Martes, 18 de junio de 2013

A partir del minuto 0:54 puedes ver el proceso de elaboración de la primera margarina que inventó Mège-Mouriés.

A lo largo de los años, la formulación de la margarina ha ido variando notablemente:
  • La utilización de ubre de vaca en la receta se abandonó relativamente pronto, cuando se descubrió que no guardaba relación con el sabor de la margarina y que éste podía ser mejorado si la leche desnatada empleada en la elaboración se sometía previamente a un proceso de fermentación (como ya hemos visto para el caso de la mantequilla). 
  • Las grasas de origen animal que se utilizaban en un principio, como grasa de ballena, sebo de buey o manteca de cerdo,  fueron reemplazándose por aceites y grasas de origen vegetal, como aceites de coco, algodón, soja o palma, debido principalmente a motivos económicos y relacionados con la salud. 
  • Comenzaron a añadirse vitaminas colorantes, para equiparar su composición y su aspecto con la de la mantequilla.
  • La leche mezclada sólo con la grasa no contiene suficientes agentes tensioactivos para formar una emulsión estable como la mantequilla así que, para evitar la separación de las fases grasa y acuosa, comenzaron a emplearse agentes emulsionantes en la formulación, como yema de huevo, lecitina de soja, mono y diglicéridos, etc.

Los tensoactivos se componen de una parte hidrófoba (sin afinidad por el agua)  y otra hidrófila (con afinidad por el agua). Estas sustancias se sitúan entre el aceite y el agua (en una zona que se llama interfase), facilitando la formación de la emulsión y su estabilidad.

También el proceso de elaboración ha sufrido importantes modificaciones a lo largo del tiempo:

  • En 1877 se introdujo en el proceso una técnica de cristalización, consistente en enfriar rápidamente la grasa para favorecer la formación de pequeños cristales que aportaban una textura adecuada al producto. Así se evitaba la formación de cristales de gran tamaño que otorgaban a la margarina una desagradable textura granulosa y una consistencia inadecