CICLO:
ASIGNATURA:
REPORTE TEMÁTICO:
ESTUDIANTES:
DOCENTE:
Ing. JORGE TRELLES OLAZABAL
Cutervo – Cajamarca Cajamarca 18 de noviembre del 2013
HIDROLIZADOS DE ALMIDÓN El almidón, preferentemente gelatinizado, se puede hidrolizar tratándolo con ácidos o utilizando enzimas hidrolíticas. De este proceso se obtiene una serie de productos muy comunes en la industria alimentaria que se usan como ingredientes de los alimentos. Los hidrolizados de almidón son productos obtenidos por hidrólisis controlada del almidón; ya se mediante hidrolisis acida (con ácidos), o mediante hidrólisis enzimática (con enzimas). Entre los almidones más frecuentes utilizados para este fin, pueden mencionar a los obtenidos de Maíz, Yuca, Papa, Arroz, Trigo, y otros. Dentro de los productos obtenidos mediante hidrólisis del almidón tenemos a los siguientes:
1. GLUCOSA PURA CRISTALIZADA. Es un polvo fino que se obtiene cuando el almidón se hidroliza lo máximo posible (despolimerización completa del almidón), seguido de una desecación
y posterior cristalización hasta que la glucosa cristalice
conteniendo entre un 85 a 99.5% de glucosa pura según las condiciones de cristalización. Este producto se puede utilizar en alimentos que tengan que ser solubilizados rápidamente ya que esta glucosa es muy soluble. Posee un poder edulcorante del 60% y 70% (base azúcar).
A. PROCESO DE OBTENCIÓN. El proceso de obtención de la glucosa pura cristalizada se presenta en el en la siguiente esquema.
ALMIDÓN
ENZIMAS: α-amilasas, β-amilasas, glucoamilasas.
HIDRÓLISIS Licuefacción Sacarificación
PURIFICACIÓN
JARABE DE GLUCOSA
EVAPORACIÓN
CRISTALIZACIÓN
DEXTROSA (GLUCOSA PURA CRISTALIZADA)
B. USOS EN LAINDUSTRIA ALIMENTARIA. La glucosa pura cristalizada se usa en la industria alimentaria en los siguientes casos:
Elaboración de bebidas (refrescos y jugos).
Productos lácteos.
Elaboración de cerveza para alimentar al fermento.
En muchos embutidos se utiliza por la misma razón: activa a las colonias de bacterias que mejoran el sabor y aumentan la vida útil del embutido.
En bollería y panadería, haciendo que las levaduras actúen de forma más eficaz.
En la elaboración de helados por su especial característica que impide la formación de cristales de hielo. Un helado, por muy bien hecho que esté, al cabo de unos días en el congelador acaba perdiendo su textura original y para evitarlo se usan estabilizantes y dextrosa.
Se usa como conservante que alarga la vida de muchos productos y la de su aspecto.
Así como en especialidades medicinales.
Entre otros.
2. JARABES HIDROLIZADOS 2.1. JARABE DE GLUCOSA. Se obtiene por la hidrólisis enzimática de almidón de distintos productos naturales, tales como de la patata, del maíz, del trigo. Se puede realizar una hidrólisis parcial o total, dando paso a distintos productos. Solución acuosa concentrada y purificada de sacáridos nutritivos obtenidos del almidón y/o la inulina. El jarabe de glucosa tiene un contenido equivalente de dextrosa de menos del 20% m/m (expresado como Dglucosa sobre peso seco), y un contenido total de sólidos de no menos del 70% m/m.
A. PROCESO DE OBTENCIÓN. El proceso por el cual se obtiene la glucosa líquida se llama hidrólisis enzimática. Este proceso se lleva a cabo mediante la reacción de una sustancia, comúnmente sal, y el agua. Esta es una reacción ácido – base y para el caso de la hidrólisis enzimática se realiza mediante un grupo enzimático llamado hidrolasa. Lo que hacen estas enzimas es romper los enlaces por agua.
