Sesion 9 procesos que modifican la estructura y el valor

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Lípidos Manufactura

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Sesion 9 procesos que modifican la estructura y el valor

  1. 1. LIPIDOS. MANUFACTURA DE ACEITES. PROCESOS QUE MODIFICAN LA ESTRUCTURA DE LOS LIPIDOA. EL VALOR BIOLOGICO DE LOS LIPIDOS Ms.C Jorge Luis Díaz Ortega
  2. 2. Introducción
  3. 3. DEFINICIÓN DE LÍPIDOS  SON ESTERES DE ACIDOS GRASOS CON ALCOHOL  Los ácidos grasos son ácidos carboxílicos (R-COOH)  La reacción entre un grupo carboxilo y un grupo alcohol forman un enlace ester.  Los acidos grasos pueden ser saturados o insaturados 3 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  4. 4. ACIDOS GRASOS SATURADOS E INSATURADOS 4 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  5. 5. 5 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  6. 6. 6 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  7. 7. ¿Qué son los omega 3, 6, 9?  Son ácidos grasos insaturados pero se diferencian en la ubicación del doble enlace con respecto del grupo metil 7 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  8. 8. FUENTES ALIMENTOS RICOS EN LOS DISTINTOS TIPOS DE ÁCIDOS GRASOS Tipo de grasa Fuentes Saturada Monoinsaturada Poliinsaturada Fuentes Mantequilla, queso, carne, productos cárnicos (salchichas, hamburguesas), leche y yogur enteros, tartas y masas, manteca, sebo de vaca, margarinas duras y grasas para pastelería, aceite de coco y aceite de palma. Olivas, colza, frutos secos, almendras, avellanas, , nueces, cacahuetes, aguacates y sus aceites. Grasas poliinsaturadas omega-3: Salmón, caballa, arenque, trucha (especialmente ricos en ácidos grasos omega-3 de cadena larga, EPA o ácido eicosapentanoico y DHA o ácido docosahexanoico). Nueces, semillas de colza, semillas de soja, semillas de lino y sus aceites (espacialmente ricos en ácido alfalinolénico). Grasas poliinsaturadas omega-6: Semillas de girasol, germen de trigo, sésamo, nueces, soja, maíz y sus aceites. 8 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  9. 9. CLASIFICACION DE LOS LÍPIDOS  LIPIDOS SIMPLES:  Acilgliceridos: Ácidos grasos + Glicerol ejem Triacilglicérido o triglicérido = 3 Acidos grasos + glicerol  Ceras: Ácidos grasos con alcohol monohidroxilado de cadena larga. Ejem. Cera de abeja  LIPIDOS COMPUESTOS:  Fosfolipidos: Los cuales están divididos en dos grupos los fosfoglicéridos y las esfingomielinas  Glucolípidos  LIPIDOS ASOCIADOS: su estructura difiere mucho de los dos primeros aquí están el colesterol, los carotenoides, los terpenos, las vitaminas liposolubles, y se les dice asociados porque están en la materia grasa 9 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  10. 10. LIPIDOS SIMPLES : Ejemplo de ACILGLICERIDO 10 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  11. 11. Cera : palmitato de miricilo 11 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  12. 12. FOSFOLIPIDOS Ejemplo de un fosfoglicÉrido: Lecitina  Los fosfogliceridos= 2 AG + Glicerol + un fosfato + un aminoálcohol (en este hay variación). Ejemplo la Fosfatidilcolina conocido como lecitina 12 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  13. 13. 13 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  14. 14. Sobre el fosfolÍpido lecitina  Entonces en la estructura de la lecitina observas 2 AG unidos al glicerol y en el tercer carbono del glicerol se une un grupo fosfato (HASTA AHÍ SERIA ACIDO FOSFATIDICO) al cual se une el aminoalcohol colina, tendriamos a la fosfatidilcolina  Entre las propiedades de la lecitina tenemos su capacidad de ser emulsificante.  Fuentes de los fosfoglicéidos: yema de huevo (Lecitina principal fosfolipido), leche, pescado 14 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  15. 15. Fosfoesfingomielinas  Esta conformado por la unión de un acido graso a un aminoalcohol denominado esfingosina, al cual se une un grupo fosfato y a este la colina. 15 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  16. 16. LIPIDOS ASOCIADOS 16 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  17. 17. Fuentes de COLESTEROL 17 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  18. 18. 18 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  19. 19. 19 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  20. 20. Requerimiento de lipidos  Experiencias realizadas han demostrado que la dieta bien     20 equilibrada debe proveer de grasas aproximadamente lo correspondiente al 30% de las calorías totales. Dietas con su aporte de grasas equivalente al 60% de las calorías totales conducen a obesidad. En la cantidad de lípidos requeridos debe encontrare una relación aproximada de 2 a 1 de ácidos grasos poliinsaturados a saturado, lo cual se logra con la ingesta de parte iguales de lípidos de origen vegetal y animal. De ácidos grasos esenciales se necesita el correspondiente al 1% de las calorías totales lo que equivale aproximadamente entre 2.5 a 3.5grs. En forma generalizada se estima que los requerimientos de lípidos debe ser de: 1gr / Kgr / dia Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  21. 21. Manufactura de aceites
