PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS PROTEÍNAS-FORMACIÓN DE EMULSIONES

INFORME LABORATORIO DE CIENCIA DE ALIMENTOS

PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS PROTEÍNAS-FORMACIÓN DE EMULSIONES

Carol Jania Arévalo González

Ingrid Carolina Castillo Figueroa

Diana Carolina Parra González

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

Especialización en Ciencia y Tecnología de Alimentos

Ciencia de Alimentos

Bogotá D.C., Junio 21 de 2013

OBJETIVOS

General:

Estudiar las propiedades funcionales de las proteínas por medio del fenómeno de emulsificación.

Específicos:

Estudiar los factores que influyen en la formación de una emulsión por medio de la elaboración de una mayonesa.

Evaluar y comparar la capacidad emulsificante de diferentes proteínas.

FUNDAMENTO TEÓRICO

EMULSIONES

Una emulsión es una dispersión termodinámicamente inestable de dos o más líquidos inmiscibles o parcialmente miscibles. Los diámetros de las gotas líquidas que se encuentran dispersas se encuentran en el rango de 0.1 y 20 μm. Aunque se traten de dispersiones termodinámicamente inestables, las emulsiones pueden convertirse en cinéticamente estables gracias a la presencia de agentes tensoactivos que presentan la capacidad de absorción en las superficies de las gotas. En la mayoría de las emulsiones una de las fases es acuosa y la otra un aceite polar. Las emulsiones con el aceite como fase dispersa se conocen como emulsiones de aceite en agua (oil-in-water, o/w) y las emulsiones con agua como fase dispersa se conocen como emulsiones de agua en aceite (water-in-oil, w/o).

El tipo de emulsión que se tiende a formar depende del balance entre las propiedades hidrófilas e hidrófobas del agente emulsificante. Generalmente se suele cumplir la regla de Bancroft1: la fase continua es aquella la cual solubiliza al agente emulsificante. La naturaleza anfótera de los agente tensioactivos puede ser expresado en términos de una escala empírica que comúnmente se denomina el balance HLB (balance hidrófilo-lipófilo).

Principales componentes de las emulsiones:

Medio dispersante (fase continua). Aquella fase en la cual el emulsionante es más soluble.

Glóbulos dispersos (fase discontinua)

Emulsionante

Emulsionante.

Partículas sólidas finamente divididas insolubles en la fase dispersa y el medio dispersante, pero con una cierta afinidad por éstas.

Sustancias anfifílicas con una cierta afinidad con la fase dispersa y el medio disperasante y que son solubles en, por lo menos, una de las fases (tensoactivos).

PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS PROTEÍNAS

Gelificación

Algunas dispersiones proteicas después de someterlas a un tratamiento térmico y posteriormente a un enfriamiento, forman un gel que se caracteriza por ser una estructura ordenada.

El proceso de gelificación se desarrolla en dos fases, en la primera durante el calentamiento, la proteína se desnaturaliza lo cual implica que pierde parte de su estructura secundaria y terciaria, con lo que la molécula se desdobla. En la segunda, durante el enfriamiento las proteínas se asocian gradualmente para formar la red tridimensional que retiene agua y otros constituyentes del alimento como lípidos, carbohidratos, etc.

En algunos casos la formación de los geles se ve favorecida por la adición de pequeñas cantidades de ácido o de sales especialmente de calcio.

El poder o capacidad gelificante de las proteínas es una de las propiedades funcionales que determina su empleo en la preparación de variados alimentos, como lo es el caso de productos a base de leche, clara de huevo o gelatina.

El uso de las proteínas que gelifican no es debido únicamente a la posibilidad de formación de geles sólidos, sino porque estas proteínas también mejoran la absorción de agua, la adhesión de partícula y contribuyen a estabilizar las emulsiones y espumas.

El grado de gelificación de una proteína está influido por:

La concentración de la proteína en la dispersión acuosa.

El método de preparación de la dispersión.

Las condiciones de calentamiento: velocidad, temperatura y duración.

La forma en que se realiza el enfriamiento.

La presencia de otros componentes en la dispersión, como otras proteínas, carbohidratos, etc.

La rigidez del gel formado depende de la concentración de la proteína, teniéndose para cada proteína un rango óptimo por debajo del cual no se obtienen geles sino dispersiones viscosas.

