UNIVERSIDAD DE CALDAS FACULTTAD DE INGENIERÍA FACUL I NGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS ASIGNATURA: CIENCIA DE LOS ALIMENTOS II PRÁCTICA No 4: GELES DE PECTINA Y CMC OBJETIVOS Explicar el papel funcional de la pectina propia de las frutas en la formación del gel de pectina. Comprender los cambios que se presentan en los geles con la variación de algunos parámetros en la formulación de la mermelada y del bocadillo. Conocer y aprender el papel funcional de cada ingrediente en la elaboración de mermeladas y bocadillos. • •
•
FUNDAMENTO TEÓRICO Los geles son sustancias semirrígidas y elásticas formadas por soluciones coloidales o soles. El agua, la cual constituye el volumen máximo de la mayoría de los geles, esta inmovilizada en los espacios capilares formados por las molculas del agente gelificante. La estructura de red del agente gelificante atrapa el agua en los intersticios. !a"o condiciones apropiadas un sol coloidal de pectina puede llegar a ser un gel. Las materias primas esenciales de la mayoría de los geles de pectina son la pectina, el az#car, el acido y el agua. La transformación de un gel de una solución acuosa de pectina o C$C se debe a un fenómeno de precipitación. La pectina, separándose separándose del agua por la intervención de una tercera sustancia %azucares o sales metálicas& forma con sus cadenas cadenas macromol macromolecul eculares ares entrelazad entrelazadas as y ligadas ligadas entre ellas ellas una estructura estructura reticular reticular tridimens tridimensiona ionall de fibrillas, que sostiene los sólidos y los líquidos líquidos de la solución. 'sí 'sí se forma el gel, cuya resistencia esta esta dada por la continuidad, compactibilidad compactibilidad y rigidez rigidez de la estructura reticular
PECTINA Las pectinas son (idrocoloides que en solución acuosa presentan propiedades espesantes, estabilizantes estabilizantes y sobre todo gelificantes. )on insolubles en alco(oles y disolventes orgánicos corrientes y parcialmente solubles en "arabes ricos en az#cares. Las molculas de pectina son (idrofílicas debido al gran n#mero de grupos polares en su estructura. 'demás, las molcula molculass contienen contienen abundantes abundantes grupos grupos carboxílico carboxílicoss que las (acen acidas y capaces capaces de formar formar sales. sales. Las pectinas están esterificadas en diferentes grados, con el r esto de los grupos carboxílicos presentes presentes no combinados combinados o combinados para formar sales. 'lgunas propiedades de la pectina son la gelificación en medio menos ácido y en presencia de calcio, el poder espesante y la capacidad de suspensión. La concentración de pectina en el gel final de pectina depende del agua que se evapore por ebullición y de la proporción de az#car a*adida antes de que comience la evaporación. La concentración concentración de pectina requerida para formar un gel varía con la calidad de la misma. +ropiedades de las disoluciones. ' temperatura temperatura ambiente y a su propio p, %-, % -, / 0,-& las pectinas son tanto mas solubles en agua cuanto mayor es su grado de esterificación. esterificación. La viscosidad de la solución depende de1 La concentración y la temperatura, El peso molecular y el grado de esterificación de la pectina,
• •
• •
La presencia de electrolitos en el medio, La dureza del agua, especialmente en las pectinas de ba"o metoxilo.
Las disoluciones de pectina son estables en medio ácido %p1 -,2 a 3,2& incluso a temperaturas elevada4 por el contrario sufren una rápida degradación en medio alcalino. +EC567') 8E 9EL6:6C'C6;7 '
?'+68' 1 son usadas para la fabricación de mermeladas destinadas a ser empacadas en recipientes peque*os %máximo @ Ag.&, ya que la rapidez de gelificación evita que la fruta en trozos flote durante la fase de enfriamiento. Estas pectinas son tambin empleadas para aquellos productos que requieren un valor relativamente alto de p %pB0,/0,2 para D2 de sólidos solubles&. +EC567' 8E 9EL6:6C'C6;7 LE75'1 es usada para mermeladas y geles en general, y para productos que deben ser empacados en recipientes de grandes dimensiones %en este caso es indispensable enfriar la masa a F / F2 GC antes del llenado, y un valor de p por deba"o de 0&.
