Lípidos | UASLP Facultad de Ciencias Químicas . Ciencia de los alimentos
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Contenido

 Lípidos
1. Sistemas alimentarios relacionados
2.1. Diferencia entre grasas y aceites
2. Propiedades funcionales de las grasas y aceites
3.2. Untabilidad
3.3. Capacidad emulsionante y emulsificante
3. Poder odorizante
3. Manufactura de grasas y aceites
 Extracción
6. Refinación
 Tratamientos de modificación
7. Hidrogenación
8. Transesterificación

9. Templado
10. Fraccionado
 Grasas para horneo y fritura
6.11. Margarinas
6.12. Minarinas
6.13. Aceites
6. Grasas especiales
7.1 Grasas reducidas (Salatrim
7.1 Aceites omega
7. Reacciones deteriorativas (Desarrollo y control
8.16. Lipólisis
8.17. Auto oxidación
8.18. Oxidación biológica
8.19. Reversión
8.20. Antioxidantes

LIPIDOS
Los lípidos constituyen un grupo heterogéneo de compuestos organicos, constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno, también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno, que tienen como característica principal el ser hidrofóbicas o insolubles en agua ysolubles en solventes organicos como hexano, benceno, cloroformo, metanol, etc. Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, como reserva energética (triglicéridos), estructural (bicapa lipídica) y reguladora (esteroides).

Sistemas alimentarios relacionados
Los lípidos de los alimentos exhiben propiedades físicas y químicas singulares. Su composición, su estructura cristalina, sus propiedades de fusión y capacidad de asociación con el agua y otras moléculas no lipídicas ofrecen especial importancia en relación con sus propiedades funcionales en numerosos alimentos. En los alimentos existen fundamentalmente tres tipos de lípidos:
* Grasas o aceites (también llamados triglicéridos o triacilglicéridos)
* Fosfolípidos
* Esteres de colesterol, que muestran un componente común: los acidos grasos (Cuya estructura se muestra en la FIG 1).
Dependiendo de su estructura química, los acidos grasos se clasifican en: a)Saturados: aquellos en los que sus atomos de carbono tienen todos sus lugares de unión saturados por atomos de hidrógeno (FIG 2). b)Insaturados: aquellos en los que sus atomos de carbono presentan uno mas dobles enlaces entre ellos mismos (FIG 3).

Diferencia entre grasas y aceites
Los ésteres del glicerol y los acidos grasos han sido tradicionalmente denominados grasas y aceites. La distinción entre grasas y aceite se hace exclusivamente por el estado sólido y líquido en que se encuentran respectivamente a temperatura ambiente. Las grasas a temperatura ambiente sonsólidas ya que estan compuestas principalmente por acidos grasos saturados, que poseen una temperatura de fusión mas alta que la ambiental. Por el contrario, los aceites a temperatura ambiente son líquidos debido a la una gran proporción de acidos grasos insaturados que contienen.
Propiedades funcionales de las grasas y aceites
Muchas de las aplicaciones técnicas de las grasas y sus usos como productos comestibles, dependen de sus características aportadas a sus diferentes propiedades. Las propiedades físicas mas importantes son las relacionadas con los cambios de fase sólido-líquido y líquido-sólido en los procesos de fusión y solidificación.

Untabilidad
Una de las características mas notables de los aceites y especialmente de las grasas es su untabilidad. En general, la viscosidad de las grasas disminuye con un aumento de su grado de instauración; pero los que contienen acidos grasos de bajo peso molecular son algo menos viscosos que aquellos cuyo grado de saturación es equivalente, pero contienen solamente acidos de elevado peso molecular. Puesto que la viscosidad de un aceite o grasa esta afectada por su grado de insaturación, puede aumentar ligeramente con la hidrogenación; por ejemplo las mantecas duras funden en un intervalo estrecho de temperatura debido a que sus triglicéridos son principalmente POSt, StOSt y POP, ésta fusión abrupta, que tiene lugar a la temperatura en la boca las hace apropiadas para los recubrimientos de repostería, por ejemplo. La consistencia de las grasas en general, estadeterminada por varios factores como son: la proporción de sólidos presentes, el numero, tamaño y tipo de cristales, la viscosidad del líquido determinada por el grado de insaturaciones presentes, el tratamiento térmico y el trabajo mecanico a la que se ven sometidas.

