Estructuración de aceite vegetal mediante interesterificación y organogelación

Abstract

Se aplicaron las técnicas de interesterificación y organogelación para estructurar sistemas grasos con aceite de coco; que tiene la particularidad de una composición mayoritaria de ácido láurico (C12), lo que le confiere propiedades que pueden representar ventajas en sus potenciales y actuales aplicaciones tecnológicas, por su punto de fusión y comportamiento de cristalización. Los sistemas para interesterificación incluyeron manteca de cerdo; grasa animal con un arreglo en sus triacilglicéridos (TAGs) que le confiere características consideradas inadecuadas para su uso en industria, ya que su cristalización promueve una textura granulosa y con poca estructura. Su interesterificación con el aceite de coco en proporción 70:30 y 80:20 (manteca:coco) resultó en las mezclas IBE70, IBE80 para el proceso enzimático, y en IBC70, IBC80 para la interesterificación química. Se caracterizaron por índice de acidez (IA), índice de yodo (IY) y comportamiento térmico por calorimetría diferencial de barrido (DSC). Los resultados de IY mostraron que los TAGs saturados del aceite de coco tienen un efecto importante sobre la manteca de cerdo, en las mezclas 70:30. Con DSC se encontró que los perfiles de fusión de IBE y IBC no son estadísticamente diferentes (p>0.05). Todas las IB presentaron mayores entalpías de fusión y cristalización (ΔHcr, ΔHM) con respecto a las mezclas sin interesterificar por lo que tuvieron formación de cristales más homogéneos, con un mayor grado de arreglo intermolecular. El perfil térmico particular de las IB indicó una posible aplicación como sustituto de manteca de cacao (CB). El comportamiento térmico, contenido de sólidos grasos, así como la textura y microestructura de una mezcla de CB:IBE70 (80:20) demostró potencial como ingrediente para el desarrollo de un sustituto de CB. Para la organogelación se eligieron como solventes: aceite de cártamo alto en ácido oléico (HOSFO) y una mezcla de aceite de coco con HOSFO (15:85). Como agente gelante principal se utilizó una mezcla comercial de monoacilglicéridos (MAG) en cuatro concentraciones, y ácido palmítico (PA) y hexadecanol (HD) como cogelantes en su concentración crítica gelante. Los organogeles se caracterizaron por DSC, 6 reología, microscopía de luz polarizada y contenido de sólidos. Por DSC se observaron dos transiciones: una entre -2 y 15 ºC; y la otra por arriba de 15 ºC, por lo que a estas temperaturas se tiene un sistema con la estabilidad termodinámica necesaria para poder evaluar los oleogeles en dos fases diferentes. Los MAGs, en las concentraciones de estudio más bajas (MAGC1 y MAGC2), por sí solos no tienen capacidad de gelación, pues se encuentran por debajo de su umbral de gelación. Se encontró que el PA tiene una gran influencia sobre la estructuración de MAGs, aumentando la estructura y por consiguiente las propiedades viscoelásticas. Los sistemas con HD presentaron menor capacidad de estructuración. El análisis reológico mostró un efecto del tipo de solvente utilizado sobre la viscoelasticidad de los organogeles. En general los organogeles con la mezcla de HOSFO y aceite de coco (BLEND) resultaron con una menor viscoelasticidad que los organogeles de HOSFO. La microestructura y el contenido de sólidos grasos apoyaron los resultados reológicos, pues se encontró un comportamiento de cristalización individual, en el que MAGs y cogelante formaron unidades cristalinas independientes que contribuyeron a un efecto sinérgico en la reología de los oleogeles diseñados.

Interesterification and organogelation techniques were applied to structure fatty systems with coconut oil; which has the particularity of a majority composition of lauric acid (C12), which gives it properties that can represent advantages in its potential and current technological applications, due to its melting point and crystallization behavior. Interesterification systems included lard; animal fat with an arrangement in its triacylglycerides (TAGs) that gives it characteristics considered unsuitable for use in industry, because its crystallization promotes a grainy texture with poor structure. Its interesterification with coconut oil in a ratio of 70:30 and 80:20 (butter: coconut) resulted in mixtures IBE70, IBE80 for the enzymatic process, and in IBC70, IBC80 for chemical interesterification. They were characterized by acidity index (AI), iodine index (IY) and thermal behavior by differential scanning calorimetry (DSC). The results of IY showed that saturated TAGs of coconut oil have an important effect on lard, in mixtures 70:30. With DSC it was found that the fusion profiles of IBE and IBC are not statistically different (p> 0.05). All the IBs presented higher enthalpies of fusion and crystallization (ΔHcr, ΔHM) versus the uninteresterified mixtures, so that they had more homogeneous crystal formation, with a higher degree of intermolecular arrangement. The special thermal profile of the IBs indicated a possible application as a cocoa butter (CB) substitute. The thermal behavior, content of fatty solids, as well as the texture and microstructure of a mixture of CB: IBE70 (80:20) demonstrated potential as an ingredient for the development of a CB substitute. For the organogelation, safflower oil high in oleic acid (HOSFO) and a mixture of coconut oil with HOSFO (15:85) were chosen as solvents. As a main gelling agent, a commercial mixture of monoacylglycerides (MAG) was used at four concentrations, and palmitic acid (PA) and hexadecanol (HD) as cogelants in their critical concentration. The oleogels were characterized by DSC, rheology, polarized light microscopy and solids content. Two transitions were observed by DSC: one between -2 and 15 ° C; and the other above 15 ° C, so at these temperatures there is a system 8 with the thermodynamic stability necessary to evaluate oleogels in two different phases. MAGs, at the lowest study concentrations (MAGC1 and MAGC2), alone do not have gelation capacity, as they are below their gelation threshold. It was found that the PA has a great influence on the structuring of MAGs, increasing the structure and therefore the viscoelastic properties. The systems with HD had lower structuring capacity. The rheological analysis showed an effect of the type of solvent used on the viscoelasticity of organogels. In general, the organogels with the mixture of HOSFO and coconut oil (BLEND) resulted in a lower viscoelasticity than the organogels with HOSFO. The microstructure and the content of fatty solids supported the rheological results, since an individual crystallization behavior was found, in which MAGs and cogelator formed independent crystalline units that contributed to a synergistic effect in the rheology of the designed oleogels.