GRAFICA 1. Cond!on"# d" $"%&!'!(n d" %'# )"!*n'# d" '%*o +"*o,%o. CMC -CARBOIMETILCELULOSA/: La reacción de la celulosa con acido cloroactico en presencia de álcali conduce a la formación de C$C. )us propiedades dependen del grado de sustitución y de polimerización. La C$C es un agente aglutinante y espesante inerte, utilizado en gran cantidad de alimentos como quesos fundidos, mermeladas, "aleas, gelatinas, con el ob"eto de me"orar su consistencia blanda y ayuda a prevenir efectos de cristalización en confitería. A0CAR: El az#car afecta la gelificación de la pectina disminuyendo la actividad de agua y des(idratando las molculas de pectina. La cantidad de az#car utilizada en un gel depende de la calidad y cantidad de pectina
utilizada. Existen dos mtodos para controlar la concentración de az#car en el gel de pectina acabado. La mezcla puede (ervirse (asta un peso predeterminado. Este se calcula en función del peso de az#car combinado con el extracto de pectina de fruta. 'lternativamente puede utilizarse la temperatura de ebullición del gel como índice de la concentración de az#car %atrapado& del gel de pectina. 7ormalmente la concentración de az#car necesaria es del D al D2. Esto significa que la mayoría de geles de pectina se (acen cuando la concentración de azucares es suficiente para elevar el punto de ebullición de la mezcla de @0 GC / @2 GC.
ÁCIDO: El ácido act#a neutralizando los grupos carboxilo de la pectina, por lo que incrementa la tendencia de las molculas de asociarse y por tanto de formar un gel. La formación de geles de pectina normalmente es posible solamente por deba"o de p igual a 0,2. Con forme el p desciende por deba"o de 0,2 la firmeza del gel se incrementa (asta alcanzar un rango optimo de p %-,/0,3&. ' valores de p por deba"o del p óptimo se produce sinresis. Los ácidos, como el vinagre, zumo de limón, acido cítrico, acido tartárico, se adicionan con frecuencia para fabricar geles de pectina. El momento en que se adiciona el acido es otra variable. El acido que esta presente durante la ebullición (idroliza parte del az#car dando lugar a az#car invertido, lo cual ayuda a prevenir la cristalización de la sacarosa en los geles de pectina almacenados. PORCENTAJE ÓPTIMO DE A0UCAR INVERTIDO. La cantidad de az#car invertido en el producto final debe ser siempre menor a la de sacarosa presente. +ara el valor de D2 G!rix el óptimo de inversión esta comprendido entre el - y el -2 del peso total del producto terminado %0 / 3 de los az#cares totales&. Hsando pulpas ácidas la inversión debe ser frenada agregando una sal tampón o buffer, mientras que con pulpas no ácidas debe ser activada con un ácido orgánico. La inversión de la sacarosa, además de la acidez natural de la fruta depende de la duración de la cocción y de la temperatura. ACIDE0 TOTAL Y )2 DE LA MERMELADA. La normal gelificación se obtiene a"ustando el p de la fruta %pulpa o "ugo& entre los límites ya indicados en las gráficas. La acidez total de la mermelada debe ser mantenida lo más constante posible4 esta puede variar entre un máximo de y un mínimo de 0 con un óptimo de 2 . AGUA: La función del agua en un gel de pectina es disolver el acido y el az#car y dispersar la pectina. Existen sustancias en las que las molculas de pectina están modificadas y por lo tanto se pueden producir geles de pectina con poco az#car o sin az#car. Las pectinas mas metiladas precisan az#car para la formación de geles. )in embargo cuanto menos metiladas sean las pectinas menor será la cantidad de az#car necesaria para producir la formación del gel, siempre y cuando (ayan cationes divalentes. 5ales iones forman enlaces iónicos mediante la reacción de un ion divalente con dos grupos carboxilos. La fuerza del gel depende de la pectina y de la concentración del ion divalente. FRUTA: )e emplean frutas enteras, perfectamente en buen estado de madurez que presentan me"or sabor, color y aroma, así como gran riqueza de azucares y pectinas. MERMELADA: La mermelada es un producto pastoso obtenido por la cocción y concentración de una o mas frutas, adecuadamente preparado con edulcorantes, sustancias gelificantes %pectinas& (asta obtener una consistencia característica.