  22. 22.  Las grasas provienen de animales sacrificados cuyo tejido adiposo se somete a proceso térmico para romper células y liberar su contenido  Los aceites vegetales se producen a partir de las semillas oleaginosas por prensado o con diferentes solventes como el hexano o por una combinación de ambos.  En la primera extracción se obtienen grasas y aceites llamados crudos que contienen impurezas tales como acidos grasos libres, proteínas, CHO, H2O, fosfátidos y otros que contribuyen al color, olor sabor inestabilidad, espumado y otras características indeseables. 22 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  23. 23. REFINACION DE LOS ACETIES VEGETALES (SOYA) 23 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  24. 24. Composición promedio de los aceites crudo y refinado de soya 24 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  25. 25. 25 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  26. 26. DESGOMADO  Consiste en la extracción acuosa de diversos compuestos hidrosolubles, tales como proteínas, hidratos de carbono y fosfátidos, que es posible separar ya que establecen una fase inmiscible con el aceite  No todos los aceites se someten al desgomado ya que algunos. como, por ejemplo. el de oliva (debido a su composición).  Se le añade al lípido 2-3% de agua y se calienta la mezcla a 60 - 70°C; la fracción acuosa se separa por centrifugación o por una decantación lenta. 26 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  27. 27.  El desgomado del aceite de soya y en ocasiones el de maíz. se practica mucho debido a que sus fosfátidos se hidratan. esponjan y precipitan sobre todo si se incrementa la temperatura; éstos se recuperan por centrifugación y se deshidratan.  El producto resultante se conoce comercialmente como Lecitina aunque en realidad contiene una baja proporción de este fosfolípido 27 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  28. 28. NEUTRALIZACION  Este tratamiento se efectúa básicamente para eliminar los ácidos grasos libres(AGL) que contengan los aceites pero también reduce los monoacilglicéridos y los fosfolípidos que pudieran haber quedado después del desgomado.  Si se deja pasar mucho tiempo después de moler las semillas se incrementa considerablemente la cantidad de ácidos grasos libres, ya que las lipasas actúan más fácilmente sobre los triacilglicéridos y liberan los ácidos correspondientes.  El método clásico se basa en una reacción de saponificación que se lleva a cabo por la adición de hidróxido de sodio al 12-15% en la cantidad precisa para que sólo reaccione con los AGL, cuya concentración se determina previamente 28 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  29. 29.  El aceite se mezcla con la sosa y se calienta, a través de un cambiador de calor, hasta 60-70°C para acelerar la reacción; se produce así una pasta jabonosa que se separa por centrifugación y se emplea en la fabricación de jabones. en la obtención de ácidos grasos.  En estas condiciones el aceite todavía contiene una cierta concentración de jabones; éstos se separan con un lavado subsecuente que consiste en mezclar el aceite con agua caliente y someterlo a una nueva centrifugación.  Cuando la cantidad de ácidos grasos libres es muy grande, se forman muchas pastas jabonosas que resulta difícil separar: por esto. en ocasiones. en lugar de neutralizar se emplean sistemas de destilación por arrastre con vapor a vacío y a temperaturas hasta de 250°C. De esta manera se eliminan los de ácidos grasos libres. así como otras sustancias de peso molecular bajo que imparten olores indeseables.  En general, los aceites bien neutralizados contienen menos de O.l % de AGL 29 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  30. 30. DECOLORACION  Este tratamiento se le da a los aceites después de haberlos neutralizado para eliminar las sustancias que le imparten un determinado color, aunque en los pasos anteriores también se extraen muchas de ellas.  El método más común se basa en un proceso de adsorción que utiliza diversos agentes adsorbentes, principalmente arcillas neutras, arcillas ácidas activadas o carbón activado. Las neutras son derivados de la bentonita. 30 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  31. 31.  