Capacidad emulsionante y emulsificante
En la industria alimentaria es frecuente el empleo de emulgentes para estabilizar mezclas, la acción de estos agentes se debe a su estructura química, que tienen un grupo afín al agua y otro a la grasa y tienen la propiedad de reducir la tensión superfacial de dos líquidos inmiscibles entre sí; pero siempre predomina una de las dos: son un poco mas hidrosolubles que liposolubles o viceversa, lo que causa que existan dos clases de emulsiones (FIG 4): a) De aceite en agua, cuando la fase continua es el agua y las gotas de aceite estan dispersas, como los helados, mayonesas, etc. b) De agua en aceite, como la margarina o mantequilla, donde las gotas de agua se distribuyen en la fase continua del aceite.. Los monoglicéridos y diacilglicéridos constituyen los emulsificantes de mas uso ya que son mas estables y efectivos; son lipofílicos, no iónicos y elaborados por esterificación o alcohólisis de grasas y aceites comestibles o acidos grasos con glicerol en presencia de un catalizador. Adicionalmente en el mercado se encuentran compuestos emulsionantes como esteres de propilenglicol, derivados de acido lactico, esteres del sorbitol, entre otros.
Manufactura de grasas y aceites
Las grasas  y los aceites de usocomercial en alimentos provienen de diferentes  fuentes, donde después de procesos de extracción de los tejidos adiposos de animales y los granos de oleaginosas, por medio de prensado o por diferentes solventes se obtiene los aceites de consumo. Debido a que los aceites contienes impurezas, éstas deben ser eliminadas y así conseguir mejores propiedades  organolépticas.

Extracción
Para extraer el aceite es preciso romper las células vegetales o animales mediante trituración y después aislar la parte grasa (aceite) de los otros componentes de las semillas o frutos. Los pasos mas usados para la extracción son: a)triturado: se lleva a cabo mediante rodillos o muelas, hasta obtener una pasta homogénea. b)prensado: mediante diversos dispositivos mecanicos, se aplica presión a la pasta de semillas o frutos triturados hasta exprimir el aceite que contiene. Puede hacerse en caliente o en frío. Al hacerlo en caliente se obtiene mas aceite, pero se destruye una parte mas o menos importante de vitaminas y fitosteroles que forman parte del aceite. En el prensado en frío la pasta se exprime a temperatura ambiente, se obtiene menos cantidad de aceite, pero mas rico en sustancias insaponificables, como vitaminas y los fitosteroles a los que debe su sabor y muchas de sus propiedades medicinales. c)extracción con disolvente: el residuo que queda después de aplicar presión a la pasta contiene todavía de un 10% a un 20% de aceite y se puede aprovechar mediante tratamiento con disolventes como cloruro de etileno, exano, etc
RefinaciónComo consecuencia de someter un aceite a estos procesos fisicoquímicos de presión, calentamiento y aplicación de disolventes, se forman impurezas y sustancias que comunican un sabor indeseable, como los acidos grasos libres; cuanto mas se fuerza la extracción del aceite por presión y calor, mas acidos libres contiene y mas necesario se hace refinarlo con el fin de reducir su grado de acidez, hacerlos mas suaves y neutros y eliminar del aceite componentes que no sean grasa. Consta de las siguientes fases: 1)Desgomado mediante acido cítrico o fosfórico eliminando hidratos de carbono, proteínas, resinas y fosfolípidos considerados industrialmente como impurezas. 2)Neutralización para eliminar los acidos grasos libres responsables de la acidez del aceite, se logra añadiendo sosa caustica, que forma jabones al saponificarse con los acidos grasos libres y que se eliminan mediante centrifugación. 3)Blanqueado mediante la aplicación de arcilla o carbón, así se eliminan los carotenoides, los minerales como el hierro y el cobre.

