Estudio bromatológico de los lípidos

Desde el punto de vista químico, tiene la consideración de lípido todo componente orgánico que incorpora en u estructura algún acido graso. La mayoría de ellos son esteres formados entre los ácidos grasos y un alcohol: glicerol, alcohol alifático de cadena larga, esterol.etc.

Los lípido son destacados componentes estructurales y funcionales de los alimentos. Su presencia incide de modo bastante significativo sobre la calidad de los mismos, incluso cuando se hallan en proporciones reducidas. Los más abundantes se encuentran bajo la forma de triglicéridos, a los que se le suele aplicar las denominaciones de grasa y aceite, según sea solida o liquida a temperatura ambiente. No solo contribuyen a las propiedades sensoriales del sabor, olor y flavor, sino que aportan suavidad a la textura, facilitan la masticabilidad y proporcionan una sensación de saciedad cuando son consumidos.

El organismo humano necesita de estos compuestos químicos para el desarrollo de su vida y las grasas disponibles que lleguen a cada uno de sus células pueden proceder de un origen triple:

a. Movilización de los depósitos grasos.b. Procesos de síntesis internoc. El aporte alimenticio, que suele ser el más relevante.

Desde un punto de vista nutritivo, ofrecen el beneficio adicional funciones importantes.Todo organismo aprovecha las grasas de la dieta para alcanzar los objetivos mas variados:

_Como fuente energética metabólica fácilmente disponible_Como vehiculo de vitaminas liposolubles o de acidos graasos poliinsaturados

esenciales._Para la síntesis de sustancias químicas biológicamente importantes, dentro de un

perfecto equilibrio bioquímico y fisiológico, entre las grasas que llegan a los centros metabolicos y las grasas que son metabolizadas.

Los lípidos alimenticios presentes en nuestras dietas suelen proceder normalmente de los depósitos grasos que animales y plantas acumulan en determinados tejidos.

Las fuentes alimenticias más ricas en lípidos son los aceites vegetales, como los de oliva, soja, girasol o cacahuete, y algunos alimentos de origen animal, como mantequilla y manteca de cerdo.

Este tratamiento como álcalis permite distinguir en las grasas comestibles, y de un modo bastante claro, dos fracciones diferentes, desde un punto de vista analítico.

a. Fraccion saponificable: formada por la sal del acido graso ( jabon) y el alcohol correspondiente que queda libre.

b. Fraccion insaponificable: constituida por aquellos productos que no son afectados por la acción del álcali, tales como esteroles, pigmentos, hidrocarburos, etc. En la practica, la determinación cuantitativa del insaponificable representa un buen metodo analítico para descubrir falsificaciones y adulteraciones de algunas grasas comestibles.

Aunque los lípidos que toman parte en la composición de los alimentos pueden responder a las naturalezas químicas más variadas, sin embargo pueden ser reunidos en tres clases principales:

_ Acidos grasos libres_Triacilgliceroles, también conocidos como triglicéridos._ Fosfolipidos, asimismo denominados fosfolipidos.

Propiedades de interés bromatológico de los ácidos grasos libres

Los ácidos grasos que intervienen en las estructuras químicas de los lípidos alimentarios son ácidos carboxílicos alifáticos. De acuerdo con las recomendaciones de Ginerbra, los átomos de carbono de la cadena molecular se enumeran a partir del carbono que corresponde al grupo carboxilo terminal.

Según la longitud de la cadena carbonada, los ácidos grasos presentes en los lípidos de los alimentos pueden agruparse bajo tres denominaciones:

_De cadena corta, cuando tienen menos de 6 carbonos._De cadena media, cuando tienen entre 6 y 10 carbonos._De cadena larga, cuando tienen más de 12 carbonos.

A su vez, la cadena no polar que acompaña al grupo carboxilo del acido graso puede ser de dos tipos:

_Saturada, bajo tres posibilidades: lineal, ramificada y cíclica._No saturada, con uno (monoenoico) o mas (polienoicos, conjugados y no conjugados)

dobles enlaces.

Con pocas excepciones, la mayoría de las grasas animales y aceites vegetales contienen ácidos grasos de cadena recta y un numero par de átomos de carbono en su molécula, excepto los de bajo peso molecular.