Este paso elimina las sustancias volátiles responsables de los olores indeseables del aceite que provienen generalmente de las reacciones de oxidación; en su mayoría son cetonas o aldehídos de peso molecular bajo y, en ocasiones AGL de menos de 12 átomos de carbono que se encuentran en concentraciones muy bajas del orden de 0.001 a 0.01 %.  El proceso consiste en calentar el lípido a 150-160 ºC y hacerle circular una corriente de vapor desaereado que arrastra los compuestos indeseables 31 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  32. 32. HIBERNACION  Este proceso también conocido como enfriamiento o "winterización" (anglicismo), es opcional y es una forma muy especializada de cristalización fraccionada cuya finalidad es eliminar los triacilglicéridos saturados de punto de fusión alto y evitar que el lípido se enturbie al enfriarse. 32 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  33. 33. PROCESOS QUE MODIFICAN LA ESTRUCTURA DE LOS LIPIDOS
  34. 34. PROCESOS DE MODIFICACION DE GRASAS Y ACEITES  Los aceites que se obtienen comercialmente mediante los procesos ya descritos pueden someterse a ciertas transformaciones químicas que modifican sus propiedades originales en otras más funcionales y apropiadas para la fabricación de alimentos; en algunos se requiere que los lípidos tengan una cierta tendencia a la cristalización, en otros, un determinado punto de fusión, ciertas propiedades de untuosidad y así sucesivamente.  Algunas de las modificaciones más importantes son la hidrogenación, la transesterificación y e1 fraccionamiento en los últimos años se ha incrementado enormemente el cúmulo de conocimientos sobre estas reacciones 34 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  35. 35. HIDROGENACION  Es un procedimiento industrial que consiste en la transformación de los aceites líquidos en grasas sólidas, lo cual se logra por introducción de hidrogeno a nivel de dobles ligaduras de los AG insaturados y lo que requiere de la presencia de catalizadores adecuados como el níquel.  Durante la hidrogenación los ácidos grasos insaturados están sujetos fundamentalmente a tres transformaciones químicas: a) la saturación de una proporción determinada de las dobles ligaduras; b) la isomerízación cis-trans de otra parle de dichos ácidos, y c) la isomerización posicional de algunas insaturaciones, que se lleva a cabo en menor intensidad que los otros dos cambios 35 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  36. 36. Transformaciones del ácido oleico durante su hidrogenación 36 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  37. 37. HIDROGENACION  Este proceso se puede efectuar en sistemas continuos, pero comúnmente se emplean los de lote (batch). El reactor se carga con el aceite y se le añade de0.03 a 0.10% de catalizador; se calienta a una temperatura que va desde 140 hasta 225 ºC y se inyecta hidrógeno gaseoso a una presión de 1 a 4 atmósferas ( 15 a 60 lb/in2)  En resumen, la reacción sucede en un sistema trifásico: el catalizador sólido, los triacilglicéridos líquidos y el hidrógeno gaseoso con una solubilidad limitada  El aceite de soya con un índice de yodo de 123 a 139 es un líquido aun a bajas temperaturas, pero cuando se hidrogena hasta un índice de yodo de 100, se convierte en un sólido suave que funde a 30ºC: si se satura completamente, se produce un sólido quebradizo con un punto de fusión de 68 oc. De manera semejante.  El aceite de palma (con aproximadamente 50% de ácidos grasos saturados y un índice de yodo de 50 a 55) funde a 34-36ºC, pero alcanza 42-44ºC cuando el índice de yodo se reduce en 8 puntos y hasta en 58 ºC al saturarse completamente. 37 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  38. 38. Cambios en la composición del aceite de soya durante la hidrogenación 38 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  39. 39.  De todos los posibles isómeros (cis-trans. trans-trans. trans-cis, etc.) que pueden sintetizarse con los diferentes ácidos, los monoenoícos con el doble enlace en trans en el carbono 9 o 12 son los más comunes.  Por su parte, los dienos trans-trans del ácido linoleico se encuentran en baja concentración, menos de l.O% del total de ácidos grasos.  El tercer efecto de la hidrogenación sobre los ácidos grasos es la isomerización posicional de sus dobles ligaduras: por ejemplo, el acido oleico tiene su insaturación entre los átomos de carbono 9 y 10, pero ésta se puede correr y formar los correspondientes isómeros con dobles ligaduras en los carbonos 8 y 9 o 10 y 11  A los nuevos a los nuevos ácidos isomeros posicionales se les designa con el prefijo iso, como el ácido iso-oleico, iso-linoleico. etc., que indica que tienen sus insaturaciones en carbonos diferentes a los normales. 