Tratamientos de modificación
Hidrogenación
La hidrogenación es el proceso por el cual un aceite se convierte en una grasa, es decir, mediante el que se endurece. Este importante proceso ha dado por resultado un considerable aumento en la utilización de aceites vegetales endurecidos a expensas de grasas de origen animal. La hidrogenación procede a una velocidad razonablemente rapida sólo en presencia de un catalizador como el níquel, donde se agita el aceite y se bombea el gas hidrógeno. Elaceite se calienta para iniciar la reacción. Después de la hidrogenación, se enfría el aceite y se filtra para remover el níquel que se vuelve a utilizar.
Transesterificación
La transesterificacion consiste en hacer reaccionar una grasa o una mezcla de acidos grasos y glicerol, de esta forma se produce el intercambio o redistribución de los acidos grasos en las distintas posiciones de la glicerina, con lo cual se modifica la composición y las propiedades de las grasas. Así se modifica el comportamiento de la grasa frente a la fusión, sin que cambie la naturaleza de sus acidos grasos. El intercambio de los acidos puede producirse al azar o mediante técnicas que consiguen cierto grado de selección de los acidos, en función de su insaturación o de la longitud de la cadena carbonada. Originalmente la transesterificación se llevaba a cabo calentando la grasa a temperaturas hasta de 250 °C durante varias horas, pero esto, ademas de provocar reacciones secundarias de polimerización y de descomposición muy indeseable, tiene el inconveniente del largo tiempo que se requiere. Posteriormente se han desarrollado varios catalizadores donde los mas empleados son cinc, estaño, acido sulfúrico, hidróxido de sodio y monóxido de sodio; que es el mas común y se utiliza generalmente a temperaturas de 50 a 120°C en una concentración de 0.05 a 0.5%, y se requiere un tiempo maximo de reacción de dos horas.
Templado
Los triglicéridos presentan polimorfismo, lo cual significa que un mismo triglicérido puede tener formas cristalinasdiferentes en función de su composición y de las condiciones de cristalización a las que ha sido sometido, a lo que se refiere el templado o temperado, el tiempo y temperatura necesarios para favorecer la formación de un tipo de cristal sobre otro. Las formas polimórficas mas importantes en las grasas neutras son la forma α que son los cristales mas pequeños, originan un cristal liso pero inestable. La forma β' que forma cristales en un sistema rómbico que tienen un tamaño medio, y generalmente son los deseados para las margarinas o chocolates, por ejemplo, ya que proporcionan una textura lisa, son bastante estables y aseguran la plasticidad del producto. Y la forma β, donde sus cristales son los de mayor tamaño granulados, y generalmente indeseables. (Su disposición estructural en relación a la forma β se muestra en la FIG 5). El que una grasa u otra se presente en la naturaleza o en la industria en forma β’ o β depende del grado de heteogeneidad de la misma y de las condiciones a las que se someta, por ejemplo ambas formas se consiguen previa fusión completa de la grasa y posterior enfriamiento de la misma sin agitación.
Fraccionado
El fraccionamiento o separación controlada de las fracciones de aciete-grasa a bajas temperaturas (fraccionamiento en seco) o utilizando disolventes (fraccionamiento con disolventes), donde no se dan cambios en la naturaleza química de los acidos grasos. Al enfriar la grasa de manera lenta, los triglicéridos de alto punto de fusión cristalizan de forma selectiva y se puedenseparar fraccionadamente. La actual superproducción de grasas de origen animal ha hecho que éstas se sometan a tranesterificación, hidrogenación y/o fraccionamiento y sean destinadas en proporción creciente a la elaboración de margarinas.
Grasas para horneo y fritura
A raíz del proceso de la fritura las grasas sufren diversos cambios físicos y químicos como el incremento de la viscosidad y del contenido en acidos grasos libres, el desarrollo de un color oscuro, el descenso del índice de yodo y la tensión superficial.
Margarinas
La margarina es una grasa semisólida con aspecto similar a la mantequilla pero mas untable. Las margarinas deben tener una cierta estructura cristalina para mantener una consistencia semisólida a temperatura ambiente, se requiere que se derritan rapidamente a la temperatura corporal. El acido oleico se derrite a 16 °C, mientras que el acido elaidico se derrite a 44 °C, por lo que la presencia de algunos isómeros en trans puede elevar considerablemente el punto de fusión y la estabilidad de un producto. Ademas de la hidrogenación parcial, la consistencia adecuada de una margarina puede conseguirse mezclando grasas duras y blandas.
Minarinas