El jarabe de glucosa es sumamente espeso, con una consistencia parecida a la de la miel, es incoloro y cristalino. . Algunos de los productos de los que se puede obtener la glucosa líquida son: Maíz, Trigo, Papa o patata A estos productos se les puede realizar la hidrólisis de forma parcial o total para obtener distintos productos, entre ellos la glucosa líquida o jarabe de glucosa. Su función básica en la industria alimenticia es la de potenciar el sabor y endulzar al producto al que sea aplicado y, a diferencia del azúcar común, sólo proporciona un grado de dulzor del 40%.
B. USOS DEL JARABE DE GLUCOSA EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA Como se mencionó antes, la función básica de la glucosa líquida o jarabe de glucosa es la de endulzar. Sin embargo tiene otras aplicaciones y se utiliza en diferentes áreas, tales como: ∞
Panadería: la glucosa líquida tiene una función higroscópica, es decir, tiene la capacidad de absorber o ceder humedad. Se utiliza en las masas batidas y fermentadas como conservador.
∞
Repostería: el uso que tiene el jarabe de glucosa en este ramo de la industria alimentaria es como ingrediente de los adornos de azúcar o bombón en pasteles.
∞
Producción de chocolate : se utiliza como edulcorante, aunque por su alto contenido de agua no es tan utilizado.
∞
Elaboración de helados: con la glucosa líquida o jarabe de glucosa se evita que los helados se cristalicen y se potencia su consistencia cremosa. También se utiliza como estabilizante en el proceso de producción de los helados.
∞
Otro uso que el jarabe de glucosa puede tener es como lubricante de moldes para flanes, añadiéndole un poco de agua, para garantizar un mejor deslizamiento de los ingredientes.
Como podemos observar, los usos de la glucosa líquida o jarabe de glucosa en la industria alimentaria van más allá de endulzar los productos .
C. VENTAJAS DE LA GLUCOSA LÍQUIDA EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA Las ventajas que ofrece el uso de glucosa líquida o jarabe de glucosa en la industria alimentaria son: ♠
Es muy resistente a la descomposición.
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Mejores capacidades como edulcorante.
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Garantiza la ausencia de contaminantes que la azúcar en grano puede contener por acumular los sacos en el piso.
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Resiste el ataque de bacterias.
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Requiere de poco tiempo para disolverse.
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Al no tener una textura granulada no requiere de altas temperaturas para manipularla.
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Es fácilmente digerible.
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Potencia el sabor de los productos, por lo que su uso reduce el consumo de azúcares.
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Da una consistencia más suave a los productos.
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Reduce las áreas destinadas al almacenamiento del azúcar contenido en sacos.
2.2. JARABES DE FRUCTOSA Edulcorante obtenido por medio de la conversión enzimática del almidón de maíz, seguido de un proceso de isomeración. Es un jarabe con un dulzor elevado; fermenta por levaduras igual que la sacarosa y es usado en panificación industrial. Jarabe de alta fructosa es cuando la fructosa está en un 55% de fructosa y el resto es glucosa. Realza la brillantez y potencia los sabores de productos lácteos y frutales. Bajo condiciones normales, la fructuosa de alta concentración es 1.72 veces más dulce que la glucosa. Con ese alto grado de dulzura y con la poca energía que genera, es especialmente recomendado por los dietistas. Este
es un diferente endulzador artificial que puede ser absorbido completamente por el cuerpo humano. En el metabolismo del cuerpo humano, la digestión de fructuosa no aumenta los carbohidratos contenidos en la sangre. La fructuosa puede ser fácilmente sintetizada a proteína en el metabolismo del cuerpo. Además, acelera la descomposición de alcohol, por lo tanto disminuye la concentración de alcohol en la sangre. La fructuosa la podemos encontrar en la miel, en varios jugos de frutas, en las fresas y en frutas tales como cerezas, plátanos, peras, piñas, naranjas, etc.
