GRASAS Y ACEITES COMESTIBLES

GRASAS Y ACEITES COMESTIBLES Gilma Beatriz Medina Montoya Departamento de Farmacia Facultad de Química Farmacéutica Gilma Beatriz Medina Montoya FU

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GRASAS Y ACEITES COMESTIBLES Gilma Beatriz Medina Montoya Departamento de Farmacia Facultad de Química Farmacéutica

Gilma Beatriz Medina Montoya

FUNCIÓN Energética

• Calorías. • Aislamiento.

Transporte

• Favorece absorción de Ca. • Vehículo de nutrientes.

Estructural

• Hace parte de la membrana celular y órganos sensoriales .

Protectora

Reguladora

• Formación de tejido adiposo. • Absorción de impactos. • Regulación de las actividades celulares por acción de las hormonas. Gilma Beatriz Medina Montoya

ORIGEN VEGETAL  

 

   



Nuez de palma Semilla de algodón Semillas de maní Germen de maíz Fruto de olivo Capa fibrosa del fruto de la palma Semilla de soya Semillas de girasol Canola Gilma Beatriz Medina Montoya

ORIGEN ANIMAL  



 



Lardo Grasa de cerdo Dripping / sebo comestible de bovinos Grasa de res Grasa de leche Aceites marinos Gilma Beatriz Medina Montoya

Cómo se utilizan en la industria de los alimentos? Margarinas, mantequillas, mantecas, frituras, chocolates, repostería, panadería, cremas, salsas, mayonesas.

Gilma Beatriz Medina Montoya

CLASIFICACIÓN Lípidos Simples

• Grasas y aceites • Ceras

• Fosfolípidos

• Glucolípidos

Lípidos Compuestos

• Lipoproteínas • Ácidos grasos • Pigmentos Compuestos Asociados

• Vitaminas liposolubles • Esteroles • Hidrocarburos Gilma Beatriz Medina Montoya

COMPOSICIÓN SAPONIFICABLE  Triglicéridos  Diglicéridos  Monoglicéridos  AGL NO SAPONIFICABLE  Esteroles  Antioxidantes  Pigmentos  Vitaminas  Fosfolípidos  Otros: hidrocarburos, cetonas.

Ácido Oléico

Colesterol

Gilma Beatriz Medina Montoya

FRACCIÓN ―SAPONIFICABLE‖ Esteres del glicerol y ácidos alifáticos de cadena larga saturados o no. SIMPLES O MIXTOS

CH2OH

R-COOH

CH2-O-COR

CH-OH

R-COOH

CH-O-COR

CH2OH

R-COOH

CH2-O-COR

Glicerol

3 Ácidos grasos

3H2O

Triglicérido (aceite o grasa) Gilma Beatriz Medina Montoya

REACCIÓN DE FORMACIÓN DE UN ―TRIGLICÉRIDO‖ H2O

H

H

C1

O O

CH

O

OH C

CC

C

CC

C

C Monoglicérido C

O H

C2

O

C

C

C

C

C

Diglicérido

C

C

C

C

Triglicérido

O

H

C3

O

C

H Glicerol Gilma Beatriz Medina Montoya

ÁCIDOS GRASOS 

  

Cadenas lineales con # par de C. Amplio espectro de longitudes de cadena Sus dobles enlaces en configuración cis pero pueden cambiar a trans . Perfil trans similar al de un AGS, con pf. más elevados que sus isómeros en

CIS H

H C

C

cis.   



Los AGE son cis. Representan el 95% del peso del TG. Son su porción reactiva. Su pf aumenta con el Peso Molecular y con la disminución de las insaturaciones.

TRANS H C

C H

Gilma Beatriz Medina Montoya

CLASIFICACIÓN DE LOS ACIDOS GRASOS 

Saturados: Carnes, lácteos, yema de huevo y algunos

alimentos procesados industrialmente. Generalmente sólidas a la Tambiente.  Mono insaturados: Aceite de oliva, canola, y aceitunas, soja, maní, almendras, nueces.

Gilma Beatriz Medina Montoya

CLASIFICACIÓN DE LOS ACIDOS GRASOS

Poli insaturados: Aceites vegetales de: girasol, maíz, soja y de uva. Algunos pescados son ricos en AGP.