BOCADILLO: El bocadillo es una pasta sólida obtenida por cocción de una mezcla de pulpa de fruta%s& y az#cares. 5radicionalmente en Colombia se prepara el de guayaba, aunque tecnológicamente se puede preparar a partir de cualquier fruta. El bocadillo puede estar moldeado en capas definidas de producto preparado con guayaba de las variedades rosada y blanca. 8ebe tener sabor, aroma, y color característicos y una consistencia que permita cortarse sin perder la forma y textura. 7o debe contener materias extra*as ni mostrar se*ales de revenimiento y su contenido en sólidos solubles totales debe ser F2 I!rix. La guayaba, como las demás frutas, tiene un carácter ácido ya que posee un pB 0,F/ 3,, lo que previene el desarrollo de bacterias patógenas en sus productos. 8urante el proceso de concentración se le calienta a temperaturas superiores a JGC, durante un tiempo de @2 o más minutos y se alcanza un contenido de sólidos solubles totales alrededor de F2 G!rix, lo que lo convierte en un producto estable y que puede considerarse como un alimento de (umedad intermedia. Con*"ndo "n 133 $ d" )%)' +arte comestible %& Calorías 7I 'gua %g& +roteínas %g& 9rasas %g& Carbo(idratos %g& :ibra %g& Cenizas %g&
V'5"d'd V'5"d'd B%'n!' Ro#'d' F2 0D D. .J .@ J.2 -. .F
F2 0D D. .J .@ J.2 -. .F
Con*"ndo "n 133 $ d" )%)'
V'5"d'd B%'n!'
Calcio %mg& :ósforo %mg& ierro %mg&
@2. --. .D .0 .0 .D -3.
V'5"d'd Ro#'d' @F. 0. 0. 3 .2 .0 .D -. H.6.
TABLA 1. Con*"ndo "n 133 $ d" )'5*" !o+"#*6%" d" do# 7'5"d'd"# d" $'8'6' -P#d+ $'9'7'/ -U.I. "# %' '65"7'*5' d" nd'd n*"5n'!on'% ;" "# "% "#)'!o "n*5" 5'8*' )";"<' 8 5'8*' )";"<' d" %'# 9"5n$%%'# d" n#%n' o *6"5!%n' no d" o*5o *)o d" 9"5n$%%'#/.
MATERIALES Y REACTIVOS +ulpa de fruta 'z#car +ectina citrica 'cido cítrico Carboximetilcelulosa ?ecipientes para cocción
+otenciómetro ?efractómetro !alanza analítica 5ermómetro
=M'*"5'% #+n#*5'do )o5 %o# "#*d'n*"# MERMELADA :=?$HL'C6=7 !')6C' $E?$EL'8' +ulpa de fruta %D & 'z#car %3 & +ectina granulada %@ / -,2 & +?=CE86$6E75= !')6C= @. +esar o medir todos los ingredientes -. En un recipiente u olla adecuada colocar la pulpa de fruta y medir el p, corregir el p si es necesario (asta un valor entre -, a 0,3.
