Bioquímica de Alimentos 3

Carbohidratos- Oligosacáridos

Dr.Rodolfo Solís

Catedrático

Cuando 2 o 3 moléculas de monosacáridos se unen forman disacáridos o trisacáridos respectivamente. Cuando se combinan azúcares, éstos se llaman oligosacáridos (Oligo= poco). Por ejemplo, la maltosa es formada por 2 moléculas de glucosa y la sacarosa por 1 molécula de glucosa y 1 de fructuosa.

Disacáridos

Se refieren a glicósidos en que 1 molécula tiene una unión aglucónica y la otra molécula con la eliminación de H2O. Los disacáridos se examinarán en cada caso de acuerdo a los siguientes puntos: (1) Cómo las monosas constituyen un disacárido. Usualmente por hidrólisis y el subsecuente resultado de sus constituyentes: Si una monosa se encuentra es indicación de que 2 moléculas de monosa han creado el disacárido (maltosa). En el caso de la sacarosa se encuentran iguales cantidades de glucosa y fructuosa después del resultado de la hidrólisis. (2) En qué casos aparece la configuración alfa y beta. Esto es de acuerdo al uso de las enzimas alfa y beta glucosidasas. La alfa glucosidasa (maltasa) se obtiene de la avena germinada y la configuración beta es catalizada por la beta glucosidasa (emulsin) de las semillas de la rosácea. (3) Qué monosa tiene el rol de aglucona. (4) En qué ótomo de carbono se forma el enlace entre ambas monosas. Es 1:1, 1:4 o 1:6. (5) Cuál es el tamaño del anillo en ambas monosas. Es piranosa o furnosa.

Solo hay 3 disacáridos en la naturaleza en estado libre: Sacarosa, en el

azúcar de caña, remolacha y bastantes frutas, Lactosa, en la leche y trehalosa en la sangre de algunos insectos. Los otros disacáridos son piedras de edificio en muchos polisacáridos, como la maltosa, que es el producto de la hidrólisis del almidón, la celobiosa de la celulosa, etc.

La estructura de los disacáridos se presenta de la manera siguiente:

a) El caso duando dos monosas son las mismas, ej. Maltosa:

Cuando el almidón es hidrolizado por ócidos o por enzimas (maltasa o diastasa) se obtiene un 80% de maltosa. Está formada por 2 moléculas de alfa glucosa unidas en posición 1:4. La unión carbonilo de la segunda molécula es libre, por lo que la maltosa podría tener configuraciones alfa y beta. La maltosa tiene mutarrotación ( de (alfa)D+ 130° a (alfa)D +112 °). Es un azúcar reductor.

b) Celobiosa es formada por 2 moléculas de glucosa. Sin embargo, el glucónico es beta glucosa, la unión glucosídica es 1: 4. Es una unin beta; la celobiosa es una piedra de construcción para celulosas. Reduce el licor de Fehling y pueden existir ambas en configuración alfa y beta. No existe en la naturaleza en estado libre.

c) El caso de dos monosas idénticas, ambas glucosas que tienen una configuración beta, existe el disacárido gentobiosa:

d) Para terminar esta serie de disacáridos de 2 glucosas solas, éste es un ejemplo de la trehalosa. Es un azúcar no reductor y su unión glucosídica es 1:1. Ambas glucosas tienen configuración alfa. Es producida por un número de hongos y levaduras y se encuentra en la sangre de insectos.

Como ejemplo de los trisacáridos de diferentes monosas, los más importantes son:

e) Dos hexosas, ambas piranosas y son componentes de la lactosa (azúcar de leche) Consiste de glucosa y galactosa. Es la principal azúcar de leche de vaca; reduce el reactivo de Fehling y se hidroliza por emulsín y por la enzima lactasa que es una beta-glucosidasa, y su fórmula estructural es:

.