Los ácidos grasos poliinsaturados se caracterizan por tener dos o más dobles enlaces en sus moléculas normalmente separadas por grupos metilenos simples, es decir, sus estructuras corresponden a sistemas 1,4 dienos. Se pueden encontrar en algunas grasas de origen vegetal y con cierta abundancia en los aceites de pescado.

Por su importancia nutricional y biológica destacan entre ellos los siguientes:

El acido linoleico: Abundante en aceites comestibles tales como algodón, girasol, maíz, soja, etc.

El acido alfa linolenico: Contenido en los aceites de algodón, nuez, onagra y soja. Ambos ácidos se consideran esenciales para la alimentación humana, porque nuestras células solo son capaces de sintetizar con un solo doble enlace y los demás ácidos grasos poliinsaturados pueden obtenerlos a partir de algunos de los dos esenciales

El acido gamma linolenico: Mayoritario en los lípidos de hojas verdes y del fitoplanton como en los animales marinos que se alimentan de este.

El acido araquidonico: Presente en el aceite de cacahuete, puede ser sintetizado por el ser humano por elongación del linoleico.

Los ácidos grasos poliinsaturados son necesarios para la biosíntesis de numerosos compuestos de gran significación

biológica: prostaglandinas, leucotrienos, tromboxanos, etc. Por ello, resulta imprescindible que los acidos linoleico y alfa- linolenico sean suministrados con la dieta, pues a partir de ellos el organismo humano puede sintetizar los demás ácidos poliinsaturados, entre ellos el araquidonico, mediante des hidrogenación y elongación.

En los ácidos grasos monoinsaturados es frecuente encontrar el doble enlace en la posición 9-10 de la cadena carbonada, aunque en los procesos de hidrogenación de los aceites se pueden originar alguna isomería de posición, apareciendo los ácidos isooleicos, que tienen el doble enlace en las posiciones 8 y 12. En ocasiones, se pueden encontrar alimentos cuyas grasas contienen algún acido graso con más de un doble enlace, pero dispuesto en forma conjugada; esto sucede cuando el alimento ha sufrido tratamientos con álcalis, que provocan esta transformación de modo irreversible.

Lo lípidos alimentarios presentan una gran variedad de ácidos grasos, las características que presentan cualquier grasa alimentaria vienen determinadas por las propiedades y posibilidades de reacciones de los distintos ácidos grasos que incorporan en su estructura. Tales propiedades se hallan vinculadas unas veces a la longitud de la cadena, como ocurre con el punto

de fusión, y otras veces con la insaturacion, como sucede con la posibilidad de formar isómeros o de oxidarse.

El punto de fusión es una propiedad de gran importancia practica, puesto que determina la consistencia liquida o plástica de la grasa para una temperatura determinada. A medida que se incrementa la longitud de la cadena de un acido graso, se incrementa su punto de fusión. Sin embargo, la presencia de un doble enlace rebaja este punto de fusión para una misma longitud de cadena.

Propiedades de interés bromatológico de los acilgliceroles

Los acilgliceroles, coniderados lípidos neutros porque no llevan cargas, resultan de una esterificación entre una molécula de glicerol y una dos o tres moléculas de acido graso. La mayoría de los lípidos alimenticios proceden de los tejidos de reserva donde predominan los conocidos con el nombre de triacilgliceroles o triglicéridos, alcanzando a veces el 99% de los lípidos totales.

Los triglicéridos naturales son compuestos neutros, que están formados por una molécula de glicerol con sus tres funciones alcohol esterificados por moléculas de ácidos grasos, diferentes en la mayoría de los casos, aunque se pueden encontrar productos que solo contienen dos tipos diferentes y muy raramente aquellos que incorporan uno.

Cuando la proporción relativa de un acido graso concreto resulta superior al 33% de los ácidos grasos totales, significa que existe una importante presencia de triglicéridos esterificados con un solo acido graso.

El número posible de ácidos grasos diferentes, que esterifican cada una de las posiciones del glicerol, Así, con dos ácidos grasos distintos se pueden obtener ocho triglicéridos diferentes, mientras que con tres se consiguen 27.