39 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  40. 40. DETERIORO DE LOS LIPIDOS  Las grasas y los aceites pueden sufrir diferentes transformaciones que además de reducir el valor nutritivo del alimento producen compuestos volátiles que imparten olores y sabores desagradables.  Esto se debe a que el enlace éster de los acilglicéridos es susceptible a la hidrólisis química y enzimática, y a que los ácidos grasos insaturados son sensibles a reacciones de oxidación.  El grado de deterioro depende del tipo de grasa o de aceite; en términos generales, los que más fácilmente se afectan son los de origen marino, seguidos por los aceites vegetales y finalmente por las grasas animales.  El término rancidez se usa para describir los diferentes mecanismos a través de los cuales se alteran los lípidos y se ha dividido en dos grupos: lipólisis o rancidez hidrolítica y autoxidación o rancidez oxidativa 40 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  41. 41. LIPOLISIS  Mediante esta reacción, catalizada por las enzimas lipolíticas llamadas lipasas, y en ciertas condiciones, por efecto de las altas temperaturas, se liberan ácidos grasos de los triacilglicéridos y de los fosfolípidos  Durante la extracción industrial del aceite de soya, el primer paso es triturar la semilla con lo cual se favorece la acción de estas enzimas.  Al hidrolizar el enlace éster, se producen AGL se incrementa el índice de acidez; dichos ácidos grasos libres deben eliminarse en la refinación ya que de otra manera pueden. provocar muchos problemas; por ejemplo, en estas condiciones son más sensibles a la autoxidacíón que en forma esterificada 41 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  42. 42. LIPOLISIS  En la leche, los ácidos grasos generados por su correspondiente lipasa son de cadena corta (butírico, caproico, caprilico y láurico), más volatiles, con olores peculiares y responsables del deterioro sensorial de estos productos; en este caso, la lipólisis también recibe el nombre. de rancidez hidrolítica, ya que se percibe olfativamente. Aunque  Aunque la lipólisis es indeseable, en algunos quesos es totalmente deseable y hasta se añaden lipasas microbianas o algunos microorganismos con fuerte actividad lipolítica. 42 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  43. 43. Autooxidación  Consiste principalmente en la oxidación de los ácidos grasos con dobles ligaduras, pero se llegan efectuar con otras sustancias de interés biológico, como la vitamina por acción del oxígeno y de las lipoxigenasas.  La autoxidación se favorece a medida que se incrementa la concentración de ácidos grasos insaturados (o el índice de yodo)  Las grasas y los aceites con mayor índice de yodo se deterioran más fácilmente, de ahí la importancia de la hidrogenación para estabilizarlos  Debido a que los fosfolípidos contienen una concentración alta de ácidos grasos poliinsaturados, la oxidación de los lípidos se inicia generalmente en esta fracción (cuando está presente); de hecho son más susceptibles a esta reacción que los propios tríacilglicéridos. 43 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  44. 44. Factores que intervienen en la autooxidación  Las altas temperaturas aceleran la autoxídación especialmente por encima de 60°C, de tal manera que la velocidad se duplica por cada 15 ºC de aumento.  El cobre y el hierro inician esta transformación en concentraciones menores de 1 ppm. los ácidos gra'ios libres solubilizan estos iones y facilitan su acción catalizadora pues provocan un mayor contacto con el lipido.  Los peróxidos provenientes de grasas oxidadas también producen esta reacción, por lo que no es conveniente mezclar estas grasas con otras frescas 44 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  45. 45. ETAPAS DE LA AUTOOXIDACION 45 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  46. 46. Oxidación de los lípidos 46 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  47. 47. 47 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  48. 48. Mecanismo de oxidación del ácido linoleico 48 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  49. 49. Mecanismo de oxidación del ácido oleico 49 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  50. 50. Sustancias producidas por los hidroperóxidos de la propagación 50 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  51. 51.  La etapa de propagación genera hidroperóxidos que por ser muy reactivos, propician otras transformaciones, como su ruptura y la consecuente producción de nuevos radicales que alimentan la reacción, su interacción con otras moléculas  En el caso de la ruptura de los hidroperóxidos, el primer paso es la escisión de su unión oxígeno-oxígeno y la consecuente síntesis del radical alcoxi correspondiente. que para el caso del ácido oleico se muestra en la figura 4.12.  