Existen dos configuraciones, alfa y beta.

f) El más importante disacárido y más ampliamente distribuido en la naturleza es la sacarosa. Se encuentra en estado libre en todas las plantas fotosintéticas y es la principal en la dieta de los animales. Una tercera parte se extrae de la remolacha azucarera y dos terceras partes del azúcar de caña. Está constituída de 2 diferentes monosas, alfa glucosa y beta fructuosa. La primera es una piranosa y la segunda una furanosa. La unión glucosídica es 1:2 entre los dos primeros átomos de carbono. No tiene grupo carbonilo libre y no reduce el reactivo de Fehling; no se combina con el SO2 o con los aminoácidos. La fórmula es la siguiente:

La sacarosa no tiene mutarrotación y es fácilmente cristalizable (diferente a otros azúcares). Es hidrolizable fácilmente en 2 componentes: glucosa y fructuosa, con la ayuda de ácidos débiles o de la enzima invertasa. Esta inversión y la mezcla resultante de los 2 componentes (azúcar invertida) se manifiesta por el signo + de la rotación óptica de la sacarosa; se invierte el signo – de la rotación de la mezcla:

inversión

sacarosa + H2O D(+)-glucosa + D(-) fructuosa

()D = 66.5 ()D = +52.5 ()D =-92

mezcla: ()D = - 20

La miel consiste principalmente de azúcar invertida.

Trisacáridos:

Están compuestos de 3 monosas; sólo 2 se encuentran en estado libre en la naturaleza: la rafinosa, en el jugo de la remolacha azucarera y en las cáscaras de semilla de algodón y la gentianosa, en las raices de gentiana. La rafinosa por hidrólisis da equimolares cantidades de D-glucosa, D-fructuosa y D-galactosa; la hidrólisis enzimática con ayuda del emulsín da sacarosa y galactosa. Con ácidos débiles y la ayuda de la enzima rafinasa se rompe en el disacárido melobiosa y fructuosa. La rafinosa tiene la siguiente estructura:

.

Dulzura de los azúcares:

De todos los azúcares contenidos en los alimentos, la D-fructuosa es la más dulce; sin embargo se compara el grado de dulzura de los diferentes azúcares con la sacarosa. En la Tabla a continuación se presentan los diferentes grados de dulzura:

__________________________________________________________

______ Azucar____ grado de dulzura_______

Sacarosa 100

Fructuosa 173.3

Glucosa 74.3

Jarabe de maiz 30

Melazas 74

Miel 97

Jarabe de sorgo 69

Sacarina 30000 a 50000

Dulcin (Sucrol) 20000

__________________________________________________________

Empleo de los azúcares:

Con más de 2000 tipos de productos, la industria de confitería y pastelería selecciona cuidadosamente los edulcorantes que utiliza, así:

1) Dulzor relativo de los diversos azúcares

2) Grado de solubilidad y cristalización

3) Peso específico de los jarabes

4) Contenido de agua de los azúcares secos

5) Higroscopicidad

6) Flavor específico

7) Cualidades de preservación y propensión hacia la fermentación

8) Peso molecular

9) Presión osmótica

10)Punto de congelación

11)Tendencia hacia el oscurecimiento

La sacarosa es la más soluble de todos los azúcares y produce facilmente soluciones sobresaturadas y es facilmente cristalizable. Esta es una de

las razones para usar azucar invertido y varios almidones en jarabes. Los jarabes de maiz son mejores para prevenir la cristalización.La glucosa se usa para disminuir la solubilidad de la sacarosa y regular su dulzura. La glucosa causa una cristalización más lenta y es menos viscosa. En los jugos de frutas, aun en los menos ácidos, la sacarosa tiende a invertirse dependiendo del pH del jugo, del tiempo y de la temperatura de almacenamiento. En las carnes los productos azucarados se utilizan también para prevenir la decoloración. Los almidones se usan en los productos de salchichonería para prevenir la pérdida de humedad durante la manufactura y también durante el almacenamiento refrigerado. Una de las causas del oscurecimiento (reacción de Maillard) resulta de la combinación de los azúcares con un grupo carbonilo libre y los aminoácidos y le da un color café a los productos y se forma la melanoidina. Si se usan azúcares sin grupo carbonilo libre, esta reacción se evita.

