3.5 Métodos Analíticos
3.5.1 Ácidos Grasos Libres AOCS; Ca 5a-40 (1994)
Los ácidos grasos libres son parte de la molécula del triacilglicerol, separados del
glicerol generalmente por medio de hidrólisis que puede ser ocasionada por la
acción de lipasas. La descomposición de las grasas y los aceites comestibles por
hidrólisis tiene implicaciones en el sabor y olor. La determinación de los ácidos
grasos libres existentes en una muestra de aceite o grasa se puede realizar
mediante la titulación con álcali. Aplicable a todos los aceites y grasas vegetales y
animales, crudos o refinados.
51
Preparación de soluciones: Alcohol etílico del 95 %, el alcohol debe de dar un
punto final definido y distintivo con la fenolftaleína, debiendo de ser neutralizado
con álcali hasta dar un vire rosa permanente, justo antes de ser usado. Solución
indicadora de fenolftaleína, al 1 % en alcohol del 95 %.
Se prepara una solución de hidróxido de sodio, recientemente estandarizada, que
deberá ser
apropiada, dependiendo del intervalo de concentración de ácidos
grasos libres esperados en la muestra.
Procedimiento
La muestra en caso de ser sólida, se funde y se mezcla. No se debe calentar
más de 10 º C arriba del punto de fusión. Se pesa la cantidad dentro de un matraz
Erlenmeyer de 250 ml. Se adiciona la cantidad especificada de alcohol
neutralizado y unas gotas del indicador.
Se titula con una solución estándar de hidróxido de sodio 0.1 N, se agita
vigorosamente hasta la aparición del primer color rosa permanente, de la misma
intensidad del alcohol neutralizado anteriormente, el color se debe mantener por
30 segundos.
Cálculos
El porcentaje de ácidos grasos libres, en la mayoría de las grasas y aceites, se
calcula como oleico, otros casos como el aceite de coco ó el de almendra de
palma (PKO) se expresa como ácido láurico y el aceite de palma se expresa en
términos de ácido palmítico.
A).- % ácidos grasos libres como oleico = mL de álcali x N x 28.2 /Peso de
muestra
B).-% de ácidos grasos libres como láurico = mL de álcali x N x 20.0/ Peso de
muestra
C).- % de ácidos grasos libres como palmítico= mL de álcali x N x 25.6/ Peso de
muestra
52
3.5.2 Valor de Peróxido A.O.C.S; Cd 8-53, (1994)
Durante el proceso de oxidación algunos de los compuestos que se forman son
peróxidos. La determinación de miliequivalentes de peróxido por kilogramo de
muestra, que oxidan el yoduro de potasio, permiten tener una noción del avance
de la reacción de oxidación, siendo importante considerar que los peróxidos se
convierten en cetonas y aldehídos, por lo que valores de peróxidos en etapas
avanzadas de la oxidación pueden llegar a ser bajos. El presente método es
aplicable a todas las grasas y aceites normales, incluyendo margarinas.
Las siguientes soluciones se preparan: acético-cloroformo, 3-2, v/v, se mezclan 3
volúmenes de ácido acético glacial con 2 volúmenes de cloroformo. Para la
solución saturada de yoduro de potasio (KI), se disuelve un exceso de KI en agua
destilada (aproximadamente 10 g de yoduro de potasio en 6 mL de agua). Se
almacena en la oscuridad cuando no se utilice. Cuando se este utilizando se
verifica que la solución presente cristales de KI sin disolver, como indicador de
que realmente esta saturada.
Se prueba la solución saturada de KI por adición de 2 gotas de solución de
almidón a 0.5 ml de la solución de KI en 30 mL de solución de ácido acéticocloroformo. Si un color azul se forma y este requiere más de 1 gota de solución de
tiosulfato de sodio para desaparecer, se descarta la solución de KI y se prepara
solución fresca.
La solución de tiosulfato de sodio 0.1 N, exactamente estandarizada con
dicromato de potasio como estándar, se prepara como se describe a
continuación:
Se disuelven 24.9 gr de tiosulfato de sodio en agua destilada y se diluye a 1 litro.
Se utiliza como estándar primario dicromato de potasio que debe ser de partícula
fina, el cual se seca a 105 ºC por 2 horas y se enfría en un desecador. Se pesan
de 0.16 a 0.22 gr de dicromato de potasio dentro de un matraz de 500 ml. Se
disuelve en 25 ml de agua y se agregan 5 ml de ácido clorhídrico concentrado, 20
ml de solución de yoduro de potasio y se agita. Se deja reposar 5 minutos en la
oscuridad y después se adicionan 100 ml
de agua destilada. Se titula con
solución de tiosulfato de sodio, se agita constantemente hasta que una coloración
amarilla casi desaparezca. Se agrega de 1 a 2 ml de indicador de almidón y se
53
continúa la titulación, se adiciona la solución de tiosulfato de sodio lentamente
hasta el momento preciso en que la coloración azul desaparezca. El gasto de la
solución de tiosulfato de sodio se expresa en términos de la normalidad:
Normalidad de la solución del bisulfato de sodio = 20.394 X masa de K 2Cr2O7
/mL de solución de tiosulfato de sodio
Se prepara la solución de tiosulfato de sodio, 0.01 N, exactamente estandarizada,
adicionando exactamente 100 ml de solución de tiosulfato de sodio 0.1 N a un
matraz volumétrico de 1 litro y se diluye al volumen con agua destilada.
La solución indicadora de almidón al 1% se prepara agregando 1 gramo de
almidón a una pequeña cantidad de agua destilada fría. Se agregan con agitación,
100 ml de agua hirviendo y se hierve por algunos minutos. Para probar la
sensibilidad se colocan 5 ml de solución de almidón en 100 mL de agua y se
agrega 0.05 ml de solución de yoduro de potasio 0.1 N. El color azul producido
deberá desaparecer con 0.05 ml de tiosulfato de sodio 0.1 N.
Para grasas y aceites, se pesan 5.0 gr + 0.05 gr de muestra dentro de un matraz
Erlemeyer de 250 ml con tapón y se agregan 30 ml de solución acético-cloroformo
3: 2, se agita para disolver la mezcla. Se agregan 0.5 mL de solución saturada de
KI usando una pipeta volumétrica. Se deja reposar la solución agitando
ocasionalmente por exactamente 1 minuto y se agrega inmediatamente 30 mL de
agua destilada. Se titula con solución 0.1 N de tiosulfato de sodio, se adiciona
con agitación constante, hasta que el color amarillo del yodo casi desaparezca.
Se agregan aproximadamente 2 mL de solución indicadora de almidón, se
continua la titulación, con agitación constante, especialmente cuando se este
cerca del punto final para liberar todo el yodo de la fase del solvente. Se agrega la
solución de tiosulfato de sodio gota a gota hasta que el color azul desaparezca.
Se realiza una determinación en blanco de los reactivos siguiendo el mismo
procedimiento solamente que sin muestra. La titulación en blanco no debe
exceder 0.1 mL de la solución de tiosulfato de sodio 0.1 N.
Cálculos
Valor de peróxido (miliequivalente de peróxido / 1 Kg de muestra) = (S - B) * N *
1000 /Peso de la muestra
54
Donde:
B : ml titulación del blanco.
S : ml de la titulación de la muestra.
N : Normalidad de la solución del tiosulfato de sodio.
3.5.3 Color A.O.C.S Cc 13b-45 (1994)
El color de los aceites y grasas es causado por una mezcla de pigmentos entre
los cuales se encuentran algunos carotenos, clorofilas, luteína, licopeno, gosipol y
otros. El color es uno de los atributos que caracterizan a los aceites y grasas ya
sea en su estado natural o cuando han sido sometidos a procesos de refinación.
Es aplicable este método a grasas y aceites en su estado líquido, asegurando que
la muestra no presente turbidez al momento de la medición de color, se basa en
la igualación de color de la muestra con la escala Lovibond.
Se requieren tubos de vidrio claro con paredes pulidas y dimensiones de 19 mm.
de diámetro
interno, 22 mm. de diámetro externo y 154 mm. de longitud,
ajustable al tintometro Lovibon. El tubo de color debe de tener 2 marcas. Una
para indicar la columna de aceite de 133.35 mm (5 ¼”) y otro para indicar una
columna de aceite de 25.4 mm.
(1”).
Comparador Lovibond construido de
madera y de acuerdo a especificación AOCS. Papel filtro Whatman número 13 o
equivalente. Estándares de color permanente: Rojo 0,1-0,9; 1-5,0; 6-10; arriba de
10. Amarillo 1-10, 10-20, y 20- 79
Los aceites o grasas refinados, blanqueados y deodorizados, generalmente no
requieren de filtrarse, sin embargo se recomienda filtrar para retirar cualquier
impureza. Se pone la muestra fundida y filtrada dentro del tubo de vidrio a la
marca correspondiente y se inserta el tubo dentro del comparador.
Se sostiene el tubo en posición vertical dentro del comparador y ver el color de la
muestra con ayuda de la luz, tratar de ver el color del estándar comparable al de
la muestra y realizar el registro correspondiente.
Para aceites blanqueados, refinados y aceites deodorizados se usan las
siguientes relaciones de amarillos y rojos:
55
10 amarillo hasta 1,5 rojo
15 amarillo hasta 2,0 rojo
20 amarillo hasta 2,5 rojo
25 amarillo hasta 3,0 rojo
35 amarillo hasta 3,5 rojo
Se reporta el color de la muestra en unidades Lovibond indicando la suma de
números de vidrios de color amarillo y de ser necesario también la altura de la
columna usada, si no se usó la altura estándar establecida.
3.5.4 Humedad y Materia volátil NMX-F-211-SCFI-2006
Este método determina la humedad y cualquier otro material volátil bajo las
condiciones del método. Ya que el agua tiende a asentarse en muestras que se
han reblandecido o fundido, se debe tener cuidado para mezclar muy bien las
muestras. Se debe ablandar la muestra con un calentamiento suave y se mezcla
vigorosamente con un mezclador eficiente.
Se pesan de 5g a 20g de la muestra bien mezclada en un vaso tarado que haya
sido secado y enfriado previamente en el desecador.
Se calienta la muestra sobre la placa eléctrica, se gira el vaso lentamente con la
mano, para evitar que se salpique la muestra si hay ebullición muy rápida de la
humedad.
La aproximación del punto final se juzga por el cese de burbujas de vapor y
también por la ausencia de espuma. Se juzga el punto final colocando un vidrio de
reloj limpio y seco sobre el vaso. La presencia de vapor se indica por la
condensación sobre el vidrio de reloj. No se debe calentar la muestra por arriba
de 130°C, excepto al final de la prueba.
Se calienta momentáneamente al punto de humeo incipiente cuando el punto final
aparente ha sido alcanzado, se debe tener precaución de no sobrecalentar. Se
enfría la muestra a temperatura ambiente en el desecador y se pesa.
56
Se expresa el resultado como: % Humedad y materia volátil=[ (M1- M2) / M1]x100
Donde: M1 = peso de la muestra inicial en gramos
M2 = peso de la muestra final en gramos
3.5.5 Impurezas indeseables, Olor NMX-F-473-SCFI-2006
La concentración de substancias odoríferas en un aceite es generalmente muy
baja; sin embargo, el número de constituyentes puede llegar a ser muy alto. Estos
pueden ser eficientemente eliminados a través de cada uno de los pasos de la
refinación y principalmente en la deodorización. Una eventual desviación durante
el proceso de refinación o un inadecuado almacenamiento de los aceites
refinados puede dar origen a la aparición de olores indeseables, por lo que se
hace necesaria la evaluación.
Este método se basa en el calentamiento del aceite o grasa y en el
desprendimiento de sustancias volátiles que son evaluadas organolépticamente, a
la temperatura establecida en la norma, y que son diferentes a los olores
peculiares característicos de las semillas de donde procede el aceite o grasa.
En el caso de que la muestra sea sólida a temperatura ambiente, esta se calienta
en un baño maría, a temperatura controlada por encima de su punto de fusión,
con el propósito de lograr una completa homogeneidad. Debe estar seca y libre
de humedad y limpia, asegurando por filtración de la muestra caliente a través de
un papel filtro de poro fino y de ser necesario agregando ayuda filtro a la muestra
antes de filtrarla.
Procedimiento
Se pesan 50 g de muestra en un vaso de precipitado de 250 ml; se calienta en
baño maría y cuando se obtenga una temperatura máxima de 60°C, se procederá
a efectuar la prueba organoléptica, no se deben percibir olores extraños o rancios.
Esta prueba se realiza por duplicado.
Al realizarse la prueba, si se percibe un olor característico ligero, no desagradable
y peculiar a las semillas u origen
del cual procede, bajo la temperatura de
experimentación determinada, se considerara el producto como aceptable.
57
3.5.6 Índice de Yodo A.O.C.S. Cd 1-25 (1994)
El valor de Yodo es una medida de instauración de grasas y aceites y es
expresado en términos de centigramos de yodo absorbido por gramo de muestra
(% de yodo absorbido). Este método se basa en la reacción del monocloruro de
yodo en medio acético con los ácidos grasos, y en medir la cantidad de yodo que
está presente en forma libre. En función de este se determina el grado de
insaturación del aceite. Es aplicable a las grasas y aceites normales.
Se preparan las siguientes soluciones: Solución de yoduro de potasio al 15%.
Solución indicadora de almidón al 1%, se debe realizar prueba de sensibilidad en
la forma indicada en la técnica de valor de peróxido. La solución de tiosulfato de
sodio 0.1 N deberá estar recién preparada y estandarizada con una solución
estándar de dicromato de potasio, como se indicó en la técnica de valor de
peróxido.
Procedimiento
Se funde la muestra, si no esta liquida (la temperatura durante el fundido y filtrado
no debe exceder 10 ºC arriba del punto de fusión de la muestra) y se filtra a través
de un papel filtro, para remover impurezas sólidas y algunas trazas de humedad
(La filtración puede hacerse dentro de un horno de 80-85 ºC, pero debe
completarse en 5 min ± 30 seg). La muestra debe de estar absolutamente seca.
Después de filtrar, se deja la muestra filtrada a una temperatura de 68-71± 1 ºC,
antes de pesar la muestra.
Una vez que la muestra está a 68-71 ºC se pesa la muestra, dentro de un matraz
de 500 ml, el peso de la muestra desde ser tal que deberá haber un exceso de
solución Wijs de 100 a 150 % sobre la cantidad absorbida. El Cuadro 12 es una
guía de la cantidad de muestra a pesar.
Se adicionan 20 mL de tetracloruro de carbono o cloroformo sobre la muestra y se
agita, asegurándose de que la muestra quede completamente disuelta.
Se adicionan 25 mL de solución Wijs dentro del matraz conteniendo la muestra,
se tapa el matraz, se agita la muestra para asegurar la mezcla y se pone el
cronómetro a 30 minutos. Se guarda la muestra inmediatamente en un lugar
oscuro durante el tiempo que dura la reacción a una temperatura de 25 ± 5 º C.
58
Cuadro 12. Peso de muestra en relación del índice de yodo del aceite o grasa.
Valoy de Yodo esperado
Menos de 3
3
5
10
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Peso de
gramos
150%
de
exceso
10.0000
8.4613
5.0770
2.5384
0.8461
0.6346
0.4321
0.3966
0.3173
0.2644
0.2266
0.1983
0.1762
0.1586
muestra
en
100%
de
exceso
10.0000
10.5760
6.3460
3.1730
1.5885
0.7935
0.5822
0.3173
0.2538
0.2115
0.1813
0.1587
0.1410
0.1269
Exactitud de peso
0.0010
0.0050
0.0005
0.0002
0.0002
0.0002
0.0002
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
Fuente: AOCS Cd 1-25
Se saca el matraz del almacenamiento y se adicionan 20 mL de solución de
yoduro de potasio, se adicionan 100 mL de agua destilada. Posteriormente se
titula con solución de tiosulfato de sodio 0.1 N, se debe adicionar gradualmente,
con agitación constante y vigorosa, se continua la titulación hasta que el color
amarillo casi desaparezca, se adicionan de 1 a 2 mL de solución indicadora de
almidón y se continua la titilación justo a la desaparición del color azul.