El segundo es la ruptura del enlace carbono-carbono, que puede efectuarse en dos posiciones una a la derecha y otra a la izquierda del carbono donde esta el grupo alcoxi; cuando se efectúa a la derecha, generalmente se produce un aldehído y un ácido, y cuando se lleva a cabo a la izquierda un hidrocarburo o un cetoácido 51 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  52. 52. 52 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  53. 53. 53 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  54. 54. Interacciones de proteínas y lípidos oxidados 54 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  55. 55.  Además de su descomposición los peróxidos actúan sobre     55 algunas proteínas generando sustancias cuya naturaleza química puede ser dañina para el hombre. Su efecto en estos nutrimentos es muy importante ya que se reduce su calidad como tales debido a pérdidas de ciertos aminoácidos, como metionina, triptofano, histidina y lisina. la histamina se produce por la interacción de los hidroperóxidos con la histidina, mientras que la metionina se oxida a su correspondiente sulfóxido. La proteína pierde aminoácidos, se vuelva menos aprovechable y se polimerice. Estas transformaciones causan que las enzimas pierdan su actividad biológica. La peroxidación también provoca la polimerización, la agregación y la fragmentación de los polipéptidos. lo que a su vez se refleja en las propiedades funcionales pues causa transformaciones en la hidrofobicidad y la solubilidad. Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  56. 56.  El malonaldehido o dialdehido malónico, OHC-CH,CHO. es uno de los principales productos de la ruptura de los hidroperóxidos provenientes de la oxidación de los ácidos linoleico y araquidónico, y su cuantificación es la base de algunos análisis para detectar el deterioro de las grasas, como ocurre con el método del ácido tiobarbitúrico.  La oxidación del colesterol también se efectúa cuando se expone al oxígeno del aire, produciéndose más de 70 compuestos que ya se han identificado en el almacenamiento del huevo.  Muchas de las sustancias que así se generan han demostrado ser tóxicas en los animales de laboratorio. Algunos inhiben la propia biosíntesis del colesterol e inducen la muerte celular por un mal funcionamiento de la membrana (angiotoxicidad y citotoxicidad, ateroesclerosis; otros de estos compuestos son mutagénicos.  Por otra parte, el colesterol también se transforma mediante un proceso de fotoxidacíón por efecto de la luz fluorescente, lo cual depende de la longitud de onda, el tiempo de exposición, la temperatura, la distancia a la fuente luminosa. los contenidos de cloruro de sodio 56 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  57. 57.  A su vez los peróxidos que se forman destruyen totalmente a las vitaminas A y E, al caroteno y parte de los ácidos graos esenciales a la ves que paraliza la biosíntesis de la vitamina K. 57 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  58. 58. DETERMINACION DE LA INTENSIDAD DE LA OXIDACION  EVALUACION SENSORIAL  INDICE DE PEROXIDO: se basa en la capacidtid de los peróxidos, productos de la oxidación de las grasas. de oxidar el ion yoduro del Kl y producir yodo que se valora con una solución de tiosulfalo; también se puede emplear óxido ferroso y cuantificar el ion férrico formado.  Debido a que los peróxidos están sujetos a reacciones secundarias de degradación, el  método está limitado sólo a las primeras etapas de la oxidación,1os peróxidos alcanzan una concentración máxima que después disminuye debido a su descomposición es decir al estudiar una grasa demasiado oxidada, es probable que este índice sea bajo, a pesar de que el olor sea característico de reacciones muy avanzadas. 58 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega
  59. 59.  METODO DEL ACIDO TIOBARBITURICO: Junto con el índice de peróxido. el método del ácido tiobarbitúrico (TBA) es uno de los más empleados; su principio se basa en la reacción de condensación entre dos moléculas de TBA con una de malonaldehído en la que se produce un compuesto cromógeno de color rojo cuya concentración se determina espectroscópicamcnte a 530 nm.  Dependiendo del tipo de alimento, el análisis se lleva a cabo directamente, después de eliminar los pigmentos, o en la fracción que se logra por una destilación con vapor.  Este método es poco preciso en productos deshidratados y en aquellos que tienen un contenido bajo de lípidos 59 Ms.C Jorge Luis Diaz Ortega

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