POLISACARIDOS

Clasificación

Los polisacáridos no son dulces; son polímeros de monosas, hexosas o pentosas unidas por uniones glucosídicas. Como otras macromoléculas son principalmente insolubles en agua o en los solventes usuales, y cuando tienen algún grado de solubilidad, forman suspensiones coloidales. Forman largas cadenas de polímeros, como el caso de la celulosa, que pueden ser ramificadas en 2 o 3 dimensiones, como los almidones y las pectinas. Estos polímeros pueden ser hidrolizados a sus monómeros por introducción de una

molécula de agua en la posición de la unión glucosídica. Los polisacáridos que por hidrólisis dan monómeros son homopolisacáridos y comprenden la celulosa, almidón, galactán, mannán, araban, xilán, leván y dextrán. Los heteropolisacáridos por hidrólisis dan 2 o mas monómeros y comprenden: Las pectinas, hemicelulosas, mucílagos y resinas. Los polisacáridos se clasifican en 3 grupos de acuerdo a sus funciones:

a) Esqueléticos: Sirven como estructuras mecánicas en las plantas (celulosa, hemicelulosa, etc.)

b) Nutriente:Que actúan como reservas metabólicas (almidón y glicógeno).

c) Materiales de desecho: Derivados de bacterias y de hongos.

El término DP (promedio del grado de polimerización se usa para estudiar su composición, y es el número promedio de monómeros presentes en un polisacárido. Este se puede calcular de acuerdp a la siguiente fórmula donde w = peso de un componente simple.

Si el polímero es homogéneo, los promedios serán idénticos. Cuando la heterogeneidad es más grande,menor será el valor del número promedio. El peso molecular se determina por medición de viscosidad, por

Ultracentrifugación o por medio de espectroscopía de rayos X.

Celulosa

Es el material estructural de todas las plantas. Ocupa el primer lugar en la naturaleza de todas las sustancias orgánicas; se estima como la mitad del dióxido de carbono en la atmósfera, que es fijada por la celulosa de todo el reino vegetal. Es insoluble excepto en el reactivo de Schweitzer (solución amoniacal de hidróxido de cobre) y es relativamente resistente a la hidrólisis por ácidos diluídos. Si se completa la hidrólisis ácida rinde arriba el 95% de glucosa; si se acetila y después se hidroliza, da celobiosa lo que prueba que el monómero en la celulosa es glucosa en unión beta glucosídica y en las posiciones 1:4. El peso molecular de la celulosa de diferentes fuentes, está en el rango de 100000 a 2 millones

El hombre y los animales carnívoros no pueden digerir la celulosa. Sin embargo, algunos microorganismos y protozoos sí la rompen. La lignina represent entre el 15 y el 30% de la celulosa natural. La celulosa en la madera es xilan, que es un polímero de la D-xilosa unida glicosídicamente 1:4 en cadenas de 20 a 40 unidades.

Almidones

Es el más importante carbonidrato y es un material de reserva en la naturaleza, en casi todas las plantas. Contribuye con más calorías en la dieta humana que cualquier otra sustancia.

La hidrólisis ácida o enzimatica nos da glucosa. El almidón consiste en gránulos de diferentes tamaños y formas, dependiendo de su origen. Contiene 2 tipos de estructura molecular: Amilosa, que es una cadena larga y recta de unidades de glucosa, que reacciona con yodo para dar una coloración azul. Amilopectina, que es una molécula ramificada de un número de amilosas que reaccionan con el yodo para dar un color rojizo.

La acción del yodo sobre los almidones solo presenta un efecto óptico y no un cambio químico. Si se calienta una solución de almidón que contiene una gota de yodo, ésta pierde su color azul y retorna a su color inicial al enfriarse. El almidón de maiz contiene solo 25% de amilosa y el resto es principalmente amilopectina. A la fecha nuevas variedades de maiz se han desarrollado hasta con un 65% de amilosa. La arveja arrugada y el arroz (Oriza glutinosa) contienen en su almidón hasta el 70% de amilosa. La mayor diferencia entre los almidones depende de: a) La relativa proporción de amilosa y amilopectina; b) El grado de polimerización de la amilosa y de la homogeneidad de sus cadenas unitarias y c) La ramificación de la fracción de Amilopectina. Igual que la celulosa, la Amilosa es de cadena recta de monómeros de Glucosa conectada con una unión alfa-glucosídica entre los átomos de carbono 1:4 (unión de Maltosa). El DP de la Amilosa es mucho más pequeño que el de la Celulosa. La Amilosa tiene una estructura helicoidal cuando reacciona con el yodo y las moléculas de yodo se colocan adentro de la hélice (Fig. II).