Cuando la cantidad de proteína es muy alta, debido a la poca disponibilidad de agua, se forma un coágulo en lugar de un gel.

Algunas proteínas no presentan poder gelificante, pero pueden cogelificar con aquellas que si lo hacen, por ejemplo con la gelatina o la caseína.

Propiedades de superficie

Propiedades emulsificantes

Alimentos como la leche, la mantequilla, la mayonesa, el queso fundido entre otros son ejemplos de emulsiones.

En general las emulsiones son dispersiones de dos líquidos no miscibles uno de los cuales se presenta en forma de pequeñas gotitas dispersas en el otro líquido.

Las emulsiones se clasifican en dos grandes grupos: las del tipo agua en aceite y las de aceite en agua. Esto no significa que siempre las emulsiones deban contener agua, ya que bajo este término se designan todos los líquidos polares hidrofílicos, lo que pueden corresponder a una solución acuosa y como aceite se designan a los líquidos hidrófobos.

Las emulsiones en general son inestables y se separan en dos fases como resultado de:

El fenómeno de descremado que separan las gotitas dispersas en la fase continua y dependiendo de su densidad flotan o sedimentan. La velocidad que produce el descremado de las emulsiones depende de la diferencia de densidades entre los dos líquidos, el tamaño de las gotitas dispersas y la viscosidad del líquido en que se dispersan las gotitas.

La floculación, en la cual las gotitas dispersas se acumulan de una forma irregular produciendo gotas más grandes que favorecen el proceso de descremado. La floculación puede resultar de la modificación de pH o de la fuerza iónica de la emulsión, lo cual conlleva a una disminución de las cargas eléctricas y por lo tanto de las repulsiones electrostáticas de las gotas.

La coalescencia, en el cual las gotitas se unen para producir gotas de un mayor tamaño, que llevan finalmente a la separación de los dos líquidos en dos capas distintas. La coalescencia que generalmente ocurre después de la floculación, es un proceso espontáneo.

Para incrementar la estabilidad de las emulsiones se emplean agentes emulsificantes como las proteínas debido a su carácter anfiprótico pueden formar películas sobre las gotas de aceite. Las proteínas que presentan propiedades emulsionantes se utilizan para estabilizar emulsiones de aceite en agua.

Las propiedades emulsificantes de una proteína se pueden evaluar a través de:

La capacidad emulsificante

La estabilidad de la emulsión.

La capacidad emulsificante indica los mililitros de aceite que pueden ser emulsionados por gramo de proteína sin que se produzca la inversión de la emulsión.

Para determinar la capacidad emulsificante se prepara una dispersión acuosa o dispersión salina de la proteína, a la cual se le adiciona a velocidad constante, el aceite o grasa fundida, mientras la dispersión se va agitando. La inversión de la emulsión produce un cambio en el color, lo cual se puede observar más fácilmente si se agrega un pigmento liposoluble. La inversión de la emulsión se puede verificar también midiendo la viscosidad, ya que cuando se llega a la inversión se produce una caída brusca de la viscosidad.

La estabilidad de la emulsión en la cual se valora la capacidad de la proteína a incrementar el tiempo entre la formación de la emulsión y su rotura.

Las características de las emulsiones dependen no solo de la naturaleza del emulsificante que puede ser diferente de las proteínas sino de otra serie de factores, como es el tipo empleado en su preparación, la velocidad de adición del aceite, etc, lo cual dificulta la interpretación de los resultados obtenidos.

MAYONESA

La mayonesa es una emulsión estable de aceite en agua que contiene entre el 65 y 80% de aceite. La clave para la elaboración de una mayonesa estable es la formación de gotitas de aceite en una fase acuosa continua que tenga una viscosidad lo suficientemente grande para impedir la coalescencia de las gotas de aceite. La primera fase de su elaboración es la preparación de una mezcla de yema y sal, esta aumenta la viscosidad por ruptura de los gránulos en partículas más pequeñas con una gran capacidad de retención de agua. Durante la lenta adición de aceite a la mezcla de sal y yema previamente formada, se forman gotitas de aceite que se recubren con varias capas protectoras constituidas por diversas partículas de la yema. La adherencia de estas capas a las gotas de aceite es excepcionalmente fuerte. El agua de lavado de las gotas de aceite de la mayonesa comercial contiene alrededor del 45% del nitrógeno y el 43% del fósforo total, poniendo de manifiesto

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