En las grasas de origen animal se observan grandes variaciones en el patrón de distribución de los ácidos grasos dentro de su posición en el triglicérido, no solo en la grasas de un animal a otro, sino también en las grasas de las distintas partes de un mismo animal. No obstante, suelen presentar un mayor contenido de ácidos saturados en la posición sn-2 que las grasas de origen vegetal.

Los aceites de origen marino, que se caracterizan por su abundancia en ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga, los sitúan de modo preferente en la posición sn-2. La distribución de los ácidos grasos en la posición central san-2, o en las extremas sn-1 y sn-3 de la molécula del glicerol no tiene lugar al azar, si no que se produce de acuerdo con unas reglas específicas, que los científicos definen de acuerdo con varias teorías al respecto. Entre otras cosas, la posición interior, o exterior, de un acido graso( denominado de modo especial los saturados palmítico y esteárico en el triglicérido pueden tener su importancia para el transcurso de los procesos de digestión y absorción en el organismo humano.

Las diferencias que se suelen observar en el comportamiento de las propiedades fisicoquímicas de las grasas alimenticias se justifican por el hecho de corresponder a mezclas de triacilgliceroles diferentes, con una clara repercusión sobre parámetros como puntos de fusión, consistencia, plasticidad o extensibilidad de las grasas comerciales.

Al ser mezclas de diferentes triacilgliceroles, es normal que no presenten un grupo de fusión neto, como el de las sustancias orgánicas cristalinas puras, sino que lo hagan dentro de un rango de temperaturas más o menos amplio. Primeramente aparece un ablandamiento progresivo, que hace fluir a la grasa de modo lento, hasta que a una determinada temperatura alcanza una transparencia total. Por consiguiente, cabe hacer referencia a dos temperaturas específicas: a la que fluyen y a las que se hacen transparentes.

Estas diferencias en las temperaturas de fusión tienen como resultado que productos grasos puedan presentar consistencias muy diversas, relacionadas con sus propiedades texturales. Asi, por debajo de la temperatura en que se inicia la fusión tienen como resultado que los productos grasos puedan presentar consistencias muy diversas, relacionadas con las propiedades texturales. Asi, por debajo de la temperatura en que se inicia la fusión, el sistema alimentario presentara una textura más bien solida, espesa, viscosa, mantecosa, cremosa, etc. En cambio, a una temperatura situada por encima de dicho rango, todos los componentes grasos estarán fundidos y el sistema se encontrara en forma líquida más o menos viscosa. Cuando existen grandes diferencias entre el comienzo y el final de la fusión se dice que la grasa tiene un rango plástico amplio.

En el estado sólido, o cristalino, las moléculas adoptan posiciones rígidas para formar una estructura tridimensional, que se puede repetir sucesivamente. Resulta así un ordenamiento espacial con todas las propiedades de simetría de un cristal que recibe el nombre de red cristalina.

Cuando las grasas de similar composición química presentan semejanzas en sus faces solidas y liquidas, pero difieren en su estado cristalino, resulta lo que se denomina polimorfismo de lípidos. Este polimorfismo y sus propiedades cristalográficas son de verdadera importancia en la formulación de diversos preparados grasos alimenticios, como margarinas, helados y salsas mayonesas.

El fenómeno consiste en la existencia de estructuras cristalinas diferentes de para una misma sustancia, como resultado de algunas variaciones en el empaquetamiento de las moléculas, que dan lugar a tres tipos diferentes:

a. Triclínico: Forma beta, que llevan los planos dispuestos en zigzag y funden a temperaturas elevadas.

b. Rómbico: Forma beta prima, con una disposición alternante en sus planos y presentan puntos de fusión intermedios.

c. Hexagonal: Forma alfa, cuyos planos se distribuyen al azar con total libertad de giro y ofrecen puntos de fusión bajos.

Cuando la grasa cristaliza en forma beta-prima, forma agujas finas de una micra de longitud. Cuando lo hace en forma beta, tienden a formar cristales de 25 a 30 micras, con una textura cremosa y granulosa. Las formas alfa suelen tener apariencia de plaquetas de 5 micras y resultan bastante frágiles. La pauta principal para cristalizar en una u otra forma la marca la composición en ácidos grasos y su distribución dentro del glicérido.