La Amilopectina tiene un número de cadenas de Amilosa conectadas en uniones 1: 6. (vea fórmulas )

La Amilopectina se representa , en que en cada línea es una amilosa con 20 a 30 moléculas de glucosa y que cada molécula de Amilopectina contiene aproximadamente 40 unidades de Amilosa. También la Amilopectina tiene una estructura helicoidal. En la estructura de la Amilopectina es posible tener grupos hidroxilos libres en los átomos de carbono 2 y 3 y que pueden estar en uniones cruzadas. La Amilopectina y el glicógeno se han encontrado en animales y están compuestos por el mismo monómero de glucosa unidos glucosídicamente en los carbonos 1: 4 (alfa) y ramificados en las uniones alfa-glucosídicas 1: 6.

Enzimas de Almidón

Los polisacáridos como el almidón están disponibles para la transformación metabólica y se rompen en mas pequeñas unidades en sus uniones glucosídicas que es donde se rompen. Hay un número de Las enzimas conocidas que catalizan este rompimiento de los almidones y otras lo hacen por catalización de su biosíntesis.

La Alfa Amilasa es una enzima específica que actúa solamente en la unión 1: 4 que separa las largas moléculas de oligosacáridos del almidón. Industrialmente esta mezcla obtenida por la enzima o por la hidrólisis ácida se llaman Dextrinas o jarabes de almiodón (también jarabes de maiz).

Otra enzima, la Beta Amilasa ataca la molécula de Amilosa y rompe las moléculas de Maltosa en las posiciones 1: 4, llegando al punto ramificado de

la unión 1: 6, en donde su actividad es detenida.

Las moléculas de Maltosa creadas por la Beta Amilasa pueden ahora ser atacadas por la enzima maltasa (Alfa Glucosidasa) y convertida en moléculas de glucosa.

La Fosforilasa desprende las moléculas de glucosa de la Amilosa y también las fosforila. Ha sido aislada de las papas y arvejas. Este paso de la molécula de Amilosa a Glucosa-1-fosfato se conoce como “fosforolisis”. Esta diferencia entre las reacciones catalizadas por la Amilasa y la Fosforilasa es que en la primera se introduce una molécula de agua entre la unión rota glucosídica y durante la fosforolisis 1 molécula de ácido fosfórico se introduce en su lugar.

Manufactura del almidón:

Industrialmente el almidón se produce de tubérculos como las papas y camotes o de cereales como el trigo, maiz, arroz, etc. Se obtiene del 16 al 22% de almidón de las papas. Por mejoras genéticas se puede obtener hasta del 15 al 40%. Las operaciones del proceso son las siguientes: 1). Lavar vigorosamente para remover tierra e impurezas, 2). Desintegración total para abrir todas las células, 3) Lavar nuevamente los gránulos de almidón y separarlos de la pulpa por tamices vibradores. 4) Adición de SO2 para evitar el oscurecimiento causado por la enzima Tirosinasa, 5) Separación de impurezas insolubles de la leche de almidón pasándolos a través de canales en donde se asienta el almidón o por centrifugación, 6) Lavado, blanqueado con SO2 y

Permanganato, 7) secamiento con aire caliente de 30 a 40°C.

Acidos de azúcares y uronidos.

Un número de ácidos de azúcares resultan de la oxidación del grupo carbonilo de las Aldosas, tales como el D-acido glucónico.

Hemicelulosas

Es una cantidad muy grande de polímeros complejos que comprende los poliurónicos ácidos en combinación con xilosas, glucosa, manosa y arabinosa. Están presentes en las plantas con tejidos fibrosos y maderables que se combinan con la celulosa y la lignina para formar las paredes celulares. Las propiedades acídicas se deben a la presencia del D-ácido glucorónico. La mayoría de las gomas y mucílagos pertenecen a esta clase de compuestos. Las gomas de plantas como la goma cherry, goma arábica y la tragacanto se usan extensamente en los productos alimenticios; son sales neutras de complejos ácidos poliurónicos, principalmente el D-glucorónico en combinación con hexosas y pentosas. Los mucílagos, como el agar-agar, son muy conocidos por la propiedad de formar geles y son usados como medio de cultivos y también en muchos alimentos y forman soluciones viscosas y coloidales en agua.

