Extracción, Refinación y Propiedades de Grasas y Aceites Comestibles
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Control de Degradación en Grasas y Aceites
Índice o Valor de Peróxido
El valor de peróxido mide el grado de oxidación de lípidos en grasas y aceites, pero no su estabilidad. Se define como los miliequivalentes de peróxido por kilogramo de grasa. Es una medida de la formación de grupos peróxidos o hidroperóxidos, que son los productos iniciales de la oxidación de lípidos.
Prueba de Ácido Tiobarbitúrico (TBA)
Dienos Conjugados
Otras pruebas relacionadas con la oxidación de lípidos incluyen: valor de anisidina, valor de yoduro, valor ácido, prueba de Kreis, prueba de oxirano, medida de compuestos fluorescentes, compuestos carbonilos totales y volátiles, compuestos polares y gases hidrocarbonados.
Oxidación de Lípidos: Análisis
La oxidación inicial de lípidos suele ser lenta y a una velocidad relativamente uniforme. Esto se conoce como período de inducción. Al final de este período, cuando la cantidad de peróxidos alcanza un nivel determinado, la velocidad de oxidación se acelera muy rápidamente. En este punto, o poco después, las grasas o aceites comienzan a tener olor y sabor rancios.
Existe una relación entre el índice de peróxido y la rancidez de las sustancias grasas, pero las características del aceite juegan un papel muy importante. Los aceites con alto índice de yodo (I.I.) tendrán un índice de peróxido (I.P.) alto al comienzo de la rancidez, mientras que los aceites con bajo I.I. tendrán un I.P. bajo al inicio de la rancidez. Es importante correlacionar un I.P. alto con las características organolépticas de rancidez.
Clasificación y Tipos de Grasas y Aceites
Grasas Vegetales
- Grupo del ácido láurico: Baja cantidad de insaturados y bajos puntos de fusión. Principalmente C6, C8 y C10. Hasta 50% de C12.
- Extraídas de semillas.
- Amplio rango de temperaturas de fusión.
- Alto contenido de triglicéridos, principalmente mono y diglicéridos.
- Amplia aplicación en la industria.
- Grupo de ácidos oleico y linoleico: Considerado el más abundante. Al menos el 20% es insaturado. Se extrae principalmente de cereales.
- Grupo del ácido linoleico: Aceite de soya. Gran cantidad de ácidos insaturados. Muy inestable. Responsable de sabores y aromas desagradables.
- En plantas forrajeras: 1-4% de materia seca (M.S.). En hojas predominan los diglicéridos (galactolípidos, aproximadamente 50%) y fosfolípidos (25%). El ácido graso más importante es el alfa-linolénico (C18:3).
- En semillas: Reserva energética 19-40% M.S. Los lípidos principales son los triglicéridos.
Tipos de Aceites Vegetales
Existen muchas variedades de aceites comestibles en el mercado, que se diferencian por los mecanismos de obtención, los beneficios para la salud, la estabilidad a altas temperaturas de cocción o la durabilidad. Algunos ejemplos son:
- Oliva: Obtenido de las aceitunas (Olea europaea). Alto porcentaje de ácido oleico, vitamina E y fitoesteroles. Recomendado para la prevención de enfermedades cardiovasculares. Apto para fritura (soporta altas temperaturas sin descomponerse). Según el modo de obtención, se clasifica en: A) Aceites de oliva vírgenes (procedimientos mecánicos); B) Aceite de oliva refinado; C) Aceite de oliva (mezcla de aceite de oliva refinado y vírgenes); D) Aceite de orujo de oliva (tratamiento con disolvente o medios físicos).
- Girasol: Procede de las semillas del girasol (Helianthus annus). Constituido por ácidos grasos poliinsaturados (ácido linoleico y linolénico). También aporta ácidos grasos monoinsaturados (ácido oleico), pero en menor cantidad que el aceite de oliva. Rico en vitamina E.
- Soja: Del poroto de la soya (Glycine max). Sabor neutro, rico en grasas poliinsaturadas.
- Maíz: Obtenido del germen del grano del maíz (Zea mays). Buen sabor. Posee vitamina E y un alto porcentaje de ácidos grasos poliinsaturados.
- Canola: Bajo nivel de ácidos grasos saturados y alto en ácido oleico, después del de oliva. También posee ácido linolénico, linoleico y vitamina E.
- Sésamo: Sabor y aroma agradables. Contiene igual proporción de ácidos monoinsaturados y poliinsaturados. Contiene un antioxidante natural, sesamol, que lo hace estable y resistente a la oxidación.
- Coco y Palma: Ricos en ácidos grasos saturados. Se emplean en la elaboración de productos de pastelería industrial y en frituras de productos tipo snacks.