La formación de una forma cristalina será tanto más difícil cuanto más compleja y estable sea la forma polimórfica. De todos modos, en la práctica, las grasas comerciales tienden a comportarse bastante simples, a pesar de que pueden contener mezclas complejas de triacilgliceroles.

En general, las grasas comerciales formadas por un número relativamente escaso de triglicéridos semejantes, evolucionan de modo rápido hacia formas estables, mientras que las que tienen triacilgliceroles muy heterogéneos lo hacen de modo muy lento. Ahí, suelen presentar formas beta los aceites de soja, girasol, oliva, germen de maíz y las mantecas de cerdo y cacao

Además, existen otros factores que también son determinantes de la forma polimórfica que adoptara una grasa neutra cuando cristaliza: pureza, temperatura, velocidad de enfriamiento, presencia de núcleos cirstalinos y tipo de disolvente.

Una grasa plástica puede ser considerada como una fase solida formada por una masa de cristales entrecruzdos (10-30% en la práctica) que alberga una fase liquida. El grado de plasticidad dependerá de lo siguientes factores:

a. La cantidad de sólidos presentes a una temperatura dada, valorado como índice de grasas solidas, pues a mayor proporción de sólidos mas dura será la grasa, pudiendo llegar a ser muy quebradiza.

b. Número y tamaños de los cristales, con una blandura inversamente proporcional al número de cristales pequeños.

c. La viscosidad de la fase liquida.d. La temperatura.

Finalmente, ciertos comportamientos de los triglicéridos se explican porque pueden presentarse en fases con propiedades intermedias entre liquida y cristalina.

En estos casos se tratan de fases mesomorficas, denominadas cristales líquidos, que suelen ser característicos de compuestos típicamente anfifilicos.

Así, por ejemplo, cuando se calienta un compuesto anfifilico, la parte hidrocarbonada no polar se transforma en estado desordenado, similar al estado liquido, y funde antes de que alcance el punto de fusión propiamente dicho de la grasa.

Esto ocurre porque las fuerzas de Van der Waals que existen entre las cadenas de hidrogeno son relativamente débiles comparadas con las fuerzas de los enlaces de hidrogeno que tienen juntos a los grupos carboxílicos polares.

Las estructuras mesomorficas de penden de factores como la concentración y la estructura química del compuesto, del contenido de agua, de la temperatura y la presencia de otros componentes en la mezcla.

Por encima del rango de fusión, el tratamiento térmico provoca en la grasa una serie de fenómenos físicos sucesivos importantes: primero, la grasa comienza a humear( punto de humo), después al incrementarse la temperatura se inflama(punto de inflamación) y acaba por quemarse ( punto de combustión). Estas tres temperaturas son una característica de cada tipo de grasa y tiene gran importancia cuando en la tecnología de elaboración de alimentos resulta necesario algún tratamiento térmico elevado, bien en horno o bien como fritura.

Otros compuestos de interés son los denominados monoacilgliceroles, que también derivan del glicerol pero con un solo OH esterificado con un acido graso, aunque puedan resultar dos tipos de isómeros, según la posición sn del hidroxilo que se esterifique. La interacción entre un triacilglicerol y un exceso de glicerol, en presencia de catalizador alcalino, conduce a una mezcla de monoacilgliceroles, que se suele enriquecer por encima del 90% mediante destilación molecular.

Estos compuestos actúan como agentes tensoactivos no ionicos y la industria alimentaria las emplea como la principal categoría de sustancias emulgentes, pues su consumo representa el 75% del total de las mismas

Una succinilacion de la molécula de monoacilglicerol por el anhídrido sulfhídrico permite obtener un producto anionico, con un cambio drástico del equilibrio hidrofobicidad/ lipofilicidad, que lleva a modificaciones en la solubilidad en agua y otras propiedades funcionales. Se usan como ablandadores de productos de panadería y repostería.