Se realiza al menos una determinación de blanco con cada grupo de muestras,
simultáneamente.
Cálculos:
Valor de Yodo = (B - S) X N X 12.69 / Peso de muestra en g
Donde:
B = Titulación del blanco.
S = Titulación de la muestra
N = Normalidad de la solución del tiosulfato.
59
3.5.7 Punto de Fusión A.O.C.S. Cc 1-25 y Cc 3-25 (1994)
Las grasas y aceites sean de origen natural o vegetal, son mezclas de glicéridos y
otros componentes menores (pigmentos, esteroles, ceras y tocoferoles). El
término punto de fusión no implica las mismas características que si estuvieran
las sustancias con una naturaleza pura definida. Las grasas pasan a través de un
estado de suavidad
antes de convertirse totalmente en líquidas. El punto de
fusión es entonces definido por las condiciones específicas del método que se
utilice y ocurre a la temperatura en que la muestra viene a ser completamente
limpia y líquida.
En el caso del método de capilar abierto, el resultado es un índice de la
temperatura a la cual viene a ser más suave o lo suficientemente fluida para
deslizarse o correr dentro del capilar.
Este método es aplicable a grasas como el aceite de coco, estearinas, grasas
hidrogenadas y grasas duras.
Se funde la muestra y se filtra a través de un papel filtro para remover las trazas
de humedad e impurezas. Es esencial que la muestra esté completamente seca.
Se sumergen al menos 4 tubos capilares limpios en la muestra líquida de tal
forma que la muestra alcance aproximadamente 10 mm. de altura en cada tubo.
Se enfría la muestra de tal forma que no se salga del tubo. Se identifican y se
colocan los tubos a temperatura de 4-10 º C por 16 horas (puede ser por toda la
noche) o una hora indicando el tiempo de prueba.
Se sacan los capilares de dispositivo de enfriamiento y se sujetan con una banda
de cinta teflón u otro medio al termómetro, de tal forma que el extremo bajo del
tubo capilar este a la par con el fondo del bulbo de mercurio del termómetro.
Se sujeta el termómetro dentro de un vaso de 600 mL lleno de agua destilada
limpia a una temperatura de 8 a 10 ºC abajo de la temperatura de fusión
esperada, se coloca el termómetro de tal forma que este sumergido en el agua
hasta la marca de inmersión.
Se agita el agua del baño con una barra magnética, se aplica calor de tal manera
que la temperatura del baño se incremente a una velocidad de 1 ºC por minuto.
Cuando se este cerca del punto final de la prueba (3 a 4 grados previos de la
60
temperatura de fusión esperada), se agita el agua del baño con una corriente
suave de aire o con otro medio sustituible y se aplica calor de tal forma que el
incremento de temperatura sea de 0.5 ºC por minuto.
La grasa usualmente pasa de un estado de opalescencia a cristalino antes de
fundir completamente. Se continúa calentando hasta que la columna de grasa
comienza a ser clara y se deslice en cada uno de los tubos. Se registra la
temperatura a la que la columna de grasa resbala o se desliza en cada tubo y se
calcula el promedio de todos los tubos, se reporta el promedio como punto de
fusión capilar o punto de deslizamiento.
3.5.8 Índice de Saponificación (AOCS; Ca 2d-25, 1994)
El índice de saponificación es la cantidad de álcali necesaria para saponificar una
cantidad definida de muestra. Se expresa como el número de miligramos de
hidróxido de potasio (KOH) requerido para saponificar 1 g de muestra.
Se disuelven de 35 a 45 g de hidróxido de potasio en 20 mL de agua y se diluye a
1 L con alcohol (95%). Se deja en reposo durante toda la noche y se decanta el
líquido claro. Se pesan 2 g de aceite o grasa en un matraz cónico y se agregan
exactamente 25 mL de la solución alcohólica de hidróxido de potasio. Se adapta
un condensador de reflujo y se calienta el matraz en agua hirviendo durante 1 h.
Se agita fuertemente. Se adiciona 1 mL de fenoftaleína (1%) y se titula en caliente
el exceso de álcali con ácido clorhídrico 0.5 M (titulación “a” mL). Se realiza una
prueba en blanco al mismo tiempo (titulación “b” mL). El índice de saponificación
es entonces:
IS = (b-a) 28,05 / Peso de muestra en g
3.5.9 Determinación de Perfil de Ácidos Grasos y Cuantificación de Ácidos
Grasos Trans AOCS Ce 1f-96 (1994)
Los ácidos grasos trans, son isómeros formados durante el proceso de refinación,
deodorización ó durante el proceso de hidrogenación (la isomerización es
61
ocasionado por la alta temperatura), son compuestos con el mismo peso
molecular, que los cis, pero geométricamente y/o en posición diferente.
Mediante la introducción al puerto de inyección en un cromatógrafo de gases, de
los ésteres metílicos de los ácidos grasos presentes en los aceites y grasas, se
vaporizan y se transportan por un gas inerte a través de una columna empacada o
capilar. Los componentes que eluyen de la columna pasan uno a uno por el
detector, el cual genera una señal eléctrica proporcional, que es transformada por
el integrador del equipo en una gráfica de la señal obtenida contra tiempo llamada
cromatograma.
Preparación de ésteres metílicos. Se pesa la muestra de grasa o aceite en un
matraz de reacción de 50 o 125 mL de acuerdo al Cuadro 13, se adicionan los mL
de NaOH 0.5 N en metanol correspondientes y se pone un dispositivo de
ebullición. Se conecta al condensador y se calienta sobre un baño de vapor de 5 a
10 minutos. Se adiciona la cantidad especificada de reactivo BF 3 en metanol, y se
coloca nuevamente el condensador. Después de 10 minutos se retira, y se deja
enfriar, se adicionan 10 mL agua destilada. Se realiza la separación de los ésteres
metílicos en un embudo de separación, adicionando 10 mL de N-pentano. Se
evapora ligeramente el exceso de N-pentano para concentrar la muestra, se
coloca la muestra en un vial para ser inyectada posteriormente al cromatógrafo.
Cuadro 13. Relación de peso de muestra, solución de hidróxido de sodio y
trifloruro de boro en metanol para la metilación de ácidos grasos.
Muestra mg
Matraz mL
NaOH 0.5 N mL
BF3-Metanol mL
100-250
50
4
5
250-500
50
6
7
500-750
125
8
9
750-1000
125
10
12
Fuente: ISC LAB 037. 2006
Se establecen las condiciones de operación del cromatógrafo de gases de
acuerdo al Cuadro 14, midiendo la velocidad linear promedio del gas de arrastre.
62
Cuadro 14.Condiciones de operación para análisis
fase estacionaria columna.
Fase estacionaria
SP2340
SP 2560
Condiciones
de 192°C
170°C
temperatura
Isotérmica
isotérmica
Presión de columna 125
125
Velocidad He
15 cm/s
16 cm/s
Fuente: ISC LAB 037. 2006
cromatográfico en función de
CP TM Sil88
175°C
isotérmica
130
19cm/s
BPX-70
198°
isotérmica
155
17cm/s
Una vez que se establecen las condiciones de operación, rampas de temperatura
y tiempos de permanencia a cada temperatura, se inyectan de 0.5 a 1 μL de
ésteres metílicos. Al terminar el programa se compara el resultado obtenido con el
cromatograma del estándar (previamente analizado), si la separación obtenida no
es idéntica a la del estándar, se deberán realizar los cambios en la temperatura
del horno en pasos, desde un grado, para obtener una buena separación,
registrar las condiciones finales.
La identificación de picos, para aceites y grasas parcialmente hidrogenadas con
trans isómeros conteniendo dobles ligaduras se identificaran usando el concepto
de
equivalente de cadena
larga. Para
aceites y grasas parcialmente
hidrogenadas, la separación del trans isómero C 18-1 y el isómero C18-1 9 cis
deberá ser claramente detectado.
El análisis cuantitativo salvo en casos excepcionales se puede realizar
suponiendo que el total de componentes de la muestra están representados en el
cromatograma, de tal manera que el total de las áreas bajo las curvas representan
el 100% de los componentes (elusión total). Si el equipo incluye un integrador, se
podrán utilizar los datos que este proporciona. En caso contrario se deberá
determinar el área de cada pico multiplicando la altura por el ancho a la mitad de
la altura del pico y, cuando sea necesario, tomando en cuenta las diferentes
atenuaciones usadas durante el registro.
3.5.10 Contenido de Sólidos Grasos (IUPAC 2.150)
Este método determina la cantidad de glicéridos sólidos en un aceite o grasa.
Solo el pulso o longitud de la señal RMN (resonancia magnética nuclear) de la
grasa líquida es medida. El total de contenido líquido se obtiene de la fusión y
63
medida de la muestra a 60 °C. Es aplicable a grasa plastificadas, y grasas para
confitería con un contenido de sólidos de 95% a 10 °C.
Se utilizan tubos de vidrio para medición, con tapón de plástico,
para equipo
Broker, medidas de de 10 mm de diámetro y 189 mm de longitud (proveedor
Bruker Mexicana, S.A. de C.V.). Para el acondicionamiento térmico de las
muestras, se requieren blocks de aluminio con agujeros perforados, o baños
secos con compartimentos con diámetro de los espacios no mayor de 0.4 mm.
que el diámetro externo de los tubos de medición. La profundidad de los orificios
debe ser tal que el nivel de la grasa este 10 mm abajo de la superficie superior
externa del block. La distancia entre los ejes de 2 orificios vecinos debe de ser de
7 mm., más grande que el diámetro de los mismos orificios.
Se funde la muestra, teniendo cuidado de no sobrepasar los 10 ºC arriba del punto
de fusión de la muestra, si es necesario se deberá filtrar. Se homogeniza
perfectamente la muestra. Se coloca
la muestra en los tubos de medición
perfectamente limpios y secos, a una altura de 2 cm y se tapan. (Se pone muestra
en tantos tubos, como temperaturas de medición se requieren).
Procedimiento
para el método de rutina sin usar pretratamiento especial. Se
colocan los tubos en el baño de 60 ºC y se dejan por 15 minutos para muestras de
grasas no láuricas y 30 minutos para muestras de grasas láuricas.
Se transfieren los tubos al baño de 0 ºC. Se dejan en este baño por exactamente
60
2 minutos. Se retiran uno después de otro y se colocan en los porta tubos de
los baños regulados, a las temperaturas de 10, 20, 30, 35 y 40 ºC, (uno por
temperatura de medición). Después de 30 minutos de haber puesto cada tubo de
muestra, se transfiere cada uno sucesivamente y tan rápido como sea posible,
secándolo e introduciéndolo dentro del orificio del campo magnético del equipo
de RMN, previamente se activó a la posición READY para hacer la medición.
Tratamiento especial para grasas como la manteca de cacao. Se coloca la
muestra en los tubos, se introducen al baño de 60 ºC y se mantienen por 30
minutos. Se pasan posteriormente al baño regulado a 0 °C y se mantienen por 90
minutos
5 minutos. Se sacan y se colocan en el baño regulado a 26 °C por 40
64
horas
0.5 horas. Después se colocan nuevamente en el baño regulado a 0 °C y
se mantienen por 90 minutos
5 minutos y finalmente se colocan por 30 minutos
en cada uno de los baños a temperatura de medición (10, 20, 30, 35 y 40 °C). Se
realiza la lectura en el equipo Brucker como se describió en el procedimiento de
rutina.
3.5.11 Estudio de Cristalización y Polimorfismo
Método
utilizando
microscopio
óptico
con
luz
polarizada
para
la
observación de cristales (Campos, 2005).
Preparación de la muestra: Se calienta la grasa para borrar toda memoria de
cristales a 80 °C y se homogeniza. Se tomar un poco de muestra con un tubo
capilar precalentado, se coloca una gota (cerca de 10μL) en el portaobjeto
(precalentado a 80 °C), inmediatamente se coloca un cubreobjetos (precalentado
a 80°C) sobre la muestra, cuidando se forme una película de grosor uniforme. Se
lleva inmediatamente al microscopio a la temperatura de estudio. Se observa la
muestra utilizando los objetivos 10x o 40x usando luz polarizada, se determina
bajo que objetivo se observa mejor la muestra y se capturan las imágenes de
acuerdo al tiempo deseado o evento registrado (cristales).
Método para análisis calorimétrico dinámico usando calorimetría diferencial
de barrido (Pérez y col.,2005; Foubert y col., 2007).
Se deberá calibrar previamente el equipo antes del análisis. Se pesan de 5-15 mg
de muestra previamente fundida en una celda, se cierra herméticamente, se
verifica que la celda de referencia este limpia. Se colocan las celdas dentro la
cámara y se sella. Se aplica el programa de temperatura, de acuerdo a Foubert y
col,. este consiste en: 10 minutos a 70 °C para asegurar que la muestra este
completamente fundida, enfriar a una velocidad de 5 °C/min hasta llegar a 0 °C,
se mantiene por 2 minutos a 0 °C, posteriormente se calienta a una velocidad de
65
5 °C/min hasta llegar a 70 °C. Se obtendrá el termograma correspondiente a la
etapa de cristalización (exotérmica), así como a la etapa de fusión (endotérmica).
Método empleando difracción de rayos X para la identificación de formas
cristalinas (D´Souza y col., 1990)
Las formas polimórficas son también distinguibles por las diferencias en el ángulo
de inclinación de la unidad celular en el cristal. El análisis por difracción de rayos
X mide los espacios cortos y espacios largos de una célula unitaria (de Man
1992). De manera particular los espacio cortos se usan para caracterizar las
formas polimórficas. Empleando la difracción de rayos X, la muestra se expone al
haz de rayos X para obtener todas las orientaciones posibles del cristal. Los
valores de λ, d y θ correspondientes a la difracción se logran de acuerdo a:
1. Se
mantiene
λ
constante
usando
radiación
X
filtrada,
que
es
aproximadamente monocromática.
2. El parámetro d puede tener cualquier valor consistente con la estructura
cristalina.
3. El parámetro variable es θ, en función del cual se miden los picos de
difracción.
Debido a la interferencia negativa o destructiva no pueden aparecer picos de
intensidad en ángulos que no satisfacen la Ley de Bragg. (Cullity, 1990).
El equipo de difracción de rayos X debe tener una fuente de radiaciones a partir
de elemento, de acuerdo a la longitud de onda de la radiación deberá elegirse el
elemento. La longitud de onda del Cu es de 1.54 x10 -8 (1.54 Å), adecuado para el
análisis de grasas. La preparación previa de la muestra, se propone para el caso
de las grasas un tamaño de muestra de 1x10x15 mm con una superficie lisa,
procurando manipularla sin tocar la superficie, se coloca la grasa en un porta
muestra de las dimensiones convenientes según sea el tamaño de la muestra. Se
coloca en el equipo de difracción de rayos X para su análisis, operando en
método 2θ, realizando barridos que abarquen zonas especificas de interés, para
el caso de las grasas los espacios largos se detectan alrededor de 1-15° 2θ y en
el caso de los espacios cortos alrededor de 16-25°. Las señales registradas por
66
el equipo se procesan mediante el software del mismo, las intensidades de señal
se observan como picos, estos aparecen a un ángulo determinado, el valor de
ángulo (también lo da el equipo) se emplea para determinar los espacios cortos,
mediante la Ley de Bragg, los valores se reportan Å .
3.5.12 Elaboración de Chocolate (Jorge y col., 2001)
El proceso para elaborar chocolate consta de varios pasos: Se funde la grasa,
teniendo cuidado de no calentar más de 10 °C arriba de su punto de fusión, se
pesa los ingredientes de acuerdo a la fórmula establecida, teniendo especial
cuidado de que los ingredientes que sean polvos, se mantenga en recipientes
cerrados para evitar que se hidraten, también se recomienda cernir los polvos,
para evitar la presencia de grumos o partículas extrañas. Se prende el equipo
(molino de bolas) y se espera a que llegue a la temperatura de trabajo (46°C), se
enciende el sistema de agitación. Se debe verificar que se encuentre limpio el
tanque de mezclado y conductos de recirculación, o bien anteriormente se haya
empleado una grasa compatible, en caso contrario, se debe limpiar el equipo
usando grasa del mismo tipo de la que se usará en la fórmula. Se comienza
adicionando 2/3 partes del total de la grasa, se adiciona por partes la leche en
polvo descremada, posteriormente se agrega el azúcar y finalmente la cocoa, se
deja el tiempo necesario, verificando que la agitación tenga la velocidad
adecuada, se verifica el tamaño de partícula, que no se observen aglomerados,
se adiciona el resto de la grasa y la lecitina, y se continua mezclando, finalmente
se adiciona la vainillina, y se continua la agitación para permitir la completa
integración de los ingredientes, se revisa la homogeneidad en color, presencia de
partículas al tacto y de manera visual. Cuando ya se observa una pasta
homogénea y sin partículas perceptibles, se detiene la agitación, y se saca el
producto del equipo. El tiempo de residencia en el equipo dependerá también de
la cantidad de producto preparado, así como de la agitación y temperatura a la
que se trabaje. Una vez que la masa de chocolate está lista, se debe mantener a
45°C, a esta temperatura se puede atemperar para su inmediato moldeo.
67
3.5.13 Atemperado del Chocolate (Jorge y col., 2001)
Se vierten dos tercios del chocolate fundido (45 °C) sobre una superficie fría
(mesa de mármol, acero, etc.). Se remueve el chocolate constantemente con una
espátula o paleta. Se
trabajar la masa hasta que empiece a espesarse. Se
integra la masa atemperada al resto de la masa caliente, se remueve hasta
obtener una masa homogénea. Se verifica la temperatura con el termómetro, si se
tiene la temperatura deseada se puede comenzar a trabajar o moldear. Si no es
así se deberá corregir, volviendo a enfriar, o bien si es demasiado fría, se percibe
espesa, se calentará suavemente removiendo hasta que este a la temperatura
correcta de trabajo. En base a las características de la masa de chocolate que se
observan durante el atemperado, se determinan las temperaturas adecuadas para
establecer la curva de atemperado.
3.5.14 Determinación de color en las tabletas de chocolate
Se realiza la determinación en el equipo Color Mate spectrophotometer, y se
interpretará según el plano de cromaticidad del sistema Hunter.
3.5.15 Determinación de aw
Se realiza la molienda o rallado de los alimentos sólidos según aplique, se llenan
las celdas. Finalmente coloca en el equipo Aqua Lab para la determinación de aw
3.5.16 Análisis Sensorial (Rodríguez, 2002)
El análisis sensorial es una herramienta que permite evaluar, medir, analizar e
interpretar la percepción de los atributos en un producto. El Instituto de
Investigación para la Industria Alimenticia (La Habana Cuba) cuenta con un panel
de jueces entrenados en el análisis sensorial de chocolate. En una sesión de
evaluación sensorial las muestras a evaluar se codifican, se explica a los jueces
los atributos a evaluar, se utiliza una hoja de evaluación de atributos, se entregan
las muestras a los jueces en un orden conveniente para la evaluación.
68
Los jueces, evalúan los siguientes atributos: Uniformidad de color, brillo,
intensidad del olor, olor extraño, intensidad del sabor, sabor extraño, dureza,
derretimiento, cremosidad, suavidad, cerosidad.
Para evaluar los anteriores atributos, se toma la muestra y se observa
detalladamente
su
apariencia
externa
(uniformidad
de
color
y
brillo).
Posteriormente se parte la tableta usando las manos, se evalúa la dureza.
Enseguida se deberá acercar el producto a la nariz para evaluar la intensidad del
olor o presencia de olor extraño. Se coloca un trozo del producto en la boca,
mantenerlo en la boca para evaluar los atributos intensidad del sabor, sabor
extraño en caso de que lo haya, derretimiento, cremosidad, suavidad y cerosidad.
Se repite el procedimiento para cada muestra.
69
3. 6 Desarrollo Experimental
En la Figura 15, se muestra el diagrama que indica el desarrollo experimental
para el análisis fisicoquímico de las grasas alterativas de la manteca de cacao, así
como la elaboración de chocolate análogo y la evaluación tecnológica y sensorial
del mismo.
Selección de materias Primas (grasas alternativas de la
manteca de cacao y manteca de cacao)
Elaboración de productos
aplicando grasas alternativas de
manteca de cacao
Caracterización de materias primas
Fisicoquímica.
Evaluación tecnológica de
las masas de chocolate
análogo
Perfil de ácidos grasos y
contenido de ácidos grasos
trans.
Propiedades
térmicas.
Cristalización
Polimorfismo.
Elaboración de tabletas de chocolate
análogo.
Evaluación tecnológica de las tabletas
Evaluación Sensorial
Ácidos grasos libres
•Valor de peróxido
•Color
•Humedad y materia volátil
•Olor
•Índice de yodo
•Punto de fusión
•Índice de saponificación
Figura 15. Desarrollo experimental para el análisis fisicoquímico de las grasas
alterativas de la manteca de cacao, así como la elaboración de chocolate análogo
y la evaluación tecnológica y sensorial del mismo.
.
70
3.6.1 Caracterización Fisicoquímica de las Grasas Alternativas de la
Manteca de Cacao
La caracterización fisicoquímica
de la manteca de cacao y de las grasas
alternativas de la manteca de cacao, consistió en la determinación de ácidos
grasos libres, valor de peróxido, punto de fusión, índice de yodo, índice de
saponificación, color, humedad y materia volátil, determinación sensorial de
impurezas indeseables olor, utilizando métodos de la AOCS y métodos de prueba
en concordancia con las normas mexicanas aplicadas a grasas y aceites, que se
indicaron anteriormente en la parte de métodos analíticos.
3.6.2 Caracterización del Perfil de Ácidos Grasos de las Grasas Alternativas
de la Manteca de Cacao y Cuantificación de Ácidos Grasos Trans
Para la caracterización del contenido de ácidos grasos y cuantificación de ácidos
grasos trans en las diferentes grasas por cromatografía de gases, se contó con el
apoyo de la empresa AarhusKarlshman México S.A. de C.V.
Se realizó la metilación de las grasas para obtener los correspondientes ésteres
metílicos, el peso de muestra fue de 0.2 g, se adicionaron 10 ml de NaOH al 2%
en metanol, se colocó a reflujo 120 -130 °,
dejándose por 20 minutos, y se
adicionaron 5 ml de trifluoruro de boro, y se dejo reaccionar por otros 20 minutos.
Se inyectaron 0.2 microlitros de esteres métilicos. El programa empleado en el
análisis cromatográfico fue: Temperatura inicial de 45°C , se mantuvo por 5
minutos. Se continuó calentando a 15°C por minuto hasta llegar a 165°C, se
mantuvo por 1 minuto. Posteriormente, se continuó el calentamiento aumentando
1°C por minuto, hasta llegar a 225°C esta temperatura se mantuvo por 20
minutos. El método usado fue AOCS Ce 1f-96, (2006).
El software del equipo calculó el área bajo la curva de cada pico y se presentó
como porcentaje del ácido graso identificado respecto al tiempo de aparición
según el estándar empleado.
71
3.6.3 Caracterización de las Propiedades Térmicas y de Cristalización de
las Grasas Alternativas de la Manteca de Cacao
Los estudios de resonancia magnética nuclear para determinar el contenido de
sólidos grasos a diferentes temperaturas, se realizaron usando un equipo de
resonancia magnética nuclear Brucker Minispec Modelo: Mq20, se empleó un
baño seco para el tratamiento térmico, las temperaturas programadas fueron: 10,
20, 30 35 y 40°C, con una variación de ± 0.1 °C. Se empleo el método IUPAC
2.150. Ex 2.323, en el caso de la manteca de cacao y la grasa equivalente de la
manteca de cacao se usó el método de tratamiento especial que indica la técnica.
Los estudios de microscopía con luz polarizada, se realizaron en la central de
microscopía ENCB, IPN. Se siguió el método descrito por Campos
2005, la
prueba se realizó a una temperatura de trabajo de 24 °C (temperatura ambiente).
Se tomaron fotografías a diferentes tiempos según se registró la cristalización.
Los estudios de calorimetría diferencial de barrido, se realizaron en la central de
espectroscopia ENCB, IPN. Se siguió el método para obtener el análisis
calorimétrico dinámico (Perez y col.,2005; Foubert y col., 2007). Las condiciones
de cada etapa de acuerdo al método mencionado fueron: 10 minutos a 70°C.
Enfriamiento de 70 a 0°C a una velocidad de 5°C/min. Se mantuvo 2 minutos a
0°C. Finalmente se calentó de 0 a 70°C a una velocidad de 5°C.
El estudio de las grasas empleando difracción de rayos X, se realizó en la
Escuela Superior de Físico Matemáticas, del IPN. Para la preparación de la
muestra, se fundió la grasa a 80 °C, se dejo solidificar a temperatura ambiente
(24°C) en recipientes metálicos (para obtener una superficie lisa), se siguió la
metodología descrita en métodos y materiales. La duración de cada prueba fue de
45 minutos aproximadamente, tiempo en el que se pudieron detectar las señales.
72
3.6.4 Elaboración de Chocolate Análogo, Determinación de Condiciones de
Atemperado y Elaboración de Tabletas.
El chocolate análogo se elaboró en la planta piloto de la Escuela Latinoamericana
y del Caribe de Chocolatería del Instituto de Investigaciones para la Industria
Alimenticia, en la Ciudad (IIIA). de la Habana Cuba . Se consultó con los
proveedores de grasa y personal del IIIA las fórmulas que se usan a nivel
comercial. Con base a la información obtenida, se prepararon 4 fórmulas una con
cada tipo de grasa (Cuadro 15), y una formulación más en la que se adicionó 5%
de la grasa diferente a la manteca de cacao, cabe mencionar que de acuerdo a la
información proporcionada en los antecedentes, el parlamento Europeo indica
debe ser una grasa compatible con la manteca de cacao y no debe ser grasa
láurica ni grasa hidrogenada, por lo que se usó la grasa equivalente. Se
prepararon 5 kg de cada fórmula.
Cuadro 15. Formulaciones para elaborar chocolate análogo.
INGREDIENTE
%T
%TMC-GEMC
%
%
%
MC
(5)
TGEMC
TGRMC
TGSMC
Cocoa
15
15
15
15
15
Manteca
35
35*
35
32
30
LDP
5
5
5
6
6
Azúcar
45
45
45
47
49
*Se usó del total de la manteca, 30% manteca de cacao y 5% de grasa equivalente
de la manteca de cacao. LDP-leche descremada en polvo.
Donde TMC, tableta con manteca de cacao; TMC-GEMC tableta con grasa equivalente
de la manteca de cacao 5%, TGEMC, tableta con grasa equivalente de la manteca de
cacao; TGRMC, tableta con grasa reemplazante de la manteca de cacao; TGSMC,
tableta con grasa sustituta de la manteca de cacao.
Se adicionó 0.05% de vainillina y 0.4% de lecitina del peso total preparado.
Se siguió el proceso indicado en la Figura 16 para la elaboración de las tabletas
de chocolate análogo. Las condiciones de operación del molino de bolas fueron:
temperatura del agua de 47 °C, velocidad de agitación de 28 rpm. El tiempo de
mezclado dependió de la completa integración de los ingredientes, cuando no se
percibieron
grumos y se observó fluida y homogénea la masa de chocolate
análogo se dio por terminado el proceso.
73
Las diferentes formulaciones de chocolate análogo se enfriaron para favorecer la
cristalización, las formulaciones que incluían manteca de cacao se atemperaron,
previamente para poder moldearse, ya que la manteca de cacao se sabe debe
atemperarse para su adecuada cristalización (Beckett, 2000).
MATERIAS PRIMAS
MEZCLADO
REFINADO Y CONCHADO
ATEMPERADO
MOLDEADO
ENFRIAMIENTO
DESMOLDE
Figura 16. Diagrama general para la elaboración de chocolate.
Para la producción de las tabletas de chocolate análogo, se utilizaron moldes
rectangulares de policarbonato. Los moldes llenos se colocaron sobre la banda de
una mesa vibradora, para facilitar la expulsión de burbujas y homogeneización
del contenido en cada molde.
3.6.5 Evaluación de Propiedades Funcionales en las Tabletas
Una vez sólidas las tabletas, se desmoldaron y se realizó una sencilla evaluación
funcional, los atributos evaluados fueron:
Cristalización (rapidez)
Contracción,
Fácil desmolde
74
Fisuras o grietas
Brillo
Color, Betas, o apariencia blanquizca.
3.6.6 Determinación aw en las Tabletas de Chocolate Análogo
Se determinó el valor de aw de cada una de las tabletas elaboradas con las
diferentes mantecas alternativas de la manteca de cacao. Se cortaron en
pequeños trozos las tabletas y se realizó la determinación con el equipo Aqualab.
3.6.7 Evaluación Sensorial de las Tabletas
Las tabletas de chocolate análogo elaboradas en la planta piloto de la Escuela de
chocolatería de Centroamérica y del caribe, se evaluaron sensorialmente en la
sala de cata del Instituto de Investigaciones para la Industria Alimenticia. Ciudad
de la Habana, Cuba. La evaluación la realizaron
7 jueces entrenados. Las
muestras se codificaron como se indica en el Cuadro 16:
Cuadro 16. Codificación de las tabletas de chocolate análogo para su evaluación
sensorial
Fórmula
Codificación
TMC
043
TMC-GEMC
804
TGEMC
949
TGRMC
615
TGSMC
125
Donde TMC, tableta con manteca de cacao; TMC-GEMC tableta con grasa equivalente
de la manteca de cacao 5%, GEMC. TGEMC, tableta con grasa equivalente de la
manteca de cacao; TGRMC, tableta con grasa reemplazante de la manteca de cacao;
TGSMC, tableta con grasa sustituta de la manteca de cacao.
Las muestras se mantuvieron desde su producción hasta el momento de su
traslado a la sala de cata en una cámara climatizada de 19-21°C de temperatura,
75
ya en la sala de cata se mantuvieron en un recipiente térmico antes de ser
entregadas a cada juez.
Se usaron escalas de intervalo (10 cm) para evaluar los siguientes atributos en
cada una de las tabletas: Uniformidad de color, brillo, intensidad del olor, olor
extraño, intensidad del sabor, sabor extraño, dureza, derretimiento, cremosidad,
suavidad, serosidad. En la Figura 17 se muestra el formato para la evaluación
sensorial.
Uniformidad del color
Ausencia
Uniforme
Brillo
Ausencia
Brilloso
Intensidad del olor
Ausencia
Muy marcado
Ausencia
Muy marcado
Ausencia
Muy marcado
Ausencia
Muy marcado
Ausencia
Muy marcada
Muy lento
Muy rápido
Ausencia
Muy marcada
Ausencia
Muy marcada
Ausencia
Muy marcada
Olor extraño
Intensidad del sabor
Sabor extraño
Dureza
Derretimiento
Cremosidad
Suavidad
Cerosidad
Figura 17. Hoja de evaluación de atributos en tabletas de chocolate análogo.
Fuente: Rodríguez, 2002.
76
IV.
RESULTADOS
4.1 Caracterización Fisicoquímica de las Grasas Alternativas de la Manteca
de Cacao
En el presente trabajo se determinó la calidad de la maneca de cacao y las grasas
alternativas de la manteca de cacao con base en los valores que marcan las
normas
correspondientes,
Norma
Mexicana
NMX-F-343-SCFI-2008
“Especificaciones para la manteca de cacao” y las Normas Oficiales Mexicanas
NMX-F-009-SCFI-2005 Alimentos-Uso Industrial- Mantecas Vegetales y Grasas o
Mantecas Mixtas o Compuestas, y a la NMX-F-037-SCFI-2005 Alimentos-Aceite
de Almendra de Palma- Especificaciones, esta última norma se consideró debido
a que el proveedor indicó que el origen de la grasa sustituta es el aceite de
almendra de palma.
4.1.1 Ácidos Grasos Libres y Valor de Peróxido
Los triacilgliceroles al hidrolizarse forman ácidos grasos libres y glicerol. La
oxidación de los triacilgliceroles normalmente toma lugar en los carbonos
adyacentes
a
los
dobles
enlaces,
procediendo
con
la
formación
de
hidroperóxidos, estos compuestos se puede detectar midiendo el valor de
peróxido. La determinación de ácidos grasos libres y de peróxidos son
considerados indicadores para establecer la calidad de grasas y aceites (Nilsson
y col., 2002).
En el Cuadro 17 se muestra la cantidad de ácidos grasos libres y el valor de
peróxidos detectado en las grasas analizadas. Los valores obtenidos en la
muestra de manteca de cacao mexicana y manteca de cacao cubana están por
debajo de los
valores máximos especificados por la norma así como por lo
indicado en el CODEX STAN 86-1981 (1,75 % como olieco), por lo que son aptas
para su uso.
77
Cuadro 17. Cantidad de ácidos grasos libres y de peróxidos en manteca de cacao
y grasas alternativas de la manteca de cacao.
Ácidos grasos libres
AGL, % Valor de peróxido VP, meq/kg
Muestra
Determinación
Norma
Determinación
Norma
MCM
0.96*
1,75a
0.6
5,0a
MCC
1.51*
1,75a
0.6
5,0a
GEMC
0.043*
0,05b
0.3
1,5b
GRMC
0.060*
0,05b
NP
1,5b
GSMC
0.014**
0,05c
NP
1,0c
* Expresado en Oleico; ** Expresado en láurico. NP, no presenta. MCM, manteca de
cacao mexicana; MCC, manteca de cacao cubana; GEMC, grasa equivalente de manteca
de cacao; GRMC, grasa reemplazante de manteca de cacao; GSMC, grasa sustituta de
la manteca de cacao. Donde “a” corresponde a la norma Norma Oficial Mexicana NMX-F343-SCFI-2008 para la manteca de cacao, “b” corresponde a la Norma Oficial Mexicana
NMX-F-009-SCFI-2005 y “c” corresponde a la Norma Oficial Mexicana NMX-F-037-SCFI2006 (para grasa láurica).
La muestra GEMC tiene
valores dentro de especificaciones (Cuadro 17), la
muestra GRMC tuvo un valor superior al máximo indicado para ácidos grasos,
posiblemente esta grasa al momento de empacarla estaba en el valor máximo de
0,05, por lo cual cumplía con la especificación y durante el almacenamiento se
inicio un proceso de deterioro que fue el causante del incremento de ácidos
grasos libres, sin embargo el valor de peróxido si estuvo dentro del intervalo
marcado en la norma, por lo que se consideró apta para su uso. Los valores de la
muestra GSMC respecto a la norma correspondiente, están dentro de los
especificado por lo que se acepta que es apta para su uso. Los valores obtenidos
de ácidos grasos libres y valor de peróxido indican que el proceso de producción
empleado en estas grasas comerciales fueron los adecuados, principalmente la
operación de deodorización, que es la etapa en la que se debe disminuir el valor
de ácidos grasos libres presentes.
4.1.2 Color, Humedad - Materia Volátil, Olor
El color, presencia de humedad y olor, son comúnmente parámetros de control
para evaluar procesos de blanqueo y desodorización en grasas y aceites, ya que
78
después de estos procesos las grasas deben ser cristalinas, sin turbidez, sin
humedad y sin olor (AarhusKarlshamn, 2006).
El CODEX STAN 86-1981, no indica alguna especificación para el color de la
manteca de cacao, sin embargo, la norma mexicana si indica un valor máximo,
en el Cuadro 18 se observa que el color de las mantecas de cacao presentan un
valor superior al especificado, al respecto es importante mencionar que es una
práctica común a nivel industrial que la manteca de cacao, únicamente se someta
a deodorización, si bien este proceso puede retirar de la grasa compuestos que
dan color no es su función blanquear a totalidad, por lo que en base a los
parámetros de ácidos grasos libres y peróxidos que se encuentran dentro de
especificación, se sugiere, que tienen buena calidad y que el color no afecta. Los
valores de color obtenidos en las grasas alternativas de la manteca de cacao
cumplen con la especificación correspondiente, lo que indica que el proceso de
blanqueo y deodorización si se realizaron y fueron adecuados, es importante
mencionar que muchas de las grasas y aceites tienen colores muy bajos por su
origen (AarhusKarlshamn, 2006).
Cuadro 18. Determinación de color y humedad en manteca de cacao y grasas
alternativas de la manteca de cacao
Color*
Humedad %
Muestra
Determinación Norma Determinación Norma
MCM
16R40A
5,0Ra
0.038
0,5a
MCC
19 R,40 A
5,0Ra
0.065
0,5a
GEMC
0.5R,10 A
3,5Rb
0.004
0,05b
GRMC
1R,8 A
3,5Rb
0.009
0,05b
GSMC
1R,10 A
1,5Rc
0.007
0,05c
MCM, manteca de cacao mexicana; MCC, manteca de cacao cubana; GEMC, grasa
equivalente de manteca de cacao; GRMC, grasa reemplazante de manteca de cacao;
GSMC, grasa sustituta de la manteca de cacao. * Escala lovibond, R, rojo y A, amarillo.
Donde “a” corresponde a la norma Norma Oficial Mexicana NMX-F-343-SCFI-2008 para
la manteca de cacao, “b” corresponde a la Norma Oficial Mexicana NMX-F-009-SCFI2005 y “c” corresponde a la Norma Oficial Mexicana NMX-F-037-SCFI-2006 (para grasa
láurica)
79
También se realizó la comparación del color de las grasas en estado sólido con el
“Atlas de colores”, para obtener la combinación de matices, para la muestra MCM
tuvo valores de N(00), M(10) y Y(30), para la muestra MCC se encontró una valor
de N(00), M (00) y Y (20), para las grasas alternativas de la manteca de cacao los
valores fueron N(00), M(00) y Y(00), donde N, corresponde a negro, M a magenta
y Y al amarillo (Küppers, 2002).
La presencia de humedad en las grasas o un ambiente húmedo, puede ocasionar
hidrólisis en los aceites y grasas por lo que es importante conservar
estos
productos en ambientes secos (Gunstone, 2000). De acuerdo a los resultados
obtenidos
(Cuadro
18)
todas
las
muestras
cumplen
con
las
normas
correspondientes en cuanto al valor de humedad.
En el Cuadro 19, se reportan los resultados de la evaluación del olor percibido en
las muestras, en el caso de la manteca de cacao, se percibió el olor a cacao, y se
indicó como “característico” en tanto que en las demás grasas no se percibió olor.
Es importante que no se perciban olor a rancio o algún olor extraño, ya que esto
puede implicar que: el proceso de deodorización en fábrica no se realizó de
manera adecuada, que hay una contaminación o deterioro en el material. Muchos
compuestos liposolubles pueden afectar a las grasas y aceites al disolverse en
ellos, es por este motivo que se recomienda que las grasas, mantecas y aceites
se mantengan en empaques adecuados y lejos de compuestos aromáticos
(Charley, 2005).
Cuadro 19 . Evaluación del olor en la manteca de cacao y en las grasas
alternativas de la manteca de cacao.
Muestra
Olor
MCM
Característico del producto, ligeramente a chocolate
MCC
Característico del producto, ligeramente a chocolate
GEMC
Exento de olor extraño ó rancio
GRMC
Exento de olor extraño ó rancio
GSMC
Exento de olor extraño ó rancio
MCM, manteca de cacao mexicana; MCC, manteca de cacao cubana; GEMC, grasa
equivalente de manteca de cacao; GRMC, grasa reemplazante de manteca de cacao;
GSMC, grasa sustituta de la manteca de cacao.
80
4.1.3 Índice de Yodo, Punto de Fusión e Índice de Saponificación
El grado de insaturación en un ácido graso se mide de manera indirecta por la
adición de yodo a los dobles enlaces que contenga, por lo tanto a mayor índice de
yodo mayor es el grado de insaturación o dobles enlaces. El proceso de
hidrogenación reduce el grado de insaturación, y por lo tanto se reduce el valor
de yodo, las grasas saturadas en su totalidad por lo tanto presentan valores de
yodo cercanos a cero. Entre el índice de yodo y el punto de fusión existe una
relación inversa, a mayor índice de yodo menor punto fusión, y a menor valor de
yodo el punto de fusión será alto (Baur, 1995).
La manteca de cacao de acuerdo a la NMX-F-343-SCFI-2008, debe tener un
índice de yodo de 32 a 42, un punto de fusión de 31 a 35°C y un índice de
saponificación de 188 a 200, en el Cuadro 20 se muestran los valores obtenidos
de estos parámetros para la manteca de cacao, los cuales se encuentran dentro
de lo especificado.
Cuadro 20.Resultados de las determinaciones de índice de yodo, punto de fusión
e índice de saponificación en manteca de cacao y grasas alternativas de la
manteca de cacao.
MCM
37.12±0.1
Punto de Fusión
°C
31.5
MCC
35.55±0.08
32
200.06±0.43
GEMC
34.25±0.14
33
187.3±0.75
GRMC
63.24±0.16
35
188.96±0.35
GSMC
0.45±0.06
34
246.01±0.42
Muestra
Índice de Yodo
Índice de saponificación
196.15±0.7
MCM, manteca de cacao mexicana; MCC, manteca de cacao cubana; GEMC, grasa
equivalente de manteca de cacao; GRMC, grasa reemplazante de manteca de cacao;
GSMC, grasa sustituta de la manteca de cacao.
El índice de yodo es útil para determinar en cierta forma el graso de dureza,
índices de yodo altos indican un alto contenido de componentes insaturados, que
contribuyen a la suavidad en la manteca de cacao, Chaiseri y Dimick (1989)
reportaron un índice de yodo de 36.54±0.62 de varias muestras de manteca de
cacao de lugares ubicados en América del norte y centro América, del análisis
81
que realizaron a mantecas de cacao de diferentes regiones del mundo indicaron
que la zona geográfica y el clima tiene un efecto notable en la presencia de
determinados ácidos grasos, que se refleja en el índice de yodo. Para el caso de
las mantecas de cacao de diferente origen que se analizaron, se cumple que a
menor índice de yodo mayor punto de fusión (MCC) y que mayor índice de yodo
menor punto de fusión (MCM).
Para el caso de las grasas vegetales no existe una especificación de valor de
yodo, debido a que son mezclas de varios aceites ó grasas, y además han
pasado por algún tipo de proceso que modifica sus propiedades. De acuerdo a la
NMX-F-009-SCFI-2005, el punto de fusión debe tener un valor máximo de 50°C y
el índice de saponificación debe ser mínimo de 175. En el Cuadro 20, se
muestran los resultados de la grasa sustituta de la manteca de cacao, se observa
que tiene un índice de yodo muy bajo, indicando que es muy saturada, el valor
obtenido concuerda con lo reportado por Dijkstra, en el 2007,
para la fracción
esteárica del aceite de almendra de palma que tuvo un índice de yodo de 0.4. El
valor obtenido en la manteca reemplazante fue el más alto de todas las muestras,
lo que sugiere que es la más insaturada.
La grasa equivalente de la manteca de cacao tiene un valor de yodo y de punto
de fusión cercanos al que presentaron las mantecas de cacao, por lo que se
puede suponer que tanto en dureza como en grado de insaturación son similares.
El límite que indica la NMX-F-009-SCFI-2005 para punto de fusión, no es
funcional aplicarlo a grasas alternativas de la manteca de cacao, ya que deben
tener un comportamiento de fusión cercano al de la manteca de cacao.
El índice de saponificación es un indicador del peso molecular o tamaño, como
una función de las longitudes de la cadena de los ácidos grasos constituyentes.
Altos valores indican bajo peso molecular, es decir ácidos grasos de cadena corta
o intermedia, valores bajos indican pesos moleculares altos (Baur, 1995). De los
valores obtenidos de las grasas alternativas de la manteca de cacao se puede
asumir que la grasa sustituta por su alto índice de saponificación contiene ácidos
grasos de cadena corta y con un peso molecular bajo, mientras que el resto de las
82
grasas contiene ácidos grasos de cadena larga que resultan en los valores
obtenidos de índice de saponificación, que son ciertamente cercanos entre si.
4.2 Caracterización del Perfil de Ácidos Grasos y Contenido de Ácidos
Grasos Trans por cromatografía de gases.
Los ácidos grasos detectados por cromatografía de gases en cada muestra se
indican en el Cuadro 21, en el Cuadro 22 se muestran los perfiles de ácidos
grasos de algunas grasas y aceites puros, como se observa solo hay semejanza
entre los perfiles de las mantecas de cacao, las grasas alternativas analizadas,
de acuerdo a los valores obtenidos se sugiere son mezclas de grasas y/o grasas
que han sufrido varias operaciones de transformación, como la hidrogenación,
fraccionamiento o interesterificación, ya que estas operaciones dan como
resultado perfiles diferentes a los que tiene los aceites y grasas puros o sin
procesar.
Cuadro 21. Perfil de ácidos grasos y contenido de ácidos grasos trans en
manteca de cacao mexicana, cubana y grasas alternativas de la manteca de
cacao.
Número de carbonos /Ácido graso MCM MCC GEMC GRMC GSMC
C 6:0 Caproico
ND
ND
ND
ND
0.1
C 8:0 Caprilico
ND
ND
ND
ND
1.5
C 10:0 Cáprico
ND
ND
0.1
ND
2.5
C 12:0 Láurico
ND
ND
0.1
1.3
51.8
C 14:0 Mirístico
0.1
ND
0.7
0.8
22.3
C 16:0Palmítico
26.3
25.8
41.8
21.8
10.3
C 16:1Palmitoleico
0.2
0.2
ND
0.1
ND
C 18:0 Esteárico
33
35
20.8
7.2
11.1
ND
ND
0.5
43.8
ND
35.4
34
31.7
23.6
0.1
C 18:2 cis Linoleico
3.3
3.0
3.2
0.2
0.1
C 18:3 Linolénico
0.2
0.2
0.1
0.4
0.2
C 18:1 trans Elaídico
C 18:1 cis Oleico
MCM, manteca de cacao mexicana; MCC, manteca de cacao cubana; GEMC, grasa
equivalente de manteca de cacao; GRMC, grasa reemplazante de manteca de cacao;
GSMC, grasa sustituta de la manteca de cacao. T trazas. ND, no detectado.
83
Cuadro 22. Perfil de ácidos grasos en manteca de cacao y en algunas grasas o
aceites empleados como alternativas de la manteca de cacao.
Ácido
graso
Caprilico
Caprico
Láurico
Mirístico
Palmitico
Esteárico
Oleico
Linoleico
Linolenico
Araquidico
Número
de
carbonos
C8:00
C10:0
C12:0
C14:0
C16:0
C18:0
C18:1
C18:2
C18:3
C20:0
MC
0.1
26.3
33.8
34.4
3.1
1.3
a
AP
0.3
1.1
43
4.6
39.3
10.7
0.4
0.3
a
AS
0.1
10.5
4
23
54
7.5
0.3
PKO
a
Karite o
a
Shea
3.3
3.4
48.2
16.2
8.4
2.5
15.3
2.3
4
44
44
<6
0.1
<2
Illipe
b
15-19
42-48
32-38
<1.5
<1
<1
Manteca
de mango
Manteca
b
de sal
<1.5
<1.5
11 – 17
30 – 45
38 – 50
3–7
<0.8
<2
4-7
41-47
37-43
0-4
3-9
Donde MC, manteca de cacao; AP, aceite de palma; AS, aceite de soya; PKO, aceite de
palmiste. Fuente: a AarhusKarlshamn y b www.oilsbynature.com
En el Cuadro 21 se observa que la manteca de cacao de origen mexicano y
cubana, tienen principalmente ácido oleico, ácido esteárico y ácido palmítico, se
observa el perfil característico para manteca de cacao de acuerdo al Cuadro 22,
no se aprecian diferencias considerables entre la manteca de origen mexicano y
la manteca de origen cubano. En la Figura 19 y Figura 20 se presenta el perfil
cromatográfico de ambas mantecas de cacao,
La grasa equivalente de la manteca de cacao presentó en mayor proporción al
ácido palmítico, ácido oleico y ácido esteárico, de las tres grasas alternativas que
se analizaron, es la grasa equivalente la que más se acerca en composición de
ácidos grasos a la manteca de cacao, como se observa en la Figura 18. Esta
semejanza permite suponer que el comportamiento en la cristalización y
polimorfismo puede ser
muy parecido. La semejanza entre esta grasa y la
manteca de cacao se había observado también en los resultados de índice de
yodo y punto de fusión. Comparando el perfil obtenido con los valores del Cuadro
22, se sugiere que es una mezcla de varias grasas y aceites, se cree uno de los
componentes es el aceite de palma por el contenido de ácido palmítico detectado
en la grasa equivalente. En la Figura 21 se muestra el perfil cromatográfico de
esta grasa equivalente de la manteca de cacao.
Se observa en el Cuadro 21, que los principales ácidos grasos detectados en la
grasa reemplazante de la manteca de cacao fueron el ácido elaídico, ácido
84
oleico, y ácido palmítico, no se parece al perfil de la manteca de cacao, esto
permite suponer
una incompatibilidad en ácidos grasos;
por otra parte se
considera que es una grasa parcialmente hidrogenada, ya que 43.8% de ácidos
grasos trans es una cantidad que solo puede presentarse debido al proceso de
hidrogenación, el perfil obtenido se comparó con el reporte de una grasa
parcialmente hidrogenada de palma que tuvo 36.1% de ácidos grasos trans
(Foubert y col., 2007) y
hidrogenado,
con los datos del aceite de soya parcialmente
que puede llegar a tener un 65 % de isomeros trans (Kellens,
2000), sin embargo no se puede establecer a partir de que esta elaborada esta
grasa, únicamente se puede asegurar que es una grasa hidrogenada. En la
Figura 22 se presenta el perfil cromatográfico de la grasa reemplazante de la
manteca de cacao.
En el Cuadro 21, se observa el perfil de la ácidos grasos de la grasa sustituta, el
ácido graso láurico fue el más abundante (51.8%), el cual da esa naturaleza de
grasa láurica, en la Figura 18 se aprecia mejor la marcada diferencia entre la
composición de ácidos grasos de esta grasa en relación a las demás grasas, por
lo que se supone la incompatibilidad que existiría en caso de mezclarse con las
otras grasas. El perfil obtenido de comparó con el perfil de ácidos grasos de una
grasa láurica (elaborada con aceite de almendra de palma) reportado por Foubert
y col., (2007), se encontró que los valores son muy cercanos, C12:0 54.1%,
C14:0 19.5% C16:0 8.6% C18:0 11.5%, sin embargo Foubert y col., si detectaron
0.5% de ácidos grasos trans, mientras que en la grasa sustituta de la manteca de
cacao analizada en este trabajo no se detectaron ácidos grasos trans.
En la Figura 23 se muestra el perfil cromatográfico de la grasa sustituta de la
manteca de cacao.
85
GSMC
Mantecas
GRMC
GEMC
MCC
MCM
0%
20%
40%
60%
80%
100%
% Ácidos Grasos
Palmítico
Esteárico
Oleico
Elaídico
Láurico
Mirístico
Otros
Figura 18. Principales ácidos grasos en manteca de cacao de origen mexicano
cubano, y grasas alternativas de la manteca de cacao.
De acuerdo al Cuadro 6 (Nilsson y col., 2002), del total de grasas consumidas
diariamente menos del 30% deben ser grasas saturadas (incluyendo grasas
trans), aproximadamente 50 % deben ser grasas mono insaturadas y un 20%
deben ser grasas polinsaturadas. En la Figura 18, se observa que cualquiera de
las grasas analizadas tiene más del 50% de grasas saturadas, sin embargo la
manteca de cacao y grasa equivalente presentan un balance más adecuado entre
saturados e insaturados. La grasa reemplazante es una fuente importante de
ácidos grasos trans, lo que la hace poco recomendable, y la grasa sustituta es la
más saturada. Los ácidos grasos saturados
contribuyen al incremento del
colesterol total en sangre, efecto que se considera perjudicial a la salud, pero se
sabe, es aun más dañino el efecto que tienen los ácidos grasos trans, ya que no
solo incrementan el colesterol total, también aumentan los niveles de lipoproteína
de baja densidad que está asociada con padecimientos cardiovasculares (Spiller,
2000). Por lo que un reto para la industria de grasas y aceites deberá ser el
desarrollar una grasa que tenga menor porcentaje de ácidos grasos saturados,
que no contenga ácidos grasos trans y al mismo tiempo ser una alternativa de la
manteca de cacao que tenga un buen desempeño en todo los demás atributos.
86
Con base en los resultados del análisis cromatográfico se elaboró el Cuadro 23,
en él se indica la compatibilidad de las grasas alternativas de la manteca de
cacao considerando su composición de ácidos grasos, la compatibilidad indica
que mezclas pueden realizarse para evitar problemas de cristalización,
separación de fases etc. (AarhusKarlshamn, 2006). Una aplicación interesante es
conocer que grasas son compatibles para el desarrollo de fórmulas para
chocolates análogos.
Cuadro 23. Compatibilidad entre las grasas alternativas de la manteca de cacao y
la manteca de cacao.
Manteca
Compatible
MC
GEMC
GRMC
GSMC
GEMC
MC
Parcialmente
compatible
GRMC
GRMC
MC , GEMC
Incompatible
GSMC
GSMC
GSMC
MC, GEMC,
GRMC
MC, manteca de cacao; GEMC, grasa equivalente de manteca de cacao; GRMC, grasa
reemplazante de manteca de cacao; GSMC, grasa sustituta de la manteca de cacao.
Cuando se mezclan sistemas grasos diferentes, se presenta una incompatibilidad,
el sistema en conjunto formado por grasas diferentes lleva a tener cristales, pero
el estado físico es blando, le llevara mayor tiempo solidificar y es probable
aparezcan nuevos cristales en la superficie, y den una apariencia no deseable,
mezclar grasas que tienen perfiles de ácidos grasos diferentes es como apilar
sillas diferentes, tarde o temprano el arreglo se derrumbará (Beckett, 2000).
En los cromatogramas (Figuras 19-23) se indica la señal detectada en pico
amperes (pA) en el eje vertical, y en el eje horizontal se indica el tiempo de
retención en minutos al que se registró la señal. Los tiempos de retención se
indican en el Cuadro 24.
87
Cuadro 24. Tiempos de retención de los ácidos grasos detectados mediante
cromatografía de gases en las mantecas de cacao y grasas alternativas de la
manteca de cacao.
Tiempo de retención (minutos)
Ácido graso
MCM
MCC
GEMC
GRMC
GSMC
Caproico
16.375
Caprílico
19.134
Cáprico
21.398
21.400
Undecanoico
22.593
Láurico
23.953
23.838
Tridecanoico
23.959
25.491
Mirístico
27.282
Palmítico
32.147
32.324
Palmitoleico
33.974
34.161
Margárico
35.119
35.316
35.162
Esteárico
38.722
38.902
38.696
38.627
40.043
40.150
Elaídico
27.365
27.247
27.354
32.277
32.107
32.132
33.304
38.554
Oleico
40.749
40.966
40.838
41.876
40.629
Linoleico
43.958
44.191
44.066
43.357
43.993
&-Linolénico
46.477
46.690
46.447
46.419
46.408
Linolénico
48.100
48.331
48.032
88
Tiempo (minutos)
Figuras 19. Perfil cromatográfico de la manteca de cacao de origen mexicano.
(Columna Capillary CG 100.0m x 250µm x 0.2µm, Inicial 45°C , Temperatura
Inicial 45°C , tiempo de espera 5 minutos. Rampa 1: 15°C/min, temperatura final:
165°C, tiempo de espera 1 min. Rampa 2: 1°C/min, temperatura final 225°C,
tiempo final de espera 20 min).
89
Tiempo de retención (minutos)
Figura 20. Perfil cromatográfico de la de manteca de cacao de origen cubano.
(Columna Capillary CG 100.0m x 250µm x 0.2µm, Inicial 45°C , Temperatura
Inicial 45°C , tiempo de espera 5 minutos. Rampa 1: 15°C/min, temperatura final:
165°C, tiempo de espera 1 min. Rampa 2: 1°C/min, temperatura final 225°C,
tiempo final de espera 20 min).
90
Tiempo de retención (minutos)
Figura 21. Perfil cromatográfico de la grasa equivalente de la manteca de cacao.
(Columna Capillary CG 100.0m x 250µm x 0.2µm, Inicial 45°C , Temperatura
Inicial 45°C , tiempo de espera 5 minutos. Rampa 1: 15°C/min, temperatura final:
165°C, tiempo de espera 1 min. Rampa 2: 1°C/min, temperatura final 225°C,
tiempo final de espera 20 min).
91
Tiempo de retención (minutos)
Figura 22. Cromatografía de la grasa reemplazante de la manteca de cacao.
(Columna Capillary CG 100.0m x 250µm x 0.2µm, Inicial 45°C , Temperatura
Inicial 45°C , tiempo de espera 5 minutos. Rampa 1: 15°C/min, temperatura final:
165°C, tiempo de espera 1 min. Rampa 2: 1°C/min, temperatura final 225°C,
tiempo final de espera 20 min).
92
Tiempo (minutos)
Figura 23. Perfil cromatográfico de la grasa sustituta de la manteca de cacao.
(Columna Capillary CG 100.0m x 250µm x 0.2µm, Inicial 45°C , Temperatura
Inicial 45°C , tiempo de espera 5 minutos. Rampa 1: 15°C/min, temperatura final:
165°C, tiempo de espera 1 min. Rampa 2: 1°C/min, temperatura final 225°C,
tiempo final de espera 20 min).
93
4.3 Caracterización de las Propiedades Térmicas y de Cristalización de las
Grasas Alternativas de la Manteca de Cacao
4.3.1 Contenido de Sólidos Grasos por Resonancia Magnética Nuclear
En el Cuadro 25 se muestra el contenido de sólidos grasos (CSG) a las
temperaturas de estudio, 10 20, 30, 35 y 40 °C. No existen especificaciones en las
normas mexicanas para el contenido de sólidos grasos en manteca de cacao ni
en las grasas alternativas de la manteca de cacao. Sin embargo para la manteca
de cacao existe un perfil de sólidos grasos de referencia (Aarhus Karlshamn,
2006; Gunstone y Harwood, 2007), en base a estos datos se compararon los
resultados obtenidos en este trabajo. El perfil mencionado indica que a la
temperatura de 20 °C debe haber un contenido de sólidos grasos de 72 a 89 %, a
30 °C un contenido de sólidos de 40 a 65% y finalmente a 35 °C un contenido de
sólidos de 0 a 3 %. Los resultados obtenidos de la manteca de cacao de origen
mexicano están por debajo del límite inferior del perfil esperado, indicando que es
una manteca suave.
Chaiseri y Dimick (1989), reportaron las diferencias entre mantecas de cacao de
varios orígenes, indicaron que las mantecas de cacao de origen Africano y de
Norte y centro América tiene características de dureza intermedias, sin embargo,
factores como el clima y zona geográfica pueden ocasionar diferencias en la
formación de ácidos grasos que ocasionen mayor o menor dureza, las mantecas
suaves o de bajo contenido de sólidos pueden utilizarse adicionando un
porcentaje de manteca de cacao de contenido de sólidos altos para compensar la
falta sólidos y aumentar la dureza.
El emplear manteca de cacao de bajo contenido de sólidos en la elaboración de
productos, puede afectar la funcionalidad y calidad de los mismos, por ejemplo,
un chocolate hecho con manteca de cacao suave, necesitaría temperatura más
baja de enfriamiento para lograr la solidificación o cristalización, y a temperatura
ambiente seguramente estaría derretido o completamente reblandecido. El
contenido de sólidos grasos de la manteca de cacao de origen mexicano, se
comparó con el de la manteca de cacao de Brasil, el perfil es similar, cabe
94
mencionar que la manteca de cacao de Brasil dentro del mercado mundial se le
reconoce como la manteca más suave (Gunstone y Harwood, 2007).
La adición de manteca de cacao de sólidos altos puede mejorar la dureza de la
manteca de cacao suave, de igual manera se puede emplear alguna de las
grasas alternativas de la manteca de cacao, previo conocimiento de su
compatibilidad, para mejorar el atributo dureza (Stauffer, 1996). Es necesario un
estudio amplio, que incluya varias muestra de manteca de origen mexicano, para
establecer sus características y así se determine el grado de dureza en relación al
resto de las mantecas de cacao que se han estudiado a nivel mundial.
Cuadro 25. Contenido de sólidos grasos
alternativas de la manteca de cacao.
Muestra
MCM
MCC
GEMC
GRMC
GSMC
10°C
77.90
84.60
88.00
95.00
96.91
en
manteca de cacao y
grasas
Sólidos grasos a diferentes temperaturas (%)
20°C
30°C
35°C
40°C
0.43
0.42
66.80
29.90
74.70
42.20
0.48
0.41
70.90
41.10
3.20
0.35
86.99
45.64
6.04
0.39
95.46
50.02
3.16
0.0
MCM, manteca de cacao mexicana; MCC, manteca de cacao cubana; GEMC, grasa
equivalente de manteca de cacao; GRMC, grasa reemplazante de manteca de cacao;
GSMC, grasa sustituta de la manteca de cacao.
La manteca de cacao de origen cubano y las grasas alternativas tienen a 10 °C un
contenido superior al 84% no hay diferencia considerable entre ellas a esta
temperatura. Se observa en el Cuadro 25, que el contenido de sólidos grasos a
20°C disminuye, de acuerdo a la Figura 24, el contenido de sólidos presente a
temperatura de 20 a 25 °C esta relacionado con la dureza de la grasa, siendo la
grasa sustituta de la manteca de cacao la de mayor dureza seguida de la grasa
reemplazante, en tanto que la grasa equivalente se observa tiene menor
porcentaje de sólidos grasos que la manteca de cacao. El contenido de sólidos
grasos a temperatura de 25 a 30 °C, se relaciona con la resistencia térmica, por lo
tanto suponiendo una temperatura ambiente que oscile en ese intervalo de
temperatura, un chocolate o chocolate análogo será sólido si es que la materia
grasa empleada que contiene presenta sólidos altos a dicha temperatura. Las
95
grasas sustituta y reemplazante de la manteca de cacao debido a su alto
contenido de sólidos grasos pueden ser una buena opción para elaborar
chocolates análogos que se comercialicen en lugares calidos, pues su resistencia
al calor será mayor que si se emplea manteca de cacao y grasa equivalente de la
manteca de cacao.
1
Sólidos grasos %
100
2
80
3
60
40
4
20
0
10
25
20
30
35
40
Temperatura °C
MCM
MCC
GEMC
GRMC
GSMC
Figura 24. Perfil del contenido de sólidos grasos. MCM, manteca de cacao mexicana;
MCC, manteca de cacao cubana; GEMC, grasa equivalente de manteca de cacao;
GRMC, grasa reemplazante de manteca de cacao; GSMC, grasa sustituta de la manteca
de cacao. Obtenido por pRMN en un equipo Minispec Brucker PC-20. Donde las zonas 1
y 2, indican la dureza y resistencia al calor; 3 indica la zona de fusión y 4 la zona en que
se percibe cerosidad.
A la temperatura de 30 °C se observa
que las muestras han fundido
aproximadamente en un 50% (Cuadro 25), es importante mencionar que este
contenido de sólidos es el que permite que el chocolate se observe como un
producto sólido aun cuando ya hay grasa fundida.
La pendiente que se forma entre el contenido de sólidos grasos a 30 °C y 35°C,
se relaciona con la rápida o lenta fusión de la grasa, esta pendiente si es muy
pronunciada indica que gran cantidad de triacilgliceroles presentes tienen su
punto de fusión en ese intervalo de temperatura, ya que a la temperatura de 35 °C
el contenido de sólidos grasos es cercano a cero, es decir, la mayoría se ha
fundido, si aun quedara gran cantidad de sólidos grasos a 35 °C, se percibiría una
96
sensación cerosa, de ahí la importancia de que las grasas o mantecas usadas en
la elaboración de chocolates ó chocolates análogos tengan una pendiente muy
pronunciada y además un punto de fusión cercano a la temperatura corporal
(Beckett, 2000). Se calculó la pendiente de cada grasa entre 30 °C y 35 °C, los
valores obtenidos fueron: 5.89 para MCM, 8.34 para MCC, 7.58 para GEMC, 7.92
para GRMC
y de 9.37 en GSMC. De acuerdo a estos resultados la mayor
pendiente se registra en la muestra GSMC, por lo que se espera tenga una rápida
fusión, pero es necesario se realice una evaluación sensorial para definir como se
percibe el atributo de fusión.
En el Cuadro 20 se reportaron los puntos de fusión de cada muestra, esos
resultados concuerdan con el contenido de sólidos
a 35 °C, por ejemplo: la
manteca reemplazante tuvo el punto de fusión más alto (Cuadro 20) y de acuerdo
al análisis de contenido de sólidos también es la grasa que tiene el porcentaje de
sólidos grasos más alto (Cuadro 23).
Finalmente, en la Figura 25 a la temperatura de 40 °C las mantecas y grasas
alternativas de la manteca de cacao presentan sólidos grasos inferiores a 0.5%,
es decir se encuentran casi fundidas.
Cristalización, Estudio con Microscopio - Luz Polarizada
El proceso de cristalización se observó utilizando el microscopio óptico- luz
polarizada (MLP), los resultados muestran la formación y desarrollo de cristales,
así como la diferencia en tiempos requeridos para que se presente la
cristalización.
Las observaciones se realizaron a 24 °C (temperatura ambiente). Las fotografías
se tomaron cada minuto, se consideró que una vez cristalizada la grasa no era
necesario seguir tomando más imágenes, de igual manera en las mantecas que
tardaron en cristalizar solo se tomaron fotos si se apreciaba un cambio.
En el
Cuadro 26 se indica a los diferentes tiempos la cristalización.
97
Cuadro 26. Cristalización de la manteca de cacao y grasas alternativas de la
manteca de cacao a diferentes tiempos.
Cristalización a 24 °C (minutos)
Muestra
0
5
10
15
20
24 h
MCC
NP
NP
NP
NP
NP
P
GEMC
NP
P
P
P
P
P
GRMC
NP
P
P
P
P
P
GSMC
NP
P
P
P
P
P
MCC, manteca de cacao cubana; GEMC, equivalente de manteca de cacao; GRMC, reemplazante
de manteca de cacao; GSMC, sustituta de la manteca de cacao. NP, no presenta y P, presenta.
En el caso de la manteca de cacao, la cristalización fue lenta, se estuvo
observando la muestra en un periodo de 7 h continuas, sin presentarse una
cristalización completa como se observa en la Figura 25, sin embargo, después
de 24h cristalizó, es posible que al descender la temperatura durante la noche se
haya favorecido la cristalización,
Mazzanti y col., (2003) reportaron que se
observó cristalización (con MLP) en la manteca de cacao a 20°C después de 1
día bajo condiciones estáticas, los cristales observados tenían un tamaño entre
40-50 μm.
Figura 25. Imagen comparativa de la cristalización de la manteca de cacao
usando Microscopio óptico con LP 40x: Tiempo 0 (imagen izquierda), tiempo 7 h.
(imagen central) y tiempo 24 h (imagen derecha) a temperatura de 24 °C. La
escala indica 50 micras.
98
De acuerdo a Tang y Marangoni (2006), en muestras que
tienen un alto
contenido de grasa sólida se dificulta la toma de imágenes con microscopio óptico
de luz polarizada (MLP), sin embargo aunque las grasas estudiadas tienen alto
contenido de sólidos grasos (Cuadro 25), fue posible observar que las grasas
reemplazante y sustituta presentaron cristales más finos que la manteca
equivalente como se observa en la Figura 26, estos resultados concuerdan con lo
reportado por Awad y col., (2004), quienes indicaron que en muestras con alto
contenido de sólidos grasos, solo se detectan finos cristales, en tanto que en
muestras con bajo contenido de sólidos grasos se observaron aglomerados de
cristales grandes. En cuanto al tiempo requerido para observar cristalización se
encontró que, la grasa reemplazante es la que cristalizó totalmente en menor
tiempo (10 minutos), como se observa en la Figura 27 (columna central), seguida
de la grasa sustituta (15 minutos), y por último la grasa equivalente, este resultado
se debe a los ácidos grasos presentes, los resultados concuerdan con lo
reportado por Foubert y col., en el 2006, quienes indicaron que la grasas que
contiene ácidos grasos trans y las grasas de origen láurico cristalizan más rápido
que grasas de otra naturaleza.
Cabe mencionar que en grasas de carácter láurico una vez que se forman los
núcleos, la velocidad de crecimiento de los cristales es mayor comparada con la
de los sistemas basados en sistemas de ácidos grasos de cadena larga como
palmítico/esteárico/elaídico (Nilsson y col., 2002), por lo que desde el punto de
vista tecnológico, la completa cristalización de un producto elaborado con
manteca láurica cristaliza primero que el producto elaborado con manteca
hidrogenada.
99
0
1
4
3
Tiempo
(minutos)
2
Figura 26. Imagen comparativa de la cristalización en grasas alternativas de la
manteca de cacao usando MLP 40x a diferentes tiempos (de arriba hacia abajo:
0,1,2,3 y 4 minutos) a temperatura de 24 °C. La escala indica 50 micras. GEMC
(columna izquierda), GRMC (columna central) y GSMC (columna derecha).
100
0
5
20
15
Tiempo (minutos)
10
Figura 27. Imagen comparativa de la cristalización en grasas alternativas de la
manteca de cacao usando MLP 40x, a diferentes tiempos (de arriba hacia abajo:
0,5,10,15 y 20 minutos) a temperatura de 24 °C. GEMC (columna izquierda),
GRMC (columna central) y GSMC (columna derecha).
101
4.3.3 Cristalización y Fusión, por Calorimetría Diferencial de Barrido
Se obtuvieron los termogramas de cristalización y de fusión, de acuerdo al
método empleado por Foubert y col. (2007). Una de las grasas que se ha
estudiado ampliamente es la manteca de cacao, la cual presenta 6 formas
cristalinas, en el Cuadro 27, se indican las temperaturas registradas en cada
termograma de cada una de las grasas analizadas, y se comparan con las formas
que presenta la manteca de cacao, cabe mencionar que existen diferencias aun
entre los puntos de fusión de las formas polimórficas reportadas para la manteca
de cacao entre los investigadores, estas diferencias se deben principalmente a las
condiciones bajo las que se forman los cristales y las condiciones de análisis.
Cuadro 27. Temperaturas de fusión (°C) y la correspondiente forma cristalina
determinada por calorimetría diferencial de barrido
MUESTRA
Valor obtenido
Fusión
°C
Forma (Stauffer 1999)
I
II
II
IV
V
VI
17.3 23.3 25.5 27.3 33.8 36.3
MCM
P1(20.15), P2 (18.24) P3(14.37)
X
MCC
P1(20.99), P2 (18.4)
X
GEMC
P1(26.19), P2 (17.34)
X
GRMC
P1(34.89), P2 (24.17)
X
GSMC
P1 (32.95)
X
MCM, manteca de cacao mexicana; MCC, manteca de cacao cubana; GEMC, grasa
equivalente de la manteca de cacao; GRMC, grasa reemplazante de la manteca de
cacao; GSMC, grasa sustituta de la manteca de cacao. P, pico y subíndices indican orden
de aparición. Los puntos de fusión remarcados corresponden a los picos detectados
claramente.
102
Figura 28. Termograma de la manteca de cacao de origen mexicano. Análisis
dinámico, enfriamiento 5 °C/min de 70 °C a 0 °C (línea azul). Calentamiento a 5
°C/min de 0 °C a 70 °C (línea verde).
En la Figura 28, se observa la cristalización de la manteca de cacao mexicano,
la cual inicia en 16.04 °C, se registra la formación de un pico que se registró a
13.06 °C, con una valor de ΔH=-48.34 J/g. Al llegar a 0 °C aún no se completó la
cristalización, por lo que se sugiere que el programa de temperatura debe llegar a
temperaturas inferiores a 0 °C para permitir se complete la cristalización. En la
etapa de calentamiento no se aprecia de manera clara el inició de la fusión. Se
observa un pico muy amplio, posiblemente se conforme de 3 picos, se supone la
existencia de tres eventos, por lo que se recomienda un calentamiento más lento.
El punto máximo se registro a 20.15 °C con un valor de ΔH=47.25 J/g, la etapa de
fusión termina aproximadamente en los 24.03 °C.
103
Figura 29 . Termograma de la manteca de cacao de origen cubano. Análisis
dinámico, enfriamiento 5 °C/min de 70 °C hasta 0 °C (línea azul). Calentamiento a
5 °C/min de 0 °C hasta 70 °C (línea verde).
En la Figura 29 se observa la cristalización de la manteca de cacao cubana, la
cual inicia en 16.41 °C, se observa la formación de un pico que tiene al parecer
dos puntos máximos, se determinó indicar como punto máximo el que se registró
a 13.92 °C, con una valor de ΔH=-52.61 J/g, se observa que al llegar a 0 °C aún
no se completaba la cristalización, pero de acuerdo al programa, se inició el
calentamiento, por lo que se considera necesario que el programa de temperatura
debe llegar a temperaturas inferiores a 0°C. En la etapa de calentamiento se
inició la fusión a 7.85 °C aproximadamente. Se observa un pico muy amplio, que
al igual que el registrado en la etapa de enfriamiento permite suponer la existencia
de dos eventos. El punto máximo se registro a 20.99 °C con un valor de
ΔH=59.24 J/g, la etapa de fusión termina aproximadamente en 28.57 °C.
104
Figura 30. Termograma de la grasa equivalente de la manteca de cacao. Análisis
dinámico, enfriamiento 5 °C/min de 70 °C a 0 °C (línea azul). Calentamiento a 5
°C/min de 0 °C a 70 °C (línea verde).
La Figura 30 corresponde a el análisis de la grasa equivalente de la manteca de
cacao, se observan en la etapa de enfriamiento dos picos, la cristalización parece
iniciar en 20.71 °C el primer pico tiene su punto máximo en 18.97°C con un valor
ΔH=-11.61 J/g, posteriormente se registra un segundo pico, con área mayor que
el primero, la temperatura del punto máximo en el pico es de 11.19°C con un valor
de ΔH=-35.16 J/g.
La cristalización se interrumpió, debido a que se comenzó el calentamiento, por lo
que es conveniente para una grasa con la naturaleza de la grasa equivalente
programar se llegue a una temperatura inferior a 0 °C. La etapa de calentamiento
muestra que la fusión se inicia a 3.57 °C, se presentan dos picos, el primero con
105
un valor máximo en 17.34 °C , con una ΔH= 75.73 J/g, posteriormente cerca a la
base se registro otra zona donde permanece constante antes de regresar a la
línea base, posiblemente corresponda a la fusión de una forma cristalina,
seguramente con un calentamiento más lento se podría definir mejor si es un pico
de fusión o es parte del pico que si se observó de manera clara. La fusión parece
terminar en 30.71 °C de temperatura. De acuerdo al Cuadro 27 la forma cristalina
según los puntos de fusión registrados corresponde a la presencia de la forma I
(17 °C).
Figura 31. Termograma de la grasa reemplazante de la manteca de cacao.
Análisis dinámico, enfriamiento 5°C/min de 70 °C hasta 0 °C (línea azul).
Calentamiento a 5 °C/min de 0 °C hasta 70 °C (línea verde).
De acuerdo a la Figura 31, el termograma de la grasa reemplazante de la
manteca de cacao, indica el comienzo de la cristalización a
28 °C,
tecnológicamente pudiera ser favorable, pues se ahorraría energía al no
requerirse un equipo de enfriamiento. A 23 °C se forma una pequeña curva, la
106
temperatura de enfriamiento fue de 5 °C/min posiblemente se requiere de un
enfriamiento más lento, para detectar si esta curva corresponde a un evento
relevante. El siguiente pico que se observa tiene su máximo valor a 15.88 °C, con
una ΔH de -75.81 J/g (el signo negativo es porque la cristalización es un evento
en el que se libera calor), no se apreció de manera clara si termina el proceso de
cristalización ya que a los 0 °C se comenzó el calentamiento. En la etapa de
calentamiento, la fusión inicia aproximadamente en 16 °C, y en 34.89 °C se
registra el punto máximo del único pico definido que se detectó, el valor ΔH
registrado fue de 88.33 J/g. De acuerdo al punto donde se regresa a la línea
base, la temperatura a la que termina la fusión es 38.57 °C. De acuerdo a lo
encontrado por Foubert y col., (2006), las grasa láuricas y grasas parcialmente
hidrogenadas llegan a la forma β’, que se visualiza en forma de un solo pico, del
perfil cromatográfico de la grasa reemplazante
mostró que es una grasa
hidrogenada, por lo que se cree que el pico formado corresponde a la forma β’ .
Figura 32. Termograma de la grasa sustituta de la manteca de cacao. Análisis
dinámico, enfriamiento 5 °C/min de 70 °C hasta 0 °C (línea azul). Calentamiento a
5 °C/min de 0 °C hasta 70 °C (línea verde)
107
En la Figura 32 se observa que la grasa sustituta de la manteca de cacao inicia su
etapa de cristalización en 24.3 °C. Se observa un pico que tiene su máximo valor
a 12.67 °C con una ΔH de -99.43 J/g, en este termograma se aprecia el final de
la cristalización a 3.2 °C, ya que si regresa a la línea base, se considera que para
esta grasa el programa de temperatura y tiempo si es adecuado. En la etapa de
calentamiento la fusión inicia en 21.07 °C, el único pico que se forma tiene un
valor máximo a 32.95 °C y un valor ΔH de 110.13 J/g, la fusión parece terminar a
35.53°C. El pico observado coincide con lo reportado por Lovegren y col., (1976)
para una grasa láurica, ellos indicaron que el pico encontrado por su temperatura
de fusión correspondía a la formación de cristales β’, de manera que se asume
que la cristalización en la grasa sustituta de la manteca de cacao corresponde a
la forma β’.
Lovegren y col. (1976) publicaron los termogramas correspondientes a cada una
de las 6 formas polimórficas que puede presentar la manteca de cacao, tres
termogramas que registraban cada uno un pico, los picos eran diferentes, pero
tenían en común el punto máximo a una temperatura de 20°C, le denominaron
forma V, los termogramas obtenidos de la manteca mexicana y cubana coinciden
en la forma y temperatura de los picos reportados por Lovegren y col., por lo que
se asume que la forma cristalina presente en las manteas de cacao es la forma V,
es importante mencionar que Lovegren y col., asignaron de manera inversa la
nomenclatura de los 6 tipos de cristales de la manteca de cacao, por lo que de
acuerdo a la nomenclatura actual la forma polimórfica determinada corresponde a
la forma II ó “α”.
En el Cuadro 28 se muestran los valores de punto de fusión de cada muestra
determinado por CDB y por el método de la A.O.C.S. Cc 1-25 y Cc 3-25 (1994).
Los valores de punto de fusión obtenidos mediante calorimetría diferencial de
barrido fueron inferiores a los obtenidos mediante la técnica de análisis de punto
de fusión por capilar, únicamente el punto de fusión de la grasa reemplazante de
la manteca de cacao fue similar.
108
Cuadro. 28. Análisis comparativo del punto de fusión (°C) en mantecas de cacao y
en grasas alternativas de la manteca de cacao, obtenidos por calorimetría
diferencial de barrido y método AOCS.
MCM
Punto de fusión por CDB
°C
20.15
MCC
20.99
32
GEMC
17.34
33
GRMC
34.89
35
GSMC
32.95
34
Muestra
Punto de fusión Capilar °C
31.5
MCM, manteca de cacao mexicana; MCC, manteca de cacao cubana; GEMC, grasa
equivalente de manteca de cacao; GRMC, grasa reemplazante de manteca de cacao;
GSMC, grasa sustituta de la manteca de cacao.
Se concluye que las condiciones de temperatura y tiempo durante la cristalización
influyen en la o las formas polimórficas que presentan las grasas, de manera que
un estudio mediante calorimetría diferencial de barrido constituye una herramienta
para detectar de manera mas detallada el polimorfismo, ya que se tiene mayor
control de la temperatura y velocidad de enfriamiento. En la manteca de cacao
que se esperaba presentara la forma V, debido al tratamiento térmico únicamente
se detectó la forma II.
4.3.4 Polimorfismo Determinado por Difracción de Rayos X
Se utilizó la Ley de Bragg (nλ=2dsenθ) para interpretar los difractogramas
obtenidos de las mantecas en estado puro, y de los productos elaborados,
recordando que el ángulo θ es el ángulo de incidencia del rayo X relativo al plano
del cristal, λ es la longitud de onda del rayo X, d en Å es la distancia repetida
entre dos planos reticulares , los valores “d” estos corresponden a los espacios
cortos de la cadena de carbonos y en base a estos se establece el polimorfismo.
En la Figura 33, se muestra el patrón obtenido por difracción de rayos X de la
muestra de manteca de cacao de origen mexicano, y en la Figura 34 se muestra
el patrón obtenido de la manteca de origen cubano. Como se observa las señales
registradas se ubicaron entre los 10 y 27 grados. Hubo una mayor intensidad en
los picos entre los 19-20 2θ (los espacios cortos son observados alrededor de la
109
región 2θ de 16-25 de acuerdo a D’Souza y col, 1990). Las imágenes que se
observan, corresponden a la existencia de una estructura consistente de la forma
V, que es la forma deseada en la manteca de cacao.
6000
Intensidad, cuentas
5000
4000
3000
2000
1000
0
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
32
34
2 Tetha, grados
Figura 33. Patrón de DRX obtenidos entre 19-20 2θ de manteca de cacao de
origen mexicano a temperatura ambiente, el patrón corresponde a la forma V ó B.
5000
Intensidad, cuentas
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
2 Theta, grados
Figura 34. Patrón de DRX de la manteca de cacao de origen cubano a
temperatura ambiente, el patrón corresponde a la forma V ó B.
110
En las Figuras 35, 36 y 37 se muestran los difractogramas de las muestras de
las grasas equivalente, reemplazante y sustituta de la manteca de cacao
respectivamente. Se observa que no hay parecido entre los patrones que se
obtuvieron de las mantecas alternativas de la manteca de cacao respecto a la
manteca de cacao.
Intensidad, cuentas
2500
2000
1500
1000
500
0
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
2 Theta, grados
Figura 35. Patrón de DRX obtenidos entre 19-20 2θ de en modo 2θ de la grasa
equivalente de la manteca de cacao a temperatura ambiente.
En la Figura 35, se observa que los picos registrados para la grasa equivalente de
la manteca de cacao se ubicaron entre los 16-25 2θ, se aprecia que tres picos al
parecer tuvieron una intensidad muy parecida entre los 20 y 23 2θ
Las muestras de las grasas reemplazante y sustituta de la manteca de cacao
(Figura 36 y 37), sí presentan cierta similitud entre ellas, estas dos muestras
registraron mayor intensidad entre lo 19 y 24 2θ , como se aprecia por el tamaño
de las señales (picos).
111
32
34
EMC
Intensidad, cuentas
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
32
34
2 Theta, grados
Figura 36. Patrón de DRX obtenido en modo 2θ de la grasa reemplazante de la
manteca de cacao a temperatura ambiente.
3500
intensidad, cuentas
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
2 Theta, grados
Figura 37. Patrón de DRX obtenido en modo 2θ de la grasa sustituta de la
manteca de cacao a temperatura ambiente.
En el Cuadro 29 se indican los valores en Å de los espacios cortos “d” en las
cadenas de carbonos de los ácidos grasos, estos valores se obtuvieron utilizando
el valor del ángulo 2θ de cada señal registrada (Figuras 33-37) y sustituyendo en
112
la ecuación de la Ley de Bragg. Las muestras de manteca de cacao (MCM y
MCC), mostraron una señal muy fuerte a 4.57 Å, este resultado concuerda con lo
reportado para la manteca de cacao en su forma polimórfica V (D’Souza y col.,
1990), por lo que se comprueba la formación de cristales en su forma V bajo las
condiciones de temperatura que se manejaron.
Cuadro 29. Resultados del análisis por difracción de rayos X. Espacios cortos y la
correspondiente forma del cristal.
Muestra
MCM
MCC
GEMC
GRMC
GSMC
Valor “d” (Å)
4.57 MF, 3.98F, 3.86R, 3.74R, 3.67R, 5.39D
4.57 MF, 3.98F, 3.74R, 3.86R, 3.67R, 4.07D
4.20MF, 3.84F, 4.32D, 4.03D
4.22MF, 3.81MF, 4.03F, 4.39F
4.57MF, 4.24F, 4.3F, 3.96F, 3.73D
Forma
Β (V)
Β (V)
Β
β’
β’
MCM, manteca de cacao mexicana; MCC, manteca de cacao cubana; GEMC, grasa equivalente
de manteca de cacao; GRMC, grasa reemplazante de manteca de cacao; GSMC, grasa sustituta
de manteca de cacao. Los resultados corresponden a los espacios cortos en Å. MF, muy fuerte; F,
fuerte; R, regular; D, débil.
Para las grasas alternativas de la manteca de cacao no se encontró algún dato
como tal para comparar, sin embargo, asumiendo que la grasa sustituta de la
manteca de cacao es de aceite de almendra de palma, se hizo la comparación
con el reporte de D’Souza y col., (1990), para aceite de almendra de palma, dado
que los valores son similares, por lo que se cree que la grasa sustituta de la
manteca
de cacao cristaliza en la
forma β’. En la grasa reemplazante se
consideró lo reportado por D’Souza y col. (1990) para mantecas vegetales, que
aunque no especifican con que están elaboradas, los resultados coinciden, por lo
que se cree que la forma cristalina encontrada en la grasa reemplazante
corresponde a la forma β’ también.
113
4.4 Elaboración y Evaluación de Chocolate Análogo
4.4.1 Elaboración de Masas de Chocolate Análogo
Se elaboraron masas de chocolate de acuerdo a las fórmulas descritas en el
desarrollo experimental. En el Cuadro 30 se indica el tiempo de permanencia en
el molino de bolas, como se observa, fue una hora el tiempo requerido para que
estuvieran perfectamente integrados los ingredientes, con excepción de la fórmula
que tuvo 100% manteca de cacao, que requirió 50 minutos. La variación en los
porcentajes de una a otra formulación no afectó de manera importante en el
tiempo de mezclado y refinado (permanencia en WA-FA). Para realizar la
evaluación sensorial se decidió moldear las masas en forma de tabletas.
Cuadro 30. Condiciones de preparación y moldeo de chocolate y productos sabor
a chocolate
FÓRMULA
TMC
TMC-GEMC
TGEMC
TGEMC Repetición
TGRMC
TGSMC
Permanencia en WA-FA
minutos
50
60
60
60
60
60
Atemperado
°C
45-28-31
45-28-30.3
45-28-31.4
45-28-30.5
45-36
45-35
4.4.2 Curvas de Atemperado
La manteca de cacao requiere de temperaturas especiales para su correcta
cristalización, la cual se logra exitosamente por medio el atemperado.
En el
Cuadro 30 se indican las temperaturas a las que se atemperó la masa elaborada
con manteca de cacao y en la Figura 38 se presenta la curva correspondiente. El
perfil de ácidos grasos de la grasa equivalente fue muy parecido al de la manteca
de cacao, en varios de los análisis se pudieron observar resultados parecidos
entre estas dos grasas, y la necesidad de atemperar también es otra
característica que comparten.
114
50
45.0 °C
Temperatura °C
45
40
35
31.0°C
28.0°C
30
25
20
1
2
Etapas de atemperado
3
Figura 38. Curva de atemperado para la masa de chocolate TMC
En el Cuadro 30 se indican las temperaturas a la que se atemperó la masa
elaborada con manteca de cacao 5% de grasa equivalente (TMC-GEMC), así
como la masa de chocolate análogo elaborada 100% de grasa equivalente
(TGEMC). En la Figura 39 se presenta la curva correspondiente para TMCGEMC.
50
45.0 °C
Temperatura °C
45
40
35
30.3°C
28.0°C
30
25
20
1
2
3
Estapas de atemperado
Figura 39. Curva de atemperado para la masa de chocolate análogo TMC-GEMC
115
En el caso de la masa de chocolate análogo TGEMC se presentaron problemas
de cristalización, las condiciones de atemperado que se usaron fueron, enfriar de
45 °C a 28 °C de acuerdo al método de atemperado manual o artesanal, y llegar
a una temperatura final de 31.4 °C. Se moldeó la masa, pero se presentaron los
siguientes problemas: requirió de más tiempo para solidificar y además no
cristalizó de manera homogénea, al momento de desmoldar se quedo parte del
producto en los moldes, presentó una apariencia manchada y sin brillo en algunas
zonas, en la Figura 40 se muestra una imagen del aspecto que tuvieron las
tabletas.
Figura 40. Tableta de chocolate análogo elaborado con grasa equivalente de la
manteca de cacao, que presentó problemas de brillo y color .
Se concluyó que los defectos que se observan en la Figura 40 se debieron a que
las temperaturas de atemperado no fueron adecuadas, es importante mencionar
que para la elaboración de chocolates hay mucha información de las condiciones
de atemperado, pero para atemperar las grasas alternativas de la manteca de
cacao es necesario que el productor de chocolates o chocolates análogos
establezca esas condiciones. La temperatura a la que se decidió moldear fue de
31.4 °C, asumiendo que se iba a presentar un comportamiento como la manteca
de cacao, pero no fue así.
Se elaboró nuevamente la masa de chocolate análogo TGEMC, modificando
únicamente la temperatura final de atemperado. En el Cuadro 30 se presentó la
modificación realizada.
Los resultados obtenidos después de la modificación
fueron buenos, ya que no se presentó ninguno de los defectos que se habían
observado.
116
En la Figura 41, se muestran las curvas que se emplearon para atemperar las
masas de chocolate análogo TGEMC. La curva en color negro es la que se
recomienda para atemperar este tipo de grasa.
50
45.0°C
Temperatura °C
45
40
45.0°C
35
31.4 °C
28.0°C
30
30.5°C
28.0°C
25
20
1
2
3
Etapas de atemperado
TGEMC
TGEMC Repetición
Figura 41. Curva de atemperado para la formulación TGEMC.
4.5 Producción de Tabletas de Chocolate Análogo
Con las masas chocolate análogo se elaboraron tabletas utilizando moldes de
policarbonato, se eliminó el aire atrapado con ayuda de una mesa vibradora. Para
que solidificaran las tabletas se empleo un túnel de enfriamiento y una vez
sólidas, se desmoldaron y evaluaron. En el Cuadro 31 se indican los tiempos y
temperaturas con que se trabajo cada producto.
117
Cuadro 31. Condiciones enfriamiento para la solidificación de las tabletas de
chocolate análogo.
Enfriamiento en túnel
FÓRMULA
TMC
Tiempo
minutos
30
Temperatura
entrada °C
10
Temperatura salida
°C
NR*
TMC-GEMC
30
11
15.6
TGEMC
30
10
15.4
TGRMC
15
10
15.4
TGSMC
15
10
15.4
*NR, no registrado. TMC, tabletas con manteca de cacao; TMC-GEMC 5% tabletas con
manteca de cacao y 5% grasa equivalente; TGEMC, tabletas con grasa equivalente de la
manteca de cacao; TGRMC, tabletas con grasa reemplazante de la manteca de cacao;
TGSMC, tabletas con grasa sustituta de la manteca de cacao.
Se observa en el Cuadro 31 que las tabletas TGRMC y TGSMC cristalizaron en la
mitad del tiempo que requirieron las tabletas TMC, TMC-GEMC y TGEMC, estos
resultados coinciden con los datos obtenidos mediante microscopia (Figura 26 y
27) y calorimetría diferencial de barrido (Figura 31 y 32) que indicaron una
cristalización más rápida en comparación con la manteca de cacao. Desde el
punto de vista tecnológico, es deseable una rápida cristalización pues se ahorra
energía, y se disminuyen tiempos de proceso, por lo que se cree es una buena
opción el usar este tipo de grasas.
En la Figura 42 se muestra de manera resumida mediante imágenes el proceso
de elaboración de las tabletas de chocolate análogo.
118
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Figura 42. Proceso de elaboración de tabletas de chocolate análogo.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Pesado de ingredientes.
Inspección de equipo y establecer condiciones.
Mezclado de ingredientes (refinación, conchado).
Producto terminado.
Verificación de condiciones molde .
Vaciado en moldes si el producto no requiere atemperado.
Atemperado de producto.
Moldeado de producto.
Mesa vibratoria para sacar burbujas de aire.
Túnel de enfriamiento
Desmoldado.
119
4.5.1 Evaluación Tecnológica de las Tabletas de Chocolate Análogo
Al estar sólidas las tabletas, se realizó una evaluación, para establecer como
afecta cada una de las grasas en las características de producto terminado, se
evaluó la cristalización, la contracción, la facilidad en el desmolde, así como la
apariencia externa. En la Figura 43, se muestra una imagen con una tableta de
cada formulación elaborada.
Se observó que el color en las tabletas es igual a simple vista, aunque por el
efecto de la luz al tomar la fotografía no se aprecia de manera homogénea el
brillo. Al hacer la evaluación, las tabletas de la formulación TSMC, presentaron
mayor brillo.
TMC
TMC-GEMC
TGEMC
TGRMC
TSMC
Figura 43. Tabletas elaboradas con manteca de cacao TMC, con manteca de cacao y
5% grasa equivalente TMC-GEMC 5%; con grasa equivalente de la manteca de cacao
TGEMC; con grasa reemplazante de la manteca de cacao TGRMC y con grasa sustituta
de la manteca de cacao TGSMC.
Las tabletas presentaron un color homogéneo, sin manchas ni rayas o grietas. En
el Cuadro 32 se indican los resultados de la evaluación de algunos atributos que
son de importancia en el chocolate.
120
Cuadro 32. Evaluación de aplicación y funcionalidad de las tabletas de chocolate
análogo.
TMC
Parámetro
Cristalización (rapidez)
B
TMCGEMC
B
Contracción
B
Fácil desmolde
Fisuras o grietas
Brillo
Betas, o color blanco
TGEMC TGRMC TGSMC
R
MB
MB
B
B
B
MB
B
B
B
B
MB
NP
NP
NP
NP
NP
B
MB
B
MB
MB
NP
NP
NP
NP
NP
E; excelente; MB, muy bien; B, bien; R, regular; M, Malo;P, presentó; NP, no presentó.
TMC, producto con manteca de cacao; TMC-GEMC 5% tableta con manteca de cacao y
5% manteca equivalente; TGEMC, tableta con grasa equivalente de la manteca de cacao;
TRMC, tableta con grasa reemplazante de la manteca de cacao; TSMC, tableta con
grasa sustituta de la manteca de cacao.
4.5.2 Color y aw en las Tabletas de Chocolate Análogo.
La proliferación de levaduras y mohos se da a partir de valores de aw de 0,6 y a
valores de 0,5 no hay proliferación microbiana (Fennema, 1998). Los valores
obtenidos de aw en las tabletas se muestran en el Cuadro 33, se considera que
en las tabletas difícilmente habrá proliferación microbiana,
pero si pueden
presentarse reacciones de oxidación no enzimática o enzimática, reacciones que
se pueden presentar, debido a que las tabletas contiene alrededor de 35 % de
grasa. Es muy importante tener en cuenta el buen manejo del producto,
especialmente, el uso de barreras físicas como envolturas y empaques, que
deben ser adecuados para proteger de humedad, luz y trazas de metales, que
son iniciadores de la oxidación no enzimática. De manera especial es necesario
impedir la hidrólisis, ya que como resultado de esta reacción los ácidos grasos
quedan libres, dando lugar a sabores indeseables, por ejemplo, las tabletas
hechas con la grasa laúrica, si se presenta hidrólisis, el sabor a ácido graso
láurico o sabor a “jabón”
se percibirá notablemente, afectando su calidad y
aceptación (AarhusKarlshamn, 2006).
121
Cuadro 33. Valores de color y aw en tabletas de chocolate análogo
Color (Atlas)
Producto
Aw
N
M
Y
Color (Hunter)
L
a
B
PMC
0.492 ±0.019
90
99
60
20.98
5.72
3.04
PMC-EMC5%
0.496 ±0.018
90
99
60
30.37
5.23
3.88
PEMC
0.498 ±0.018
90
99
80
28.77
5.87
4.08
PRMC
0.499 ±0.026
80
80
80
30.84
5.52
4.21
PSMC
0.477 ±0.005
80
50
50
31.05
6.45
4.98
Donde N, corresponde al negro; M, corresponde al magenta y Y corresponde al
amarillo.
En el Cuadro 33, se observa que las tabletas que se elaboraron con mantecas
alternativas presentan mayor luminosidad “L” que las tabletas elaboradas
únicamente con manteca de cacao. Las tabletas TGSMC son las que presentaron
mayor luminosidad, este resultado concuerda con la evaluación del brillo (Cuadro
32) que se hizo posteriormente al desmolde. Es importante notar que en las
tabletas TMC-GEMC es mayor la luminosidad que la detectada en las tabletas
TMC y TGEMC, lo que permite suponer que una opción para mejorar el brillo de la
manteca de cacao es mezclando con grasa equivalente, como se hizo en la
formulación TMC-GEMC, este resultado de mayor luminosidad también coincide
con la evaluación que se mostró en el Cuadro 32.
Cabe mencionar que esta prueba de color usando el sistema Hunter no se realizó
de manera inmediata a la elaboración de las tabletas, sin embargo, con base en
los resultados obtenidos se cree que los productos mantuvieron su brillo. También
se muestra en el Cuadro 33 los valores de color obtenidos mediante el Atlas de
colores (Küppers, 2002), únicamente las tabletas TMC y TMC-GEMC presentan
los mismos valores.
122
4.6 Evaluación Sensorial de las Tabletas de Chocolate Análogo
La evaluación sensorial la realizaron 7 jueces entrenados del Instituto de
Investigaciones para la Industria Alimenticia (Ciudad de la Habana, Cuba). Los
datos obtenidos se procesaron mediante un análisis de varianza de clasificación
simple (1-vía) para cada atributo sensorial. En los atributos que se encontró
diferencia significativa (p<0.05) se realizó una prueba de comparación múltiple de
Duncan para ver cuáles eran significativamente diferentes. De manera resumida
se presentan en la Figura 44 todos los atributos evaluados por medio de un
Diagrama Radial.
Uniformidad del color
10
Cerosidad
8
Brillo
6
Suavidad
Intensidad del olor
4
2
0
Cremosidad
Olor extraño
Derretimiento
Intensidad del sabor
Dureza
TMC
TMC-GEMC
Sabor extraño
TGEMC
TGRMC
TGSMC
Figura 44. Atributos evaluados sensorialmente en tabletas sabor chocolate
(Diagrama Radial)
Los resultados del análisis sensorial del atributo uniformidad de color se muestran
en la Figura 45. Los jueces indicaron que todas las tabletas
presentaron
uniformidad en el color.
123
El brillo es el resultado una correcta alineación de los cristales, de la creación de
la forma cristalina correcta. La correcta cristalización se logra mediante un buen
atemperado, así como condiciones de enfriamiento y almacenamiento adecuados
Jorge, 2007.
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Uniformidad del color
TMC
TMC-GEMC
Brillo
TGEMC
TGRMC
TGSMC
Figura 45. Resultados de la evaluación a las tabletas sabor chocolate en sus
atributos: Uniformidad de color y Brillo.
Anteriormente en los Cuadros 32 y 33 se indicó que presentaron mayor brillo y
luminosidad las tabletas TGSMC. La evaluación de los jueces indicó que todas las
tabletas con excepción de las tabletas TMC tuvieron buen brillo, como se observa
en la Figura 45, de acuerdo al análisis hay diferencias significativas entre las
tabletas TMC y el resto de las tabletas de las otras formulaciones..
En la Figura 46, se muestran los resultados de la evaluación a los atributos
Intensidad del olor y sabor, así como presencia de olor y sabor extraño.
Los jueces indicaron que las tabletas TMC y TMC-GEMC presentaron mayor
intensidad en el olor, no existen diferencia significativa entre ellas, la misma
intensidad del olor se percibirá si se agrega o no grasa equivalente de la manteca
124
de cacao, este resultado es bueno desde el punto de vista económico, ya que la
grasa equivalente es más económica que la manteca de cacao y con base al
resultado obtenido se cree que la adición de la grasa equivalente no afectará en el
olor del producto, pero si será más económico.
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Intensidad del olor
Olor extraño
TMC
TMC-GEMC
Intensidad del sabor
TGEMC
TGRMC
Sabor extraño
TGSMC
Figura 46. Resultados de la evaluación a las tabletas sabor chocolate en sus
atributos: Intensidad del olor, olor extraño, intensidad del sabor, sabor extraño.
La razón de que se perciba en estas tabletas mayor intensidad del olor a
chocolate es la presencia de la manteca de cacao, ya que como se mencionó en
el Cuadro 21 la manteca de cacao aun sin cocoa tiene el olor a chocolote.
Los jueces indicaron que las tabletas TGSMC y TGEMC son las que menos
intensidad en el olor presentaron, no hay diferencia significativa entre ellas en
este atributo, es indistinto que se use cualquiera de las grasas GSMC y GEMC el
olor a chocolate será poco intenso.
En el Figura 46 se observa que en las tabletas TGEMC y TGSMC se percibió un
olor extraño al chocolate, sin embargo, no es significativa. Por lo cual se asume
que las grasas alternativas de la manteca de cacao no aportan olor.
125
De igual manera que en la evaluación del atributo intensidad en el olor, los jueces
indicaron que las tabletas TMC y TMC-GEMC presentan mayor intensidad en el
sabor a chocolate, no hay diferencia significativa entre los resultados de la
evaluación, por lo que es indistinto se adicione o no grasa equivalente de la
manteca de cacao en 5%. Nuevamente se asume este resultado como una
ventaja para disminuir costos de producción. La presencia de la manteca de
cacao aporta el sabor a chocolate de manera más intensa.
De acuerdo a los jueces en las tabletas TGEMC y TGSMC se percibió muy poca
intensidad en el sabor a chocolate, las diferencias entre estas tabletas no fueron
significativas, por lo que es indistinto cual grasa se use, el resultado será el
mismo, baja intensidad de sabor a chocolate.
En cuanto al atributo olor extraño, como se observa en la Figura 46, nuevamente
en las tabletas TGEMC y TGSMC de acuerdo a la evaluación de los jueces se
percibió un olor extraño, sin embargo estos resultados no son significativos.
En la Figura 47 se muestran los resultados de la evaluación de los atributos
dureza, derretimiento, cremosidad, suavidad y cerosidad.
La dureza de un
producto se percibe en la boca comprimiendo el producto entre los dientes o entre
la lengua y el paladar. Este atributo sensorial como ya se mencionó tiene mucha
relación con el contenido de sólidos grasos (Figura 8) y el grado de cristalización.
126
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Dureza
Derretimiento
TMC
Cremosidad
TMC-GEMC
TGEMC
Suavidad
TGRMC
Cerosidad
TGSMC
Figura 47. Evaluación de las tabletas sabor chocolate en sus atributos: Dureza,
derretimiento, cremosidad, suavidad, cerosidad.
De acuerdo a la evaluación de los jueces las tabletas TGSMC fueron las que se
percibieron con mayor dureza, la razón de que se perciba como la más dura, es
debido a su contenido de sólidos grasos, que de acuerdo a Cuadro 25 fueron los
más altos a 20°C en comparación con las demás grasas.
La diferencia en dureza entre las tabletas TGSMC y el resto de las tabletas es
significativa, pero entre las tabletas TMC, TMC-TGEMC y TGEMC no existe
diferencia significativa, de acuerdo al Cuadro 25, el perfil de sólidos grasos de la
manteca de cacao y la grasa equivalente de la manteca de cacao tiene cierta
semejanza, de manera que la percepción de que tiene
la misma dureza las
tabletas que se elaboraron con estas grasas es congruente.
En la evaluación del atributo derretimiento los jueces indicaron que las tabletas
TGEMC mostraron mayor derretimiento.
Las tabletas TMC-TGEMC también
mostraron un mayor derretimiento, sin embargo, las diferencias entre TMCTGEMC y TGEMC fueron significativas. Considerando que presentan mayor
derretimiento las tabletas que tienen 5% de grasa equivalente de la manteca de
127
cacao, que las tabletas elaboradas con el 100% de manteca cacao, puede
asumirse que el adicionar un 5% de grasa equivalente ayudará a mejorar este
atributo en la manteca de cacao. Los jueces indicaron que las tabletas TGRMC y
TGSMC presentaron un derretimiento lento, no existen diferencias significativas
entre los resultados de estas tabletas, por lo que es indistinto se use la grasa
reemplazante o la grasa sustituta de la manteca de cacao, el resultado será un
pobre derretimiento al consumir estas tabletas.
Los jueces indicaron que las tabletas TMC-GEMC se percibieron como las más
cremosas, se encontraron diferencias significativas entre estas tabletas y el resto
de la tabletas. Se asume que la adición de 5% de grasa equivalente de la
manteca de cacao mejora el atributo cremosidad en la manteca de cacao es
importante se mejore este atributo en cualquier producto pues se relaciona con la
sensación de llenura en la boca. Como se observa en la Figura 49 las tabletas
TMC y TGRMC también se percibieron como cremosas, no hay diferencias
significativas en el nivel de cremosidad que percibieron los jueces en estas
tabletas. Las tabletas TGEMC y TGSMC de acuerdo a la evaluación de los jueces
fueron las menos cremosas, no existen diferencias significativas en el nivel de
cremosidad detectado.
En relación al atributo suavidad, como se observa en la Figura 47, los jueces
indicaron que la suavidad
se presentaba notablemente en todas la tabletas,
aunque en las tabletas TMC-GEMC se percibía más este atributo las diferencias
no fueron significativas. Recordando que este atributo se refiere a la geometría,
tamaño y forma de las partículas que componen al chocolate en este caso al
chocolate análogo, se asume que cualquiera de las grasas permite lograr un
producto que se percibe como suave siempre y cuando el proceso no tenga
deficiencias.
En el atributo cerosidad, las tabletas TMC y TMC-GEMC se percibieron como
menos cerosas, no se encontraron diferencias significativas entre ellas, sin
embargo, respecto a las demás tabletas (TGEMC, TGRMC y TGSMS) sí se
encontraron diferencias. Las tabletas TGEMC, TGRMC y TGSMC se percibieron
como cerosas, no se encontraron diferencias significativas entre ellas en este
128
atributo. Se sugiere que sin importar que grasa alternativa de la manteca de
cacao se utilice, se percibirá ceroso el producto en comparación con uno que lleve
manteca de cacao. Es precisamente en este atributo en el que se percibe la
diferencia que hay entre las grasas vegetales y
la manteca de cacao, ya que
muchas veces el consumidor percibe que no es chocolate lo que esta comiendo
debido a la sensación cerosa que le causa en la boca el producto.
129
V. CONCLUSIONES
1. La manteca de cacao de origen mexicano, la manteca de cacao de origen
cubano, y las grasas alternativas de la manteca de cacao tienen características
fisicoquímicas que
cumplen con las especificaciones de las normas mexicanas
por lo que son aptas para su uso en la elaboración de productos.
2. El perfil de ácidos grasos es muy similar entre las mantecas de cacao de
diferente origen. De las tres grasas alternativas de la manteca de cacao
analizadas, únicamente la grasa equivalente de la manteca de cacao presenta
semejanza al perfil de ácidos grasos de la manteca de cacao.
3. En las mantecas de cacao de diferente origen y en la grasa sustituta de la
manteca de cacao no se detectaron ácidos grasos trans. En la grasa
reemplazante de la manteca de cacao se detectaron ácidos grasos trans y en la
grasa equivalente de la manteca de cacao se detectó 0,5% de ácidos grasos
trans.
4. La grasa reemplazante de la manteca de cacao y la grasa sustituta de la
manteca de cacao cristalizan en la mitad del tiempo requerido por la manteca de
cacao y grasa equivalente.
5. Las grasas reemplazante y sustituta de la manteca de cacao forman de manera
directa cristales de forma
β’, las mantecas de cacao y manteca equivalente
presentan polimorfismo, los resultados de los diferentes estudios permitieron
identificar las formas γ, α, y β bajo diferentes condiciones de estudio.
6. En base a los ácidos grasos presentes en las grasas se presenta una
compatibilidad en la manteca de cacao con la grasa equivalente de la manteca
de cacao, la manteca de cacao es parcialmente compatible con la grasa
reemplazante de la manteca de cacao y es incompatible con la grasa sustituta de
la manteca de cacao.
130
7. Las formulaciones para elaborar chocolate análogo que incluyan manteca de
cacao y/o grasa equivalente de la manteca de cacao deben atemperarse para
lograr la
correcta cristalización.
Las formulaciones que
incluyan
grasa
reemplazante o grasa sustituta de la manteca de cacao no se atemperan.
8. La intensidad del olor y sabor característico a chocolate será mayor siempre
que se use manteca de cacao, aun cuando se mezcle con grasa equivalente de la
manteca de cacao. El empleo de las grasas alternativas de la manteca de cacao
causa una baja intensidad del olor y sabor a chocolate.
9. La manteca de cacao permite tener un derretimiento rápido, aporta cremosidad
y suavidad, además de contribuir a una percepción mínima de cerosidad.
10. La manteca sustituta de la manteca de cacao es una alternativa que
contribuye a lograr mayor brillo y luminosidad, incrementa la dureza “snap” al
partir la tableta y al comer tabletas de chocolate análogo hecho con la grasa
sustituta se percibe suavidad. Y es la grasa alternativa más económica
11. La grasa equivalente de la manteca de cacao, mejora los atributos de la
manteca de cacao como el derretimiento, la cremosidad, y no afecta la intensidad
del olor y sabor a chocolate cuando se mezcla con manteca de cacao.
12. La grasa reemplazante de la manteca de cacao es una grasa que en los
atributos sensoriales se encuentra de manera general en un punto intermedio en
relación a las grasas equivalente y sustituta.
131
VI. BIBLIOGRAFÍA
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