Grasas Animales
- Grasas saturadas: C16 y C18. De 1 a 99% de M.S. Principalmente triglicéridos. Ácido graso principal: ácido oleico (C18:1).
- Grasas de origen marino (aceites): Poliinsaturados. Hasta seis dobles enlaces.
Aceites de Pescado
Contienen altos porcentajes de ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga, responsables de su inestabilidad ante la oxidación y de la comunicación de sabores anómalos a los productos finales. En general, son ricos en ácidos grasos omega-3 pero pobres en omega-6 (ácido linoleico menor al 2%). La composición de los ácidos grasos varía en función de la temporada del año, del método de procesado y de las especies dominantes en la captura.
Propiedades nutritivas: Alto valor energético, vitaminas solubles A, D y E. Altamente insaturados, con temperaturas de fusión bajas. Contienen DHA y EPA, y antioxidantes.
Se obtienen del procesamiento y prensado de pescados enteros y subproductos de la industria conservera. El pescado debe estar lo más fresco posible. El aceite debe almacenarse en la oscuridad, con una entrada limitada de oxígeno y a una temperatura que sea lo más baja y constante posible para evitar el enranciamiento.
Aplicaciones: Los aceites de pescado se utilizan principalmente en la industria de la margarina, grasas de pastelería y aceites comestibles (para esto se decoloran y endurecen). También se emplean en la elaboración de barnices y aceites secantes. Pequeñas cantidades de sus ácidos grasos se utilizan en farmacia, medicina y con fines de investigación científica.
Extracción de Grasas y Aceites
Extracción en Animales y Pescados: Por Fusión
Los tejidos adiposos, previamente lavados y trozados, se someten a fusión por vapor directo y agua. Los tejidos se digieren, con separación de la grasa en la parte superior del autoclave, seguida de decantación o centrifugación. Esto permite un mayor rendimiento en grasas de animales terrestres y de mamíferos marinos. En los pescados, el aceite se extrae por decantación o centrifugación de las aguas resultantes del prensado de su masa (destinado a harina), digerida por vapor directo.
Extracción de Aceites Vegetales
La mayoría de los aceites se encuentran almacenados como reserva de energía en semillas (girasol, soja, canola, maíz, lino, sésamo, etc.) o en tejidos de frutos (aceituna, coco, palma). Aunque todos los aceites son de origen vegetal, difieren en su composición y en el modo de obtención. La obtención de aceites comestibles de frutos y semillas comprende, básicamente, dos procedimientos:
- Mecánicos
- Químicos
Extracción Mecánica
- Limpieza, descascarado, descortezado.
- Molienda y trituración: Trituradores rotatorios en sistemas de mortero fijo proporcionan fricción y presión a las semillas oleaginosas para liberar el aceite.
- Cocimiento: Romper la emulsión del aceite en las celdas, al insolubilizar parte de los fosfátidos y proteínas. Aumenta la fluidez y el escurrimiento del aceite a través de la semilla. Se destruyen enzimas, hongos y bacterias. En algunos casos, componentes tóxicos, como las antienzimas de la soya. La temperatura (vapor directo o indirecto) varía según la semilla, de 80 a 130°C durante 20 a 60 minutos.
- Prensado: Expulsar el aceite de las semillas. Se obtienen aceite y torta de prensa.
Extracción Química
Extracción mediante solventes del aceite residual que queda después del prensado. Los solventes se eliminan del producto final por evaporación (destilación).
Prensado
Agua/aceite: por decantación o centrifugación se separan las fracciones.
Tortas: El subproducto de la elaboración puede resultar útil, dependiendo de la técnica de extracción que se emplee. Las tortas oleaginosas se secan hasta obtener una humedad menor al 10% y se pueden almacenar. Luego se puede extraer las grasas residuales con solventes.
Refinación de Aceites
El refinado produce un aceite comestible con las características deseadas por los consumidores, como sabor y olor suaves, aspecto limpio, color claro, estabilidad frente a la oxidación e idoneidad para freír. Los dos principales sistemas de refinado que se emplean para extraer ácidos grasos libres son el refinado alcalino y el refinado físico.
Objetivos de la Refinación
- Eliminar impurezas.
- Eliminar ácidos grasos libres.
- Suavizar el sabor del aceite.
- Se pierden sustancias que protegen al aceite de la oxidación (antioxidantes). Se agregan sustancias antioxidantes permitidas.
Los aceites crudos y las grasas contienen cantidades variables de sustancias que pueden proporcionar aromas, colores o cualidades indeseables: ácidos grasos libres, fosfolípidos, hidratos de carbono, proteínas y sus productos de degradación, así como agua y pigmentos. Los aceites crudos se someten a procesos comerciales de refinado para eliminar estas sustancias.