PROCESO DE OBTENCIÓN. El almidón de las materias primas es usualmente producido por maíz, papa, etc. Este es calentado en forma de leche, primero es hidrolizado a dextrina mediante una licuación enzimática (amilasa) y posteriormente hidrolizado a glucosa por medio de la enzima sacarasa (glucoamilasa) El jarabe de glucosa resultante es tamizado por filtración para remover las impurezas, luego es purificado a través de un filtro de carbono para decoloración. Después pasa por un proceso de refiltrado, el jarabe de glucosa es vaporizado por un proceso de concentración. El jarabe de glucosa decolorado y concentrado es llevado dentro de un reactor de isomerización que contiene enzimas isomeraza. Alrededor de la mitad del jarabe de glucosa es isomerizada a fructuosa. Luego el jarabe isomerizado es refinado y concentrado hasta obtener un jarabe de fructuosa con un contenido del 42% de fructuosa. El jarabe de fructuosa al 42% de concentración es separado, para luego ser mezclado con un jarabe de fructuosa al 80-90% de concentración para obtener un jarabe de fructuosa al 55% de concentración.
2.3. JARABES DE GLUCOSA HIDROGENADOS Se producen hidrolizando almidón, y después hidrogenando el jarabe resultante para producir azúcar-alcoholes como el maltitol, el sorbitol, y otros oligo- y polisacáridos hidrogenados; estos carecen de carga calórica y se emplean para los productos light.
3. DEXTRINAS. Técnicamente, las dextrinas son productos de la degradación parcial del almidón, obtenidas por medio de temperatura y/o catalizadores, en un mecanismo de conversión que involucra procesos de ruptura hidrolítica, reorganización de moléculas y repolimerización. Las dextrinas encuentran uso extenso en la industria, debido a su falta de toxicidad y a su precio bajo. (Efsa.europa, 2007). Conversión se favorece almidones de alto contenido de amilopectina debido al alto número de cadenas ramificada. (Efsa.europa, 2007). Las dextrinas por los métodos utilizados en la preparación pueden clasificarse: dextrinas obtenidas por la acción enzimática, particularmente por la acción de amilasas sobre el almidón, las dextrinas cíclicas producidas por la acción de cilcodextina-glucosil-transferasa, dextrinas producidas por hidrolisis acida en medio acuoso y productos preparados por acción de calos o el calor y loa ácidos sobre el almidón. (Efsa.europa, 2007).
A. MALTODEXTRINAS. Son polímeros de dextrosa obtenidos a partir del almidón y tienen una amplia aplicación en la industria alimentaria como escapulantes de sabores y aromas, espesantes o sustitutos de las grasas. Para su elaboración se utiliza una enzima a-amilasa que degrada enlaces a-1,4 del almidón. El papel que desempeñan las enzimas en el proceso es primordial. Su sensibilidad a una amplia gama de factores ambientales, así como la naturaleza del sustrato que utilice, hace difícil la predicción de su comportamiento, por lo que se requiere una cinética enzimática para su aplicación y modelamiento del sistema. Se aplica en embutidos, alimentos infantiles, polvos para helados, bebidas cítricas en polvo, bizcochuelos, alimentos en polvo, alimentos instantáneos, aromas, chocolotes, confituras, panificación y otros. (El Rassi, Z, 1995) El Diagrama 1 muestra el proceso en que pasa grano de arroz para convertirlo en maltodextrinas. Primero ingresan los granos de arroz al molino de martillos (C110) para obtener harina y en el molino de turbina (C120). La harina pulverizada con agua se agrega al reactor (M-130) en una
relación de 1:2 p/p, luego solución de NaOH al 0.5% y se mantuvo 2h a 30°C. (El Rassi, Z, 1995). La mezcla de almidón y ‘gluten’ (suspensión que contiene la proteína extraída) pasa a la centrífuga de orificios de presión (H140) para retirar aproximadamente 90% del ‘gluten’. La mezcla se lava con agua en un hidrociclón (H150), obteniéndose una mezcla de almidón/agua al 50%, la cual ingresa al reactor R-210 junto con la enzima BAN y el ajustador de pH, donde se calienta con calor indirecto. Luego de 2h a 80°C, se inactiva la enzima. Si, el proceso usa reactores a Patm., no hay completa licuefacción y se necesitara un hidrociclón (H-220). (El Rassi, Z, 1995) Si, la solución con maltodextrinas, saliente de H220, tenía coloración crema por la proteína residual, se hace pasar por un filtro de diatomáceas D-230 para retener el ‘flog’ (grumos), se decolora la solución al filtrarla por
carbón activado (D240). La maltodextrina lleva a un secado spray (V250) de donde se elimina la humedad hasta 5% aproximadamente.