Alta Fructuosa:

Actualmente las bebidas refrescantes se endulzan con sacarosa o con jarabe de maiz de alta fructuosa, por separado o combinados. El jarabe de maiz de alta fructuosa es un edulcorante líquido derivado del maiz, conocido como HFCS; fue aprobado por el FDA y se usa masivamente en Estados Unidos

desde la década de los ’70. El jarabe de maiz de alta fructuosa contiene entre el 45 y el 55% de fructuosa, mientras que el restante corresponde, principalmente, a glucosa. La sacarosa contiene alrededor de un 50% de fructuosa y el otro 50% de glucosa.

El HFCS es fabricado por la industria de molido húmedo de maíz, pasando por una serie de operaciones unitarias, que incluyen dejar el maiz en remojo para suavizar los granos, separaciones físicas de los componentes: almidón, cáscara, proteína y aceite; romper la cadena del almidón a glucosa usando la enzima para invertir la glucosa a fructuosa; remover las impurezas y mezclar la glucosa y la fructuosa para producir el HFCS.

SUSTANCIAS PECTICAS

En Tecnología de Alimentos las pectinas pertenecen al grupo de heteropolisacáridos (sustancias pécticas). Estos llenan el espacio intercelular (lamella) de los tejidos de la planta, especialmente en frutas las pectinas están formadas en grandes cantidades en forma de anchos canales separando las células (Fig. 15).

Como coloide por excelencia, la pectina tiene la propiedad de embeber grandes cantidades de agua. Las sustancias pécticas absorben agua y la transfieren a las células mas fácilmente, que lo que podrían hacerlo por ósmosis las células mismas. El precursor de la pectina se denomina protopectina (pectosa). Esta es insoluble en agua y puede ser observada por el microscopio en el tejido de la planta, usando como colorante rojo de rutenium. La protopectina fue aislada pura del albedo de limón por disolución de la celulosa adherida, con el reactivo de Schweitzer y tratando el complejo de cobre con ácido acético. Cuando los materiales de las plantas ricos en pectina como manzana, (cáscaras y semillas) o cáscaras de cítricos son calentadas con agua acidificada, la protopectina es liberada y es hidrolizada en pectina, que es realmente soluble en agua. Esta misma transformación o hidrólisis se realiza en los tejidos de las plantas durante la maduración de las frutas con la ayuda de la protopectinasa. La pectina es precipitada de las soluciones acuosas con alcohol o acetona y es suspendida como jalea, que vuelve a ser también disuelta en agua. Esta coagulación se debe a la acción de la mezcla de ciertas sales como el sulfato de aluminio con hidróxido de amonio, en donde el hidróxido de aluminio se forma. Las partículas coloidales formadas tienen una carga eléctrica opuesta que el de la pectina (la pectina es un coloide cargado negativamente.

ESTRUCTURA:

La pectina es un coloide reversible de tipo liofílico; sus soluciones hacen rotar la luz polarizada a la derecha. La pectina cruda contiene como impurezas:

Hemicelulosas, pentosans como el araban, galactosans y otros compuestos que pueden ser purificadas por repetidas redisoluciones. La pectina es una larga cadena de moléculas de ácido poligalacturonico con grupos carboxilos parcialmente esterificados con alcohol metílico.

Las pectinas se hidrolizan por ácidos o álcalis o por la acción de enzimas. El primer paso en la hidrólisis es la remoción de un variable número de grupos metoxilos dejando de último una sustancia insoluble en agua que es el ácido poligalacturónico que se llama ácido péctico cuando está completamente libre de grupos metoxilos.

Enzimas pectolíticas:

Las enzimas que catalizan en la descomposición de la pectina son: Pectin estearasa (PE), que cataliza la remoción de los grupos metoxilos de la molécula de pectina ( pectasa), pectinmetoxilasa y pectin metil estearasa. Está presente en los tomates y las frutas cítricas. Muchos hongos la contienen. La actividad óptima de la PE es a pH 7.5.