Gilma Beatriz Medina Montoya

Composición en Ácidos grasos de aceites de origen vegetal (gramos/100 gramos aceite)

ACEITE

Grasas Saturadas

Grasas Monoinsaturadas

Grasas Poliinsaturadas

Ácidos Grasos Omega-6

Ácidos Grasos Omega-3

Razón omega-6/ omega-3

MARAVILLA

12

23.9

64

63.8

0.16

399

MAÍZ

13.6

26.1

59.9

57.7

2.2

26.2

CANOLA

7.4

65.8

26.7

19.4

7.3

2.7

PEPA DE UVA

11.7

16.2

72.1

71.1

1.0

71.1

SOYA

14.7

22.3

63.0

56

7

8

OLIVA

5.2

72.2

14.7

13.9

0.8

17.4

Gilma Beatriz Medina Montoya

Estructura y nomenclatura de los ácidos grasos:

H3C

Ácido esteárico

COOH

18:0 n–9

H3C

COOH

H3C n–6

COOH

n–3

H3C

Ácido oleico 18:1 ω9

Ácido Linoleico 18:2 ω6

Ácido Linolénico COOH

18:3 ω3

Gilma Beatriz Medina Montoya

ÁCIDOS GRASOS SATURADOS E INSATURADOS DE MAYOR INTERÉS BIOLÓGICO:

NOMBRE COMÚN

ÁTOMOS DE

“Ácido….”

CARBONO

PUNTO DE FUSIÓN

ESTRUCTURA

(°C)

Ácidos grasos saturados Láurico

12

CH3(CH2)10COOH

44,2

Mirístico

14

CH3(CH2)12COOH

54,0

Palmítico

16

CH3(CH2)14COOH

63,0

Esteárico

18

CH3(CH2)16COOH

69,6

Araquídico

20

CH3(CH2)18COOH

76,5

Lignocérico

24

CH3(CH2)22COOH

86,0 Ácidos grasos insaturados

Palmitoleico

16

CH3(CH2)5CH=CH(CH2)COOH

-0,5

Oleico

18

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH

13,4

Linoleico

18

CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

-3

Linolénico

18

CH3(CH2)CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

-11

Araquidónico

20

CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH

Tomado de Biología COU-Anaya

-49,5

Gilma Beatriz Medina Montoya

FRACCIÓN ―INSAPONIFICABLE‖ 

Esteroles: Químicamente inertes Colesterol y fitoesteroles



Antioxidantes: 0.05-0.2%. Tocoferoles o Vitamina E Fosfolípidos Vitaminas Liposolubles

  

Colorantes y pigmentos: Carotenoides Clorofilas Fosfoglicéridos: Fosfatidilcolina Fosfatidilinositol Fosfatidilserina Fosfatidiletanolamina

Estructura de los Fosfolípidos

CH2O

R

CO

CO

R

OCH

O CH2O

P

OX

OH

―X‖ Representa: La colina, etanolámina, serina, inositol, glicerol Gilma Beatriz Medina Montoya

PROCESOS DE EXTRACCIÓN DE GRASAS Y ACEITES   

Prensado Extracción por disolventes Una combinación de prensado y extracción por disolventes.

Gilma Beatriz Medina Montoya

PROCESOS DE EXTRACCIÓN DE GRASAS Y ACEITES Limpieza

Descascarillado

Trituración

Calentamiento

Aceite Crudo

Destilación Recuperación con Disolvente

Extracción Harina

Desolventización

Derivados Proteínicos

Gilma Beatriz Medina Montoya

REFINAMIENTO DE ACEITES Las impurezas deben ser eliminadas para mejores propiedades organolépticas, liberándolos de fosfátidos, AGL, pigmentos y otros que produzcan mal olor y sabor.

Gilma Beatriz Medina Montoya

FLUJOGRAMA PROCESO DE REFINACIÓN Aceite crudo

Sedimentación Lecitina

Pastas jabonosas

Desgomado

Neutralización

Decoloración

Desodorización

Hidrogenación Winterización

Aceite refinado Gilma Beatriz Medina Montoya

SEDIMENTACIÓN Y DESGOMADO

Hidratación y precipitación de los fosfátidos. Centrifugaciòn para separar fosfátidos. (lecitinas) Sin este refinamiento, las grasas se alteran con mayor facilidad y adquieren sabores y olores desagradables. Gilma Beatriz Medina Montoya

NEUTRALIZACIÓN

Elimina AGL, reduce MG y fosfátidos residuales. Los aceites bien neutralizados contienen menos de 0.1% AGL. Recomendable para procesos de hidrogenación.

Gilma Beatriz Medina Montoya

DECOLORACIÓN(BLANQUEO)

Adición de tierras adsorbentes (arcilla o silíce) y mezclas con carbón activado.

El color de los aceites disminuye considerablemente durante la hidrogenación, debido a la desaparición de grupos cromóforos.