B. CICLODEXTRINAS. Las ciclodextrinas se obtienen durante la degradación enzimática del almidón y consisten en una serie de oligosacáridos cíclicos formados por 6 (α), 7 (β) u 8 (γ) unidades de α -D-[1,4] glucosa, que dan lugar a una
estructura molecular toroidal, rígida y con una cavidad interior de volumen específico. (Yalpani M,1985)
Fuente. (Yalpani M,1985) Las ciclodextrinas como materiales polihidroxilados han sido objeto de una amplia variedad de reacciones, siendo el ataque electrofílico al grupo OH el tipo de reacción más estudiado. El estudio de estas distintas reacciones de ciclodextrinas, para la obtención de diferentes derivados, ha sido objeto de numerosas investigaciones. (Yalpani M,1985)
Como consecuencia de que los grupos hidroxilo libres están situados en el exterior de la superficie de los anillos, las ciclodextrinas son hidrófilas y solubles en agua y su solubilidad es el resultado de la capacidad de interacción de dichos grupos hidroxilo con el medio acuoso, siendo mayor para la γ-ciclodextrina y la α-ciclodextrina. (Yalpani M,1985)
Obtención de ciclodextrinas. En la siguiente figura de muestra de manera general un esquema de la producción de ciclodextrinas.
Fuente. Universidad autónoma de Barcelona, España. Usos en la industria alimentaria. Tienen bastante uso en la industria de alimentos principalmente como coadyuvante, o aditivo. En la tabla siguiente se muestra brevemente las aplicaciones de las ciclodextrinas.
Fuente. Universidad autónoma de Barcelona, España. C. DEXTRINAS POR CALOR Y ÁCIDOS EN UNA SOLUCIÓN ACUOSA. Las dextrinas, se fabrican por una hidrólisis parcial del almidón empleando ácidos y calor; entre ellas destacan las pirodextrinas, las dextrinas blancas y las dextrinas amarillas.
Las pirodextrinas. También reciben el nombre de gomas pardas (British gums), que se logran por un calentamiento de 170 a 210ºC durante 7-18 horas; en estas condiciones se propicia una hidrólisis lenta de los enlaces a(1,4) y una reordenación y polimerización de las moléculas producidas, con lo cual se favorece la ramificación a través de nuevos enlaces a(1,6) y b(1,6). En general, la parte que corresponde a las ramas de un almidón representa de 2 a 3%, mientras que en las pirodextrinas llega a ser de 25%. Estos derivados son de peso molecular alto, oscuros, solubles en agua fría, de poca tendencia a la retrogradación y alta resistencia a las enzimas amilolíticas. (Badui, 2006).
Las dextrinas blancas . Se fabrican haciendo reaccionar el almidón con ácidos a una temperatura de 95 a 120ºC, con lo cual se favorece la hidrólisis en lugar de la polimerización; pueden tener distintos colores, viscosidades y solubilidades, de acuerdo con las condiciones de procesamiento. (BADUI, 2006).
Las dextrinas amarillas . Se obtienen también por hidrólisis en condiciones intermedias de temperatura y con menos concentración de ácido que las anteriores. (Badui, 2006).