La minarina es una emulsión líquida o plastica tipo agua en aceite que se diferencia de las margarinas por tener un valor energético mucho mas bajo debido a una menor cantidad de materia grasa (40% aprox), en las que predominan los acidos grasos insaturados y una mayor proporción de minerales (FIG 6).
Aceites
El principal uso del aceite en lacocina es la fritura, donde funciona como medio transmisor de calor y aporta sabor y textura a los alimentos. Uno de los requisitos del aceite de cocina es que sea estable en las condiciones verdaderamente extremas de fritura por inmersión, esto es, altas temperaturas y humedad. En general, en la fritura el aceite debe mantenerse a una temperatura maxima de 180 °C. Si se fríen los alimentos a una temperatura demasiado baja, éstos atrapan mas grasa. El agua, que es aportada por los alimentos que se fríen en el aceite, aumenta la disociación de los acidos grasos que se produce durante el calentamiento. La hidrólisis genera un aceite de baja calidad con un color mas oscuro y un sabor alterado. Durante el calentamiento, los aceites también polimerizan, generando un aceite viscoso que se absorbe facilmente por los alimentos y que genera un producto grasiento. Cuanto mas saturados (sólidos) sean los aceites, mas estables son frente a la disociación oxidativa e hidrolítica, y menos facil es que polimericen. Los aceites ricos en acido linolénico, como el de soja y el de canola, son particularmente susceptibles de sufrir estos cambios indeseables.
Grasas especiales
Partiendo de lípidos se elaboran sustitutos de la grasa como simplesse, olestra, salatrim con un mínimo aporte energético pero con sabor y textura similar a la grasa.
Grasas reducidas (Salatrim
Salatrim es el nombre genérico de una familia de triglicéridos que constan de una mezcla que contiene por lo menor un acido graso de cadena corta (C2:0, C3:0 oC4:0) y por lo menos un acido graso de cadena larga (C18:0, acido estearico) adjunto al azar a la estructura del glicerol. Debido a que los acidos grasos de cadena corta tienen un valor calórico menor que los acidos grasos de cadena larga y porque el acido estearico no se absorbe completamente, el valor calórico para Salatrim es de sólo 55% o 5/9 del valor de las grasas convencionales, pero pierde sus propiedades con el calor, por lo que no se puede emplear para cocinar o freír.
Aceites omega
Los aceites omega 3 y omega 6 son consideradas grasas esenciales y se encuentran principalmente en las verduras con hojas verdes, los frutos secos y semillas, y el pescado. Son importantes para el crecimiento, la fecundidad, el funcionamiento renal, la inmunidad, y para tener un corazón, arterias, piel, y articulaciones sanos. Los acidos grasos omega 3 son las llamadas grasas insaturadas. Los acidos grasos Omega 3 se encuentran en pequeñas cantidades en algunos aceites vegetales, pero su fuente principal son los animales marinos (pescado azul y marisco) y en menor medida, las nueces. Los principales acidos grasos omega 3 son el acido linoleico, el eicosapentaenoico (EPA) y el docosahexaenoico (DHA). En cuanto a los acidos grasos omega 6, el organismo necesita de éstos para funciones como la formación de membranas celulares, la formación de hormonas, el correcto funcionamiento del sistema inmunológico, la correcta formación de la retina y el funcionamiento de las neuronas y las transmisiones químicas. En general laingestión de alimentos ricos en acidos omega-6 bajan el nivel de los triglicéridos, disminuyendo también el colesterol, previene la formación de coagulos en las arterias al impedir la agregación plaquetaria y disminuye levemente la presión arterial.
Reacciones deteriorativas (Desarrollo y control
Las grasas y los aceites pueden sufrir diferentes transformaciones que ademas de reducir el valor nutritivo del alimento producen compuestos volatiles que imparten olores y sabores desagradables; esto se debe a que el enlace ester de los acilgliceridos es susceptible a la hidrólisis química y enzimatica, y a que los acidos grasos insaturados son sensibles a reacciones de oxidación. El grado de deterioro depende del tipo de grasa o aceite; los que mas facilmente se afectan son los de origen marino, seguidos por los aceites vegetales y finalmente por las grasas animales.
Lipólisis
Mediante esta reacción, catalizada por las enzimas lipoliticas llamadas lipasas, y por efecto de las altas temperaturas, se liberan acidos grasos de los triacilgliceridos y de los fosfolipidos. La lipólisis se puede efectuar en condiciones de actividad acuosa muy baja. La hidrólisis de los acilgliceridos no solo se efectúa por acción enzimatica; también la provocan las altas temperaturas en presencia de agua, como ocurre durante el freído de los alimentos.