Policalacturonasa (PG) que cataliza la hidrólisis del ácido poliglacturónico en unidades de acido D-galacturónico (pectinasa, pectolasa y poligalacturonidasa). Su óptima actividad ocurre a pH 3.5 – 4.2 . Esta enzima existe en tomates y levaduras y solo se rompe un 11% de las uniones glucocídicas en ácido péctico y es muy resistente al calor aún después de ser calentada a 100 °C por 15 min. y está todavía activa. La temperatura óptima ocurre a pH de 3.4 a 4.0 a una temperatura entre los 55 a los 60°C.

La protopectinasa existe aparentemente en una mezcla de PE y PG y es suficiente para hidrolizar la protopectina en ácidos pectínicos.

Las levaduras contienen enzimas poligalacturonasas y la preparación industrial de enzimas pectolíticas se manufactura de hongos y se venden bajo los nombres de Pectinol y de Mylase.

LA PECTINA COMO AGENTE GELIFICANTE

El mayor uso de la pectina en los alimentos está basado en su propiedad de formar geles y por esa razón es ampliamente usada en la manufactura de jaleas, mermeladas, gelatinas y productos en envase hermético y procesados térmicamente. Para que la pectina pueda formar un gel, un agente deshidratante deberá estar presente: alcohol o acetona y se usan en la extracción de pectina y durante su manufactura. En la producción de jaleas y gelatinas es el azúcar el agente deshidratante. Para que la formación de gel se realice deben tenerse las condiciones óptimas siguientes: Para una buena gelatina, la relación pectina – ácido – azúcar debe ser mantenida. Se han hecho muchas investigaciones en este campo, ajustando los montos de pectina y acidez con el objeto de ahorrar azúcar.

Un incremento en acidez del 0.1 al 1.7% resulta en un ahorro de cerca del 20% de azúcar. Lo mismo pasa con la pectina: Entre los límites (del 0.5% - 1.5% de contenido de pectina) un alto porcentaje de pectina en la pulpa de la fruta o en el jugo requiere un menor porcentaje de azúcar para formar una gelatina.

No existe una relación directa entre la acidez total y la formación de gel, únicamente hay que mantener el pH entre valores estrictos. El pH de 3.46 cuando se quiere un gel suave y delicado. El gel incrementa su estabilidad a bajos valores de pH (abajo de 3.1 – 3.2) y si se mantiene a más bajo pH la sinéresis ocurre (el gel exuda líquido).

Algunas frutas ricas en pectinas, como las manzanas y cítricos tienen una excelente potencia de gelificación. Otras jaleas hechas de otras frutas pobres en pectina como las fresas y otras berries, requieren que se les adicione pectina comercial.

El número de grupos metoxilos juega un importante papel en la capacidad de que se forme un buen gel. Un total esterificado ácido pectínico (no encontrado en la naturaleza) podría contener teóricamente 16% de grupos metoxilos. Las pectinas naturales contienen desde 9.5 a 11% de grupos metoxilos y desesterificados para alrededor del 8% de éster. Este daría los ácidos pectínicos con los mejores resultados para la preparación de geles.

El grado de metilación no es una propiedad determinante de la propiedad de gelificación de las pectinas y otras cualidades son: el tamaño de la molécula, etc. Las pectinas comerciales se evalúan por grados que se expresan como el número de partes de azúcar que una parte de pectina podría gelificar hasta una firmeza aceptable bajo condiciones estandar que son: pH entre 3.2 a 3.5; 65 a 70% de azúcar y pectina entre los límites de 0.2 a 1.5%. En el comercio las pectinas de 100 hasta 500 grados se venden. También difieren en el tiempo de gelificación, una gelificación rápida empieza alrededor de 85°C y una lenta abajo de 55 °C. La rápida se usa en la manufactura de consercvas para prevenir que la fruta entera o pedazos se asienten en el fondo o se eleven a la superficie del frasco en lugar de estar repartidas uniformemente a través de todo el producto.

Cuando se adiciona un álcali a una papilla de manzanas o de cáscaras cítricas se obtiene una solución muy viscosa rápidamente. Si esta relación progresa a un pH de 7 y luego se para por acidificación a un pH de 3 o 4, parcialmente desesterifica pectinas que se extraen por este método formando unas soluciones viscosas que son muy útiles por su solubilidad en agua y repelentes al aceite.

