Interesterificación de grasas

En la industria alimentaria y la bioquímica , la interesterificación (IE) es un proceso que reorganiza los ácidos grasos de un producto graso , generalmente una mezcla de triglicéridos . El proceso implica la ruptura y reformación de los enlaces éster C–O–C que conectan las cadenas de ácidos grasos con los centros de glicerol de las moléculas de grasa. Las reacciones involucran catalizadores, ya sean químicos inorgánicos ( interesterificación química , CIE) o enzimas ( interesterificación enzimática , EIE). ^{[ 1 ]}

Este proceso se utiliza normalmente para ajustar las características físicas de la grasa, como el punto de fusión y la plasticidad , para usos específicos. Se puede utilizar, por ejemplo, para convertir aceites en productos sólidos o semisólidos combinándolos con otras grasas sólidas. También se puede utilizar para evitar la separación de fracciones sólidas en el aceite de palma y las grasas láuricas , ^{[ 2 ]} o ralentizar la rancidez , o para crear aceites más adecuados para freír .

A diferencia de la hidrogenación , la interesterificación generalmente conserva la distribución original de ácidos grasos en el producto y, por lo tanto, se espera que preserve sus atributos nutricionales y para la salud. Sin embargo, la hidrogenación y otras técnicas aún pueden aplicarse a las grasas de partida o a los productos de la interesterificación, y estos últimos pueden mezclarse con otras grasas. Además, algunos de los nuevos triglicéridos producidos por la interesterificación pueden fraccionarse (separarse) mediante cristalización controlada . ^{[ 3 ]}

Las grasas interesterificadas se utilizan en muchos productos alimenticios industriales, incluyendo galletas , crackers , bizcochos, pasteles y glaseados , sustitutos de la grasa láctea , masa para tartas, palomitas de maíz , pan plano y tortillas . ^{[ 4 ]}

Normalmente, la materia prima (producto inicial) es una mezcla de dos o más aceites.

En particular, el aceite vegetal insaturado puede interesterificarse con una versión totalmente hidrogenada del mismo, como se muestra en la ilustración de la derecha. Este procedimiento produce menos grasas saturadas sin generar las grasas trans que se producirían con la hidrogenación parcial. ^{[ 3 ]} La reacción no se completa y el producto será una mezcla de triglicéridos con diferentes grados de saturación.

En principio, cuando se aplica interesterificación a dos triglicéridos puros, cada uno con tres ácidos grasos idénticos (AAA y BBB), el resultado podría contener seis triglicéridos diferentes (AAA, AAB, ABA, ABB, BAB y BBB). El número es 6, en lugar de 2 × ³ = 8, debido a la simetría de la estructura del glicerol. ^{[ 5 ]} El número es mucho mayor si la materia prima tiene tres o más ácidos grasos distintos.

En la denominada interesterificación química, el catalizador es un compuesto inorgánico como el metóxido de sodio . La reacción se lleva a cabo a altas temperaturas y genera tres subproductos : jabones de sodio , ésteres metílicos de ácidos grasos y monoglicéridos , además de las grasas interesterificadas. ^{[ 6 ]}

La interesterificación enzimática (IE) utiliza una enzima para romper y reformar los enlaces éster. Las enzimas más adecuadas para este proceso son la esterasa , la lipasa , la acilasa, aquellas enzimas que facilitan las reacciones de acidólisis, transesterificación , síntesis de ésteres o intercambio de ésteres, enzimas con actividad fosfolipasa o proteasa , incluyendo actividad hidrolasa termoestable y termotolerante , y polinucleótidos . ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

Algunas enzimas romperán y reformarán los enlaces éster solo en las posiciones 1 y 3 (sp1 y sp3) del centro de glicerol, dejando los ácidos en la posición 2 (sp2) fijos. ^{[ 5 ]}

El proceso EIE industrial más común fuerza la materia prima de grasa líquida a través de un reactor de lecho fijo que normalmente contiene un lecho de purificación de aceite seguido de un lecho enzimático. En este último, la enzima está fijada a un sustrato granular inerte. El primer lecho elimina las impurezas de la mezcla de aceite que podrían inactivar la enzima o afectar su rendimiento. La actividad enzimática disminuye con el tiempo, por lo que el flujo debe controlarse y ajustarse cuidadosamente para mantener la conversión. ^{[ 5 ]}

Se pueden utilizar dos o más reactores en tándem, donde el primer reactor tiene la menor actividad enzimática y absorbe la mayor parte de las impurezas y compuestos dañinos. Esta secuencia protege a las enzimas más activas, que se encuentran en los últimos reactores . ^{[ 12 ] [ 13 ]}

La IE ha estado reemplazando a la CIE porque tiene menos pasos de procesamiento, se puede realizar a temperaturas más bajas, no produce subproductos y tiene menores costos de producción. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 12 ]}

En comparación con las mezclas simples, las grasas interesterificadas tienen un rango de plasticidad más amplio , lo que significa que conservan sus propiedades físicas en un rango de temperatura más amplio sin que se separen sus componentes. ^{[ 16 ]} La IE también puede utilizar una mayor variedad de materias primas, como el aceite de soja ; estas proporcionan un mejor perfil de gestión de riesgos que el aceite de palma producido a nivel mundial.

El primer registro de interesterificación enzimática data de 1844, cuando Théophile-Jules Pelouze publicó un estudio sobre la síntesis de un triglicérido mediante la esterificación de glicerol con ácido butírico . ^{[ 17 ]} En 1920, Wilhelm Normann , quien también patentó la hidrogenación catalítica de ácidos grasos, obtuvo una patente para la interesterificación química de lípidos comestibles. ^{[ 18 ]} Este proceso se convirtió en una opción viable para la industria alimentaria, ya que mejoró la untuosidad y las propiedades de horneado de la manteca de cerdo común .

La interesterificación enzimática fue desarrollada en la década de 1970 por el equipo del Centro de Investigación de Unilever en Colworth House, Inglaterra. Su trabajo demostró que el uso de una enzima específica reorganizaba de forma predecible los ácidos grasos en la cadena principal de glicerol de un triglicérido en las posiciones 1 y 3. Esto proporcionó una gama más amplia de tipos de triglicéridos disponibles. ^{[ 19 ]}

Sin embargo, la EIE se mantuvo en gran medida confinada a laboratorios de investigación debido a los altos precios de las enzimas. No fue hasta la década de 2000 que la preocupación general por los efectos de las grasas trans en la salud impulsó a la industria a adoptar la interesterificación como sustituto de la hidrogenación parcial, que había sido el método preferido para el endurecimiento del aceite debido a su menor costo. ^{[ 20 ]} La adopción se vio facilitada en gran medida por el desarrollo de enzimas unidas a sustratos sólidos inertes como la sílice , por parte de Novozymes y otras empresas. ^{[ 15 ]}