4. FRUCTOSA CRISTALINA. LA FRUCTOSA La fructosa, como su nombre indica, se encuentra presente en las frutas. También es muy abundante en la miel. Se obtiene industrialmente por isomerización enzimática de la glucosa con el enzima glucosa isomerasa, utilizado generalmente en forma inmovilizada. Dado que la isomerización glucosa - fructosa es un equilibrio, se obtiene una mezcla con, en el mejor de los casos, un 42% de fructosa. Los jarabes mezcla de glucosa y fructosa reciben a veces comercialmente el nombre de "isoglucosa", engañoso e incorrecto. La mezcla de glucosa y fructosa se fracciona por cromatografía a gran escala. La fructosa pura obtenida así se comercializa generalmente como polvo cristalino.
En principio, podría obtenerse un producto semejante (con el 50% de fructosa) por hidrolisis de la sacarosa. Este producto se obtenía de hecho, y se comercializaba con el nombre de "azúcar invertido", hasta el desarrollo de los métodos de producción de fructosa a partir de glucosa, que lo han desplazado
totalmente
desde
el
punto
de
vista
económico.
La fructosa es un azúcar muy interesante para la industria, dado que, aunque su precio es superior al de la glucosa, esto se compensa en parte por su mayor poder edulcorante, superior incluso al de la sacarosa. Además, el dulzor de la fructosa incorpora una nota "fresca", que lo hace particularmente apreciado.
PELIGROS DE LA FRUCTOSA Efectos adversos de la fructosa Caries dental: Igual que el azúcar, la fructosa puede producir caries dental o gingivitis si no se mantiene una higiene bucal correcta.
Obesidad: Algunos estudios relacionan el consumo de alimentos muy ricos en fructosa (como el jarabe de maíz que se añade en algunos alimentos procesados) con la epidemia de la obesidad. El exceso de fructosa se considera más dañino que la glucosa debido a que la fructosa no estimula la producción de insulina (que controla el nivel de azúcar en la sangre) tanto como el azúcar. Puede acarrear problemas de mala circulación, colesterol alto o triglicéridos. Sin embargo, estos efectos van ligados al consumo excesivo de alimentos ricos en fructosa.
Ácido úrico o gota: Las personas con problemas de ácido úrico, hiperuricemia o ataques de gota no deben tomar exceso de fructosa (azúcar de mesa, fructosa, zumos industriales, etc.). Comer demasiada fructosa o azúcar puede elevar los niveles de ácido úrico.
Diabetes descontrolada: El desconocimiento sobre la fructosa puede llevar a descompensaciones de la diabetes si no se controla adecuadamente. Actualmente, la fructosa cristalizada se vende como sustituto del azúcar, aunque no es un uso adecuado. La fructosa es un
tipo de azúcar (monosacárido), que se absorbe más lentamente que la sacarosa o la glucosa. Pero, al ser un azúcar, la fructosa sí que influye sobre los niveles de azúcar en la sangre, y si se consume en exceso, puede producir hiperglucemias y descompensaciones de azúcar en la sangre. A estas personas se les recomienda utilizar la sacarina como el azúcar esporádicamente (ocasionalmente en galletas o pasteles), ya que, al ser más dulce que el azúcar, con menos cantidad de fructosa se consigue el mismo poder endulzante del azúcar. Sin embargo, para utilizar habitualmente, se recomiendan endulzantes sin calorías para uso habitual (p.ej. stevia o sacarina).
FRUCTOSA CRISTALINA ANTECEDENTES: La fructosa pura cristalina, fue permitida por primera vez para uso en alimentación y bebidas hace 20 años, habiendo sido comercializada previamente como suplemento para la salud. La fructosa cristalina pura, ha tenido un efecto insignificante en la composición de carbohidratos en la dieta, debido al pequeño volumen que produce este azúcar en relación con otros almidones, jarabes y edulcorantes naturales y añadidos. Los científicos en alimentación están a favor de la fructosa cristalina pura y los edulcorantes que contienen fructosa, como el HFS, porque poseen propiedades funcionales más allá de su dulzor inherente, el cual aumenta su utilidad en alimentos y bebidas.