Etapas del Refinado
1. Sedimentación y Desgomado o Desmucilaginación
En la sedimentación se calienta la grasa y se deja en reposo hasta que se separa de la fase acuosa y se deja extraer. Se libera la grasa del agua, materiales proteicos e hidratos de carbono. Permite separar fosfolípidos (lecitinas), gomas y mucílagos, que por su poder emulsionante bajarían el rendimiento en la neutralización. Se efectúa por tratamiento con agua caliente y vapor directo, a 80-90°C, seguido de decantación o centrifugación.
2. Neutralización
Para eliminar los ácidos grasos libres, se mezcla hidróxido de sodio (NaOH) en exceso con la grasa caliente y se deja la mezcla reposar hasta que sedimente la fase acuosa (mínimo de tiempo). El aceite se separa rápidamente (centrifugación) para evitar su saponificación. La finalidad es la eliminación de los ácidos grasos libres y una reducción del contenido de fosfolípidos y pigmentos.
Neutralización Alcalina
Desventajas:
- El rendimiento es relativamente bajo.
- Se producen pérdidas de aceite debido a la emulsión y saponificación de los aceites neutros.
- Se genera una cantidad considerable de efluente líquido.
Neutralización Física
Los ácidos grasos se eliminan por destilación al vapor (arrastre) similar a la desodorización. La baja volatilidad de los ácidos grasos (longitud de la cadena) requiere temperaturas más elevadas que las requeridas sólo para la desodorización. Una temperatura menor a 240-250°C es suficiente para reducir el contenido de ácidos grasos libres a menos del 0,05-0,1%. Un requisito previo de la neutralización física es que se eliminen los fosfátidos hasta un nivel menor a 5 mg de fósforo/kg de aceite.
3. Blanqueado o Decoloración
El aceite neutralizado, lavado con 10% de agua caliente y luego secado por dispersión hasta 95°C a presión reducida, se mezcla con 0,5 a 3% de tierra absorbente activada. El proceso se realiza en estanques provistos de agitadores de paletas a 60-80°C y a baja presión, durante 20-30 minutos. Se separa el absorbente, reteniendo también los peróxidos, trazas metálicas (hierro, cobre) y radiactivas (cesio, estroncio). Si se agrega carbón activado a la tierra decolorante, se retienen hidrocarburos policíclicos y aflatoxinas.
4. Winterización
Consiste en la separación de parte de los glicéridos sólidos y/o ceras para obtener así un aceite sin turbidez o sedimento al enfriarse. Para ello, el aceite se somete a enfriamiento lento (3-10°C), seguido de reposo y separación de los cristales grandes por filtración. Separa mezclas de grasas por punto de fusión (similar a la crioconcentración).
5. Desodorización
Los compuestos volátiles (aldehídos y cetonas, con bajo umbral de detección) con aromas indeseables, procedentes en su mayoría de la oxidación de aceites, se eliminan por destilación. Frecuentemente se añade ácido cítrico para secuestrar trazas de metales. La desodorización es fundamentalmente un proceso de destilación con vapor que se lleva a cabo a bajas presiones (2-6 milibares) y elevadas temperaturas (180-220°C).
Aceite Desodorizado
- Peróxidos menores a 0,5 miliequivalentes.
- Acidez menor a 0,01% de ácido oleico (expresado).
Un aceite se considera rancio e incomestible cuando su índice de peróxido es mayor a 5 miliequivalentes. Se le adiciona al aceite colorantes naturales tales como el betacaroteno y antioxidantes para su preservación.
Desodorización: Pérdidas
Algunas pérdidas son convenientes, tales como la eliminación de los malos olores, plaguicidas, aflatoxinas, organofosforados y compuestos aromáticos policíclicos (benzopirenos), si existieran. Otras pérdidas de compuestos con valor nutritivo, como tocoferoles y esteroles, son potencialmente indeseables. Sin embargo, tienen pesos moleculares mayores y volatilidades inferiores a las de los ácidos grasos libres y a las de los hidrocarburos aromáticos policíclicos.
Refinación de Aceites: Resumen
El grado de ácidos libres del aceite recién extraído y las sustancias naturales como aldehídos, cetonas y otros (alquenos, butenos, pentenos) lo hacen poco comestible, y es necesario refinarlos para:
- Lograr estabilidad en las grasas y aceites frente a la autooxidación y la rancidez hidrolítica.
- Mejorar aspectos sensoriales como color y aromas.
- Eliminar potentes tóxicos tales como aflatoxinas provenientes del aceite de cacahuate, así como gossipol proveniente del aceite de algodón.