Auto oxidación
Esta transformación es una de las mas comunes de los alimentos que contienen grasas y otras sustancias insaturadas; consiste principalmente en la oxidación de los acidos grasoscon dobles ligaduras, pero se llega a efectuar con otras sustancias de interés biológico, como la vitamina A. Recibe el nombre de autoxidación pues el mecanismo genera compuestos que a su vez mantienen y aceleran la reacción; entre los productos sintetizados se encuentran algunos de peso molecular bajo que confieren el olor característico a las grasas oxidadas. La autoxidación se ve favorecida a medida que se incrementa la concentración de acidos grasos insaturados, esto indica que los mas insaturados necesitan menos tiempo para absorber la misma cantidad de gas, y por consiguiente, se oxidan mas rapido. Las grasas y los aceites con mayor índice de yodo se deterioran mas facilmente, de ahí la importancia de la hidrogenación para estabilizarlos. Se pueden distinguir tres tipos de reacciones: 1) Iniciación: que dan lugar a la formación de radicales libres a partir de acidos grasos no saturados o de peróxidos lipídicos (también llamados hidroperóxidos). 2) Propagación: Que se caracterizan por una cierta acumulación de peróxidos lipidicos, estas reacciones constituyen la etapa de oxidación de los lípidos no saturados por el oxigeno gaseoso y necesitan la intervención de radicales libres. 3) Paralización: En las cuales los radicales libres se asocian para dar compuestos no radicales, estos radicales libres provienen en gran parte de la descomposición de peróxidos lipidicos, que son sustancias muy inestables y reactivas. Los tres grupos de reacciones se desarrollan simultaneamente.
Oxidación biológica
La mayorparte de la degradación de los acidos grasos en los seres vivos se produce mediante la β-oxidación, un proceso mitocondrial que comporta la oxidación escalonada y la eliminación de fragmentos de dos carbonos en forma de Acetil-CoA, donde ésta entra en el ciclo del acido cítrico donde se oxida a CO2. El procesamiento de los acidos grasos insaturados intervienen otras enzimas como la enoil-CoA isomerasa y la 2 -dienoil-CoA reductasa de manera que el acido graso insaturado inicial se convierta también en Acetil-CoA y entre al ciclo de Krebs. Cuando la oxidación de la Acetil-CoA a través del ciclo del acido cítrico esta limitada, la Acetil-CoA se utiliza para sintetizar cuerpos cetónicos, sustratos energéticos para algunos órganos como el cerebro en casos de inanición.
Reversión
La 'reversión de sabor' es otro proceso de deterioro oxidativo de gran importancia en algunos aceites vegetales, tales como el de soja. El aceite de soja recién refinado es practicamente insípido. Sin embargo, si se le almacena bajo condiciones inadecuadas (amplia exposición al aire, alta temperatura), pronto se generan sabores que van desde el 'sabor a frijol' hasta el 'sabor a pescado'. El término 'reversión' alude a que el aceite refinado retrocede a su forma cruda. Esta designación es incorrecta, ya que el sabor 'revertido' se debe a compuestos recién formados y que no tienen relación alguna con los componentes generadores de sabor en el aceite crudo. La reversión del sabor se debe generalmente a la autooxidación del acido linoleico.Es característico, por consiguiente, en los aceites con un contenido relativamente alto de acidos no saturados (semilla de lino, soja, colza).
Antioxidantes
Los antioxidantes son sustancias que pueden retrasar el comienzo o reducir la velocidad de oxidación de las sustancias autooxidantes. Los principales antioxidantes liposolubles utilizados en alimentos son fenoles, monohídricos o polihídricos con diversos sustituyentes en el anillo. (FIG 7) Para que su eficacia sea maxima, los antioxidantes primarios suelen utilizar en combinación con otros antioxidantes fenólicos o con diversos agentes secuestradores de metales. Para que cierta sustancia retrase la reacción de autooxidación, es necesario que inhiba la formación de radicales libres en la fase de iniciación o si interrumpe la cadena de propagación de radicales libres.

ANEXOS

BIBLIOGRAFÍA

* Rodríguez, R. V.; Magro E.S.; 2008. Bases de la alimentación humana. 1° edición. Editor Netbiblo. España. Pags: 113, 199-209
* Fennema O.R. 2000. Química de los alimentos. 2° edición. Editorial Reverte. España. Pags.: 270-371
* Mathews, VanHolde, Ahern. 200 Bioquímica. 3° edicion. Editorial Pearson Addison Wesley. España. Pags.: 716-723

* https://es.scribd.com/doc/15487595/Lipidos-en-Alimentos-bromatologia

* https://www.slideshare.net/dicoello/estabilizadores-modificadores-de-textura-y-preservantes

* https://www.slideshare.net/janoac/proceso-d-extraccion-de-aceites

* https://www.alimentariaonline.com/media/MA024_susgra2.pdf