Las pectinas desesterificadas total o parcialmente forman geles sin o con muy pequeña cantidad de azúcar, con la adición de iones divalentes en forma de sales de calcio (Ca++). Algunas pectinas parcialmente demetoxiladas se llaman pectinas de bajo contenido metoxilo. Son ahora ampliamente usadas en la producción de jaleas de bajas calorías o donde se utiliza muy poca azúcar. Los grados de metoxilación son los siguientes:

a) Completamente metoxilado ácido poligalacturónico forma geles con solo azúcar y el gel es causado por efecto de deshidratación del azúcar.

b) Pectinas de rápida gelación con un grado de metoxilación del 70% o más alto forman geles con la adición de ácido y azúcar y a pH óptimo de 3.0 a 3.4 y a relativa alta temperatura. La resistencia del gel depende del peso molecular y no del grado de metoxilación. A mayor peso molecular más fuerte será el gel.

c) Pectinas de lenta gelación con un grado de metoxilación del 50 – 70%, que forman geles con adición de azúcar y más ácido a un pH óptimo de 2.8 – 3.2 y a baja temperatura. La cantidad de ácido que requiere es aproximadamente proporcional al número de grupos carboxilos libres.

d) Pectinas de bajo metoxilo con un grado de metoxilación bajo 50%. Estas no forman geles con azúcar y ácido pero gelifican en la presencia de iones de calcio y otros cationes polivalentes. El monto de pectina requerida decrece con el grado de metoxilación. La firmeza de estos geles está dependiendo del grado de esterificación y son muy poco afectados por el peso molecular de la pectina.

Una jalea o mermelada puede realizarse sin cocimiento de jugo de fruta, siempre que el producto contenga las proporciones correctas de azúcar, ácido y pectina y mezclada a una temp. de 25°C, esta podrá ser lenta y podrá dar un gel firme. Si la temperatura baja mucho el gel se formará muy despacio y será inadecuado.

Coagulación y estabilidad de la nube: El tecnólogo de alimentos confronta dos problemas:

1) Frecuentemente es importante remover las sustancias pécticas para clarificar los productos como los vinos y jugos clarificados y

2) Se desea mantener partículas insolubles en suspensión y mantener una nubosidad en el caso de jugos naturales de frutas.

Los productos que contienen pectinas y otros polisacáridos son muy difíciles de filtrar. Los vinos y vinagres tienen precipitados y nubosidad no deseable debido a ciertos microorganismos. Los mucílagos deterioran los vinos, causados por el Estreptococus mucilaginosus. La filtración sola es muy tediosa y frecuentemente no

se usa.

Se ha encontrado que los precipitados son complejos polielectrolíticos que contienen glucan, glucomanans y otros polisacáridos que consisten de galactosa, manosa, arabinosa y ácido galacturónico. Estos coloides tienen carga negativa que crean complejos insolubles con otros solubles polielectrolitos pero de carga opuesta y que los hacen precipitar fácilmente por lo que se sugiere que los vinos nubosos o jugos debieran ser tratados por un polímero sintético de carga positiva como la polietilenimina. Similar efecto consiste en tratar líquidos nubosos con enzimas pectolíticas como el pectinol.

Uso de las pectinas en alimentos:

En la manufactura de jaleas, gelatinas, mermeladas y conservas de frutas de todas clases. En los jugos naturales para darle estabilidad de nube, para elevar la viscosidad de los productos de tomate y otros productos similares. Cuando se enlatan frutas sobremaduras, su textura puede estar muy suave y la degradación de la pectina natural puede tener un grado muy avanzado. En muchos casos se usa sales de calcio que crean Ca- pectato en que las células de la fruta aumentan su textura. Por esta misma razón la pectina se usa como estabilizador en la producción de helados. La pectina puede actuar como emulsificador y también forma buenas emulsiones con los aceites para la producción de mayonesa.