Gilma Beatriz Medina Montoya

DESODORIZACIÓN

Con vacío elevado (Evitar contacto con oxigeno) y T de 150160ºC, mientras pasa una corriente de vapor directo (desaireado), dejando el aceite libre de olores y sabores. A veces se añaden secuestradores (esteres de ácido cítrico) para impedir la acción catalítica de los iones metálicos. Se destruyen también peróxidos.

Gilma Beatriz Medina Montoya

WINTERIZACION (HIBERNACIÓN)



Depositar glicéridos de pf altos en forma de cristales, cuando se mantienen a T bajas.



El aceite de mesa debe mantenerse claro y brillante sin enturbiarse o solidificarse a T de refrigeración.



Las grasas de pf alto retiradas, se utilizan en otros productos

Gilma Beatriz Medina Montoya

TECNOLOGÍAS PARA MODICAR LAS GRASAS HIDROGENACIÓN INTERESTERIFICACIÓN

FRACCIONAMIENTO

Gilma Beatriz Medina Montoya

HIDROGENACIÓN

    

Saturación con H de enlaces dobles de AGI, elevando pf y disminuyendo ―ÍY‖. Reacción selectiva y los AG más insaturados tienen tendencia a reaccionar primero. Pueden formarse isómeros trans por la acción del catalizador. El IR depende del IY y del PM medio de los glicéridos. Se modifica comportamiento físico de grasas líquidas para transformarlas en plásticas, (margarinas). Gilma Beatriz Medina Montoya

Proceso de Hidrogenación Estos catalizadores vienen soportados en una base de sílice. Dosificación: 0.1% al peso.

Catalizador

ACEITE

Gas Hidrogeno Níquel, Platino, Paladio

P: 5bar

El proceso se realiza en autoclave en las siguientes condiciones:

T: 110-210°C

Reacción: H

H

CH2 CH CH2

H3C CH2

CH CH2

CH CH2

CH2

CH CH2

CH2

COOH

CH2

Gilma Beatriz Medina Montoya

INTERESTERIFICACIÓN



Cambia posición de AG dentro de la molécula del TG, cambiando su pf y propiedades de cristalización.



Tecnología para producir grasas con cero TRANS, mantiene la configuración CIS natural.



Se obtienen cocientes P/S superiores a 1.2 mínimo recomendado por la Asociación americana del Corazón.



Se mantiene el IY.



Se mezclan grasas en un ambiente de N a T por debajo de 100 ◦C, usando catalizadores como metóxido de sodio.

Gilma Beatriz Medina Montoya

FRACCIONAMIENTO 

Las G y A son mezclas de TG con diferentes pf. Esta característica se explota para los propósitos de separación.



Las G y A se fraccionan para aumentar su valor comercial, o hacer productos especiales.



Proceso físico guiado por pf o, por la solubilidad.

Gilma Beatriz Medina Montoya

REACCIONES INVOLUCRADAS EN EL DETERIORO DE LAS GRASAS HIDRÓLISIS ENRANCIAMIENTO

INTERESTERIFICACIÓN

POLIMERIZACIÓN HALOGENACIÓN

ISOMERIZACIÓN Enlace “Ester” y en “insaturaciones de los AG”.

Gilma Beatriz Medina Montoya

HIDRÓLISIS 

En presencia de agua, calor, lipasas y microorganismos.



Ruptura del enlace Ester descomponiéndose en MG, DG y AGL y pequeñas cantidades de metilcetonas y lactonas.



Aumenta acidez, incidiendo en el olor y sabor, y decrece el punto de humo.



Medida preventiva: conservar a bajas T y evitar contacto con agua.

 Gilma Beatriz Medina Montoya

HIDRÓLISIS H2O

H

H

C1

O O

CH

O

OH C

CC

C

CC

C

C Monoglicérido C

O H

C2

O

C

C

C

C

C

Diglicérido

C

C

C

C

Triglicérido

O

H

C3

O

C

H Glicerol Gilma Beatriz Medina Montoya

ENRANCIAMIENTO

 



OXIDATIVA O AUTO OXIDACIÓN Cambian propiedades organolépticas Pérdida de calidad Disminuye su valor nutritivo al destruirse AGE y afectarse estructuras insaturadas de vitaminas. Mecanismos de reacción:

1. Período de iniciación: 

Agentes pro-oxidantes (calor, radiaciones, iones metálicos, etc.) originan RL muy reactivos. RH ---------------------------> R* + H*

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ENRANCIAMIENTO 2. Período de propagación:

R* + O2 (aire) ------------------> R-O-O* (hidroperóxidos) R-O-O* + RH ------------------> R-OOH + R* Los propios peróxidos pueden suministrar RL al descomponerse, originando compuestos secundarios (aldehídos, cetonas, entre otros).