PRODUCCION La fructosa cristalina pura es un producto que se obtiene de dos procesos industriales: uno a partir del maíz húmedo molido y sacarosa. En el primero, el almidón de maíz es extraído de la planta y mediante una serie de procesos enzimáticos, la glucosa es transformada en fructosa. En el segundo, a partir de la sacarosa, por hidrólisis
enzimática, se obtiene glucosa y fructosa. En ambos procesos la fructosa es posteriormente cristalizada, secada y molida hasta obtener el tamaño de partícula deseado, y posteriormente es empaquetado. El producto cristalino, es blanco brillante y con una elevada pureza.
FRUCTOSA CRISTALINA Y HFS NO SON LO MISMO La gente, la prensa y algunos científicos, han confundido la fructosa cristalina con el HFS. No son el mismo producto. Mientras que en su mayor parte la fructosa pura cristalina contiene fructosa sola, muchos son sorprendidos de que el HFS, contiene casi las mismas cantidades de glucosa que de fructosa (similar a la sacarosa). La diferencia en la composición es desde el punto de vista químico, significativa y esto hace que existan diferencias en ciertas aplicaciones en alimentación y respuestas fisiológicas específicas. La fructosa y el HFS no son lo mismo. La fructosa es más dulce que la sacarosa, por lo que se necesita menos cantidad para alcanzar el mismo dulzor, ofreciendo menos calorías. La fructosa tiene un índice glicemico bajo y no produce aumento de tensión ni picos de los niveles de glucosa en sangre. La fructosa cristalina pura ofrece numerosos beneficios funcionales cuando es añadida a un amplio rango de alimentos y bebidas, mejorando la estabilidad y el sabor del producto.
BENEFICIOS Dulzor: Fructosa es el edulcorante nutritivo más dulce. Tiene aproximadamente 1.2 veces el dulzor de la sacarosa en muchas aplicaciones alimentarias.
Realzamiento del sabor: Los picos más altos y más bajos de la percepción del dulzor, son anteriores a los de la glucosa y sacarosa, “desenmascarando” sabores frutales y picantes.
Ingredientes sinérgicos: La interacción de la fructosa con otros edulcorantes y almidones produce una sinergia que estimula el
dulzor, el aumento de volumen en bollería y la viscosidad en alimentos y bebidas.
Estabilidad: La fructosa no se hidroliza en condiciones ácidas como hace la sacarosa, por lo que, en el producto final el dulzor y el sabor son estables en largos períodos de almacenamiento.
Solubilidad/resistencia a la cristalización: En su forma cristalina, una vez que está solubilizada en alimentos, la fructosa recristaliza con dificultad. Esta propiedad hace posible el desarrollo de galletas blandas.
Humedad: La fructosa es capaz de retener la humedad tan bien, que puede reemplazar al sorbitol y a la glicerina en algunos alimentos y de este modo mejorar el sabor. Se usa en barras con bajo contenido en agua, tipo Granola.
Oscurecimiento de la Superficie: La reacción química producida entre azúcares reducidos y aminoácidos, produce una agradable superficie marrón, que hace más atractivos los alimentos cocidos y asados. La fructosa es el azúcar simple más altamente reactivo.
Aplicaciones en congelados: La fructosa mantiene la integridad de la fruta congelada, controlando el agua y previniendo el daño que la formación de los cristales del hielo puede producir destruyendo los tejidos frágiles de la fruta.
Índice glicémico / liberación de insulina: El índice glicémico ha sido establecido como un indicador de compatibilidad de los alimentos con las necesidades especiales de las personas con diabetes. La fructosa tiene un índice glicémico bajo y produce una liberación de insulina moderada en relación a la glucosa y a la sacarosa.
Bibliografía.
El Rassi, Z. Carbohydrate Analysis. Journal of Chromatography Library. Vol. 58. Elsevier. New York, USA. 1995.
Yalpani M, Tetrahedron, 41, 2957 (1985).
BADUI D, 2006. Química de los alimentos. Cuarta edición. PEARSON EDUCACIÓN, México.
http://www.efsa.europa.eu/