La eficacia de todo agente emulsificante radica en primer lugar en la solubilidad que presenta para cada una de las dos fases del sistema; Esta eficacia viene determinada por el valor de un índice conocido como Balance hidrófilo- lipofilo (BHL). Su conocimiento permite que no solo se pueda elegir en cada caso el agente que más convenga, si no también prever de un modo empírico la eficacia de dicho agente. Para las emulsiones agua/aceite, la estabilidad optima se sitúa en valores BHL próximos a 5 – 6. Fuera de esta zona se incrementa la velocidad de coalescencia de las micelas y la emulsión se desestabiliza.

Propiedades de interés bromatológico de algunos derivados de ácidos grasos

Existen un buen número de compuestos usados como aditivos alimentarios que son esteres de algún acido graso con alcoholes distintos del glicerol:

Derivados del acido láctico. Son esteres de acido esteárico y un dímero de acido láctico, ambos obtenidos por la industria química, aunque sean componentes naturales de algunas materias primas. Los más corrientes son las sales sódica o cálcica del estearoil-2- latilato y su acido libre.

Se encuentran entre los agentes emulsionantes mas hidrófilos y se emplean principalmente en panificación para mejorar las propiedades reologicas de la masa, la textura de la miga y el volumen del pan, así como para prolongar su tiempo de frescura.

Estearatos de propilenglicol. Suelen ser mezclas de mono y di-esteres de acido esteárico con el propano-1,2-diol. Se trata de moléculas menos hidrófilas pues a diferencia del glicerol, solo tienen dos funcione alcohólicas. En los países donde su uso no está autorizado se aplican por los mismos fines que los anteriores: pastelería, repostería y fabricación de galletas.

Tartrato de estearoilo. Compuesto formado por acido estaearico y acido tartarico, que se utiliza como agente emulsionante en repostería, bollería y galletería, así como en la fabricación de sopas deshidratadas.

Derivados de sorbitan. Son compuestos sintéticos que resultan de la reacción de sorbitol anhidro (sorbitan) con algunos de los ácidos grasos siguientes: laurico, palmítico, esteárico y oleico. Se usan como agentes que facilitan la emulsión de agua en aceite, propias de algunas cremas y salsas.

Se aconseja su empleo cuando hay que evitar la retrogradación del almidon y que se mantengan en suspensión las meterias amiláceas, o bien para solubilizar los aromas o repartir los colorantes de modo homogéneo. Se comercializan bajo el nombre de Spans( marca registrada por Atlas Chemical Inc.). En ocasiones interviene en la reacción el oxido de etileno, que aporta a la estructura resultante unas propiedades hidrófilas muy interesantes.

Propiedades de interés bromatológico de los fosfogliceridos

Otro grupo importante de lípidos esta formado por los fosfogliceridos, que aun desempeñan funciones biológicas esenciales para la vida de las células, apenas se hacen notar cuandtitativamente en los alimentos al encontrarse en proporciones reducidas; también se las conoce con el nombre de fosfolipidos o fosfatidos.

Corresponden a estructuras 1,2- diacil esteres del acido 3- glicerolfosforico, enlazados a bases organicas o a otras moléculas, como se indica en su esquema estructural. Algunos de ellos pueden desempeñar, como ingredientes o como aditivos, funciones tecnológicas importantes en la elaboración de algunos alimentos.

Propiedades de interés bromatológico de los esteroles

Formando parte de la fracción insaponificable de las grasas alimenticias se tienen los lípidos denominados esteroles, que se caracterizan por ser sustancias esteroideas en cuya estructura química aparece una agrupación de cuatro anillos especifica del sistema fenantreno, portador de un grupo OH en posición C-3 que le permite estar enlazado a moléculas de ácidos grasos.

Los esteroles contenidos en las grasas de origen vegetal son bastante numerosos y suelen corresponder a derivados 4-metil, 4,4- dimetil y derivado no metilado en C-4. Aquellos que contienen un grupo alfa-metilo en el C-4 se encuentran ampliamente distribuidos entre los aceites vegetales. En algunos de ellos también se han identificados los derivados dimetil, que en ocaciones se presentan con sustituyentes oxigenados, como es el caso del acido oleanico en el aceite de oliva.

Fuente Bibliografica:

Gutierrez, 2000. Capitulo 6. Estudio Bromatologico de los Lipidos. Ciencia Bromatologica Principios generales de los alimentos (pp. 107-123) Editorial Díaz de Santos.