0. 'dicionar el 2 del az#car y mezclar (omogneamente. 3. Llevar a fuego lento (asta 3 G !rix. +ara realizar la medición de los solidos solubles sacar un poco de muestra y reservarla (asta que se enfríe y luego (acer la medición. 2. Luego adicionar el 3 del az#car y mezclar (omogneamente, continuar evaporando (asta D3 G !rix D. 'dicionar la mezcla del restante @ de az#car y la pectina, espolvoreando la mezcla lentamente en la mermelada. F. )eguir el proceso de evaporación, el cual se detiene cuando la mezcla alcanza los DF G !rix %aprox. @ minuto&. . ?egistrar la temperatura y el p del producto final %recuerde que el p debe medirse despus de que la mezcla esta fría&. J. 5omar una muestra representativa de cada formulación marcándola y reservarla para la realización de la evaluación y la muestra restante verterla en un vaso desec(able y cubrirla con papel aluminio para su evaluación al día siguiente.
Lo# )'#o# )'5' *o+'5 %' +"dd' d" >B5, #on: %a& )uspenda el suministro de calor. %b& 5ome una muestra de masa en la "eringa expandiendo el mbolo lentamente para que entre suficiente masa, a 0 gramos. %c& )umer"a la "eringa en agua/(ielo . %d& Luego de un par de minutos, seque la (umedad exterior de la "eringa con el papel absorbente. %e& =prima el mbolo para descartar cerca de ,2 gramos de masa que pudo estar en contacto con el agua/(ielo. %f& Coloque el resto de masa de la "eringa en el prisma limpio y seco del refractómetro. %g& Cubra el prisma y lea el valor de I!rix. %(& )i no se (an alcanzado G !rix necesarios de acuerdo al producto, contin#e el suministro de calor a la marmita y repita la secuencia de %a& a %g&. R"!"5d": a medida que se aproxima al valor de I!rix deseado, la variación de estos G!rix es más rápida. E:EC5= 8E 'L9H7') <'?6'C6=7E) E7 L' :=?$HL'C6;7 8E L' $E?$EL'8'1 @. +reparar la formulación básica del producto. )iguiendo el proceso descrito anteriormente. -. C$C1 preparar la formulación básica del producto utilizando en lugar de pectina C$C %2 g&. 0. 2 de az#car1 +reparar la formulación básica del producto utilizando DD,2 g de az#car en lugar de los @00 g. 3. Exceso de pectina1 +reparar la formulación básica del producto utilizando @ g de pectina en lugar de los 2 g.
BOCADILLO :=?$HL'C6=7 !')6C' !=C'86LL= +ulpa de fruta %D & 'z#car %3 & +ectina granulada %@ / -,2 & +?=CE86$6E75= !')6C= )e efect#a el mismo procedimiento que para la mermelada, variando los siguientes parámetros1 )e debe corregir el p de la fruta (asta 0,D antes de iniciar el proceso y detener el proceso a un valor final de F2 G !rix.
EVALUACIÓN DE LOS PRODUCTOS $E868') )H!KE56<') Evaluar los productos elaborados seg#n las diferentes formulaciones de acuerdo a los siguientes atributos1 textura, sabor, olor, color y viscosidad. $E868') 8E +?E:E?E7C6' Evaluar cada producto en función de lo que le gusta de la muestra probada. Htilice la escala (edónica que se expone a continuación. 5enga presente que usted es el "uez y el #nico que puede decidir lo que le gusta.
ESCALA 2EDÓNICA 9usta muc(o 9usta moderadamente 9usta ligeramente 7i gusta ni disgusta 8esagrada ligeramente 8esagrada moderadamente 8esagrada muc(o
F D 2 3 0 -
BIBLIOGRAFIA C=?8=!', K.'. @J2. Estudio especial de la 9uayaba, ?evista 'grícola Esso, Hniversidad 7acional =ct., pp 0/@@. $'EC', 9. @J2. Evaluación )ensorial en el Control de Calidad de los 'limentos +rocesados. Hniversidad 7acional de Colombia, !ogotá pp.F@/F-. K'C=!)E7 !., @J2. andboo for fruit processing industry. Copen(agen +ectic :actory