Son reacciones en cadena, cuyos límites son: Ausencia de oxígeno. Reacción entre radicales libres. Gilma Beatriz Medina Montoya

ENRANCIAMIENTO 3. Período de terminación.  R* + R* ------------------> R-R (dímeros) R* + R-O-O* --------------> R-O-O-R

 Desaparece el AG original, y como productos finales se pueden encontrar: - Polímeros diversos. - Hidroperóxidos R-OOH - Dímeros con puente de oxígeno R-O-O-R.  Evitar propagación con antioxidantes: tocoferoles y vitamina E (naturales) y otros artificiales derivados del ácido gálico y del anisol (BHA, BHT, TBHQ). Gilma Beatriz Medina Montoya

ENRANCIAMIENTO Oxidación por lipoxidasa 

Presentes en vegetales y carnes.



Cataliza la oxidación de AGI específicos (sistema 1,4-pentadieno cis-cis), como el linoleico, linolénico y araquidónico.



Se inicia el proceso con la formación de RL en presencia de oxígeno. Gilma Beatriz Medina Montoya

POLIMERIZACIÓN 

RL que se combinan entre sí o con los AG formando polímeros lineales (con diferente grado de longitud y ramificación) o cíclicos (en presencia de dobles enlaces).



Compuestos de mayor tamaño y PM, tienden a aumentar viscosidad, formar espuma y una capa de consistencia plástica en la superficie del aceite y en el recipiente. Gilma Beatriz Medina Montoya

HALOGENACIÓN



Para encontrar la relación yodo/cloro, se realizan dos determinaciones: a. Determinación de yodo b. Determinación de halógenos totales

Gilma Beatriz Medina Montoya

ISOMERIZACIÓN



Parámetro sensible para detectar cambios químicos resultantes de unas condiciones de elaboración severas:

Isomerización cis-trans, especialmente en el ácido linoleico). 

Altos contenidos de AGI, evitan formación de isómeros trans a T controladas.

Gilma Beatriz Medina Montoya

CARACTERIZACIÓN Y ANÁLISIS DE LAS MATERIAS GRASAS Objetivos:  Identificar atributos físicos y químicos  Control de criterios de calidad, pureza, adulteraciones y falsificaciones

 Caracterizar su calidad frente a las normas  Caracterizar valor nutricional.  Control de procesos tecnológicos. Gilma Beatriz Medina Montoya

MÉTODOS CLÁSICOS DE ANÁLISIS (Métodos Oficiales)

Métodos de “IDENTIFICACIÓN”

Punto de fusión

Punto de humo

Prueba de frío

Densidad

Índice de refracción

Índice de yodo

Índice de Saponificación

Material insaponificable

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Métodos de identificación Punto de humo

Control de procesos donde se utilizan T altas.

T a la cual se encuentran en equilibrio fases sólida y líquida, a 1 Atm. de presión.

Prueba de frio

Punto de fusión

Control de hidrogenación. Por su correlación con la consistencia de la grasa plastificada.

Gilma Beatriz Medina Montoya

Densidad o gravedad específica

No varía mucho para aceite puro y fresco. NTC: 336 Se determina con picnómetro a diferentes T: (grasa líquida o sólida).

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Índice de refracción Se mide con refractómetro de ABBE T = 25 °C para aceites T = 40 °C grasa parcialmente hidrogenadas T = 60 °C grasas hidrogenadas T = 80 °C Ceras

Valor promedio para G y A: 1.4400-1.4800 Aumenta con el PM y con la T. Gilma Beatriz Medina Montoya

ÍNDICE DE YODO 

Mide el grado de insaturación (dobles enlaces no conjugados).



Se define como los g de yodo que se adicionan al doble enlace en 100 g de grasa.



METODOS: Reactivo de Wijs Reactivo de Hannus

Mezclas Interhalógenos con baja reactividad y alta selectividad.



Propiedad química relacionada con el IR.



Determina si las G/A están mezclados con otros aceites. Gilma Beatriz Medina Montoya

ÍNDICE DE SAPONIFICACIÓN 

Se define: mg de KOH necesarios para saponificar 1 g de G.



El Índice de Saponificación es 1/ PM de los AG.