Manufactura industrial de pectinas:

En el comercio las pectinas se venden como líquidas o polvos. Se fabrica a

partir de manzanas o de cítricos. Comprende las siguientes operaciones:

1. Preparación del material.

2. Remoción de minerales.

3. Hidrólisis ácida de protopectina y disolución de pectina.

4. Precipitación.

5. Purificación y secado.

ESTADO COLOIDAL

Es considerado como que las partículas de una fase de un tamaño entre 0.1micron y 1 milimicron son dispersadas en otra fase que no tiene diferencia entre esas partículas. Pueeden ser cristalinos, amorfos, gotas de líquido o burbujas de aire. Algunas sustancias, como proteínas, más carbohidratos, y lípidos son utilizados como alimentos de hombres y animales. La Tabla III nos da ejemplos de alimentos de 2 fases.

TABLA III

Partículas medio de tipo de Ejemplo

Dispersadas dispersión coloide

gas líquido espuma Espuma de cerveza, espuma

durante fermentación

líquido líquido emulsión Leche, mayonesa, crema

sólido líquido suspensión Geles, pastas, mermeladas,

soluciones almidonadas

líquido sólido soluciones

sólidas mantequilla, margarina,

chocolate

sólido sólido soluciones

sólidas dulces

Uso de coloides en la industria alimenticia.

Se usan en dispersiones, emulsiones y espumas. Aparecen como dando una fase coloidal cuando es lo suficiente fina dividida. En consecuencia, para crear una suspensión de un alimento sólido, éste debe ser desintegrado en un molino coloidal, y en el caso de emulsiones, en un homogeneizador adecuado

Debemos de considerar que son estabilizadores en una preparación. Frecuentemente controlan la estructura del producto para que tenga la suavidad, más cuerpo o textura deseable. Esto se alcanza con la adición de un hidrocoloide comestible que tiene propiedades gelificantes y que ayuda en la suspensión de sólidos. Los aditivos también tienen la propiedad de incrementar la viscosidad, unir y guardar humedad, afectan la tensión interfacial que son generalmente polímeros cargados que afectan la carga electrostática de las partículas suspendidas. Una corta descripción de los estabilizadores más importantes se da a continuacián:

Sustancias pécticas. Ya indicadas anteriormente.

Alginato de sodio. (Algin) Es la sal sódica del ácido polimanuronico (alginic) es extraído de un alga. Se usa en la fabricación de helados y postres congelados, como estabilizador. Es un estabilizador de espumas en bebidas. Cuando no se use el algin en algunas soluciones ácidas su derivado, con el propilen glicol, puede utilizarse.

Goma Karaya. Es la exudación seca de Sterculia purens un arbol cultivado en la India. Es considerada como polisacárido acetilado de alto peso molecular. Es la menos soluble de los hidrocoloides pero cuando está finamente molida se puede absorber en agua. Se usa como estabilizador de los aderezos franceses, sherbets (helados de hielo) y en donde previene la sinéresis y también la formación de grandes cristales de hielo. Se usa en la manufactura de queso para untar (spread)

Goma Tragacanto. Es un exudado soluble en agua, obtenida de Astragalus gumifer y forma un líquido espeso y viscoso. Contiene D- ácido galacturónico como principal cadena. Se hincha en agua formando geles de alto contenido de agua y es muy útil como estabilizador en pudines, aderezos, mayonesa y helados.

Las gomas Locus bean y la Guar. Se producen de plantas leguminosas. Ambas gomas son galacto-mannans. Estas gomas se hinchan en soluciones frías y no requieren calor para completar su hidratación. Son excelentes aditivos eb aderezos, helados y en productos de panadería.

Carageenins. Extracto es soluble en agua, extraída de una planta del Mar Rojo.Chondrus cryspus. Es un complejo polisacárido compuesto de D-galactopiranosa y también L-galactosa, 2 - ácido ketoglucónico- con unidades de azúcares reductores. Es un polímero cargado negativamente, que reacciona con moléculas de proteína cargadas positivamente, causándoles un rápido incremento en su viscosidad. Se usa en los geles y estabiliza emulsiones y suspensiones.

La gelatina es una proteína que fue usada primeramente como estabilizador pero su uso ha ido decreciendo.

El agar-agar. Es un polisacárido complejo y la carboxi-metil celulosa (CMC) que tiene propiedades excelentes para unir agua y que puede permanecer inalterable para la pasteurización de alta temperatura - corto tiempo .