  



Acido graso # de C Butírico  4C Láurico  12 C Palmítico  16 C Esteárico  18 C — PM = PM KOH IS

IS  556.6 263.4  208.5  188.5

Gilma Beatriz Medina Montoya

Índice de saponificación Reacción: H

H O

C

O

H

C

O

C O

H

C

O

C

H

C O

H

H

C

OH

NaOOC

H

C

OH

NaOOC

H

C

OH

NaOOC

3NaOH Calor

H

Triglicérido

Glicerol

Jabón

Gilma Beatriz Medina Montoya

MATERIAL INSAPONIFICABLE 

Se determina saponificando la grasa y separando el insaponificable con éter. CONTENIDO INSAPONIFICABLE DE GRASAS Y ACEITES ACEITE O GRASA

M. INSAPONIFICABLE %

Manteca de cacao

0.2 – 1.0

Coco

< 0.5

Bacalao

3.3 – 4.7

Hígado de tiburón

13.0 – 20.0

Oliva

0.7 – 1.1

Palma

0.3 – 1.0

Maíz

0.8 – 2.0

Semillas de algodón

< 1.5

Cacahuetes

0.2 – 0.8

Manteca de cerdo

< 0.8

Semillas de mostaza

0.7 – 1.5

Gilma Beatriz Medina Montoya

MÉTODOS CLÁSICOS DE ANÁLISIS

(Métodos Oficiales)

Métodos de determinación de “CALIDAD”

Características organolépticas

Índice de Acidez

Prueba de rancidez

Índice de peróxido

Material insaponificable

Humedad

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ÍNDICE DE ACIDEZ



Se define : mg de KOH necesarios para neutralizar los AGL contenidos en 1.0 g de G/A.



El resultado se expresa en % de ácido oleico.

Gilma Beatriz Medina Montoya

REACCIÓN O PRUEBA DE KREIS ―Determinación de rancidez‖

Método cualitativo. Reacción entre la floroglucina y un constituyente de la grasa.  Color rojo, indica el grado de rancidez (comparado frente a una muestra estándar).

Gilma Beatriz Medina Montoya

ÍNDICE DE PERÓXIDO



Mili-equi. de O activo contenidos en 1 Kg de G, calculados a partir del I liberado del KI, en condiciones exigidas por el método analítico.



Las G y A empiezan a descomponerse cuando son aislados de su ambiente natural sabor y olor desagradable.

IP hasta 5  Aceite fresco IP en fábrica  0 peróxido 

A ↑ Insaturación, ↑ IY, ↑ RANCIDEZ.

Gilma Beatriz Medina Montoya

ADULTERACIONES MÁS FRECUENTES

Adición de aceites de pescado a aceites vegetales.

Adición de aceites livianos de petróleo.

Mezclas de aceites saturados en insaturados.

Adición de aceite de algodón y ajonjolí a otros aceites.

Reutilización de aceites.

Gilma Beatriz Medina Montoya

Técnicas instrumentales aplicadas al análisis de compuestos lipídicos  



Espectroscopia IR y cromatografía de gases: (AGT) Cromatografía en capa fina, columna, HPLC, CLAE Métodos espectrofotométricos: UV-visible y fluorescencia.

Técnicas modernas de análisis de aceites comestibles.  Análisis de ácidos grasos, mono-, di- y triglicéridos.  Análisis estructural de triglicéridos  Análisis de vitamina E, esteroles y fosfolípidos. Gilma Beatriz Medina Montoya

Análisis de componentes minoritarios y contaminantes mediante cromatografía de gases y líquida 

Detección de aceites refinados y de otros aceites vegetales en aceite de oliva.



Análisis de compuestos fenólicos, vitaminas y aditivos.



Detección de residuos de plaguicidas, contaminantes, y otros agentes indeseables. Gilma Beatriz Medina Montoya

BIBLIOGRAFÍA 

    

 

DESROSIER, N.W. "Elementos de tecnología de alimentos" Ed. Continental. 11ª Reimpresión, México 1996, pags. 210-211 BRENNAN, J.G. "Las operaciones de la ingeniería de los alimentos" Ed. Acribia, 3ª Edición, España 1998, pags. 257-258 PRIMO, Y.E. "Química de los alimentos", Ed. Síntesis. España 1998, pags. 186-195 BADUI, S. D. "Química de los alimentos" Ed. Pearson Education. 3ª Edición. México 1999, pags. 233-241 Excerpted with permission from The National Cottonseed Products Association Guide to Edible Oils. http://oregonstate.edu/instruct/nfm236/lipids/index.cfm "Manual de practicas de tecnología de granos II", Universidad de Sonora, México 1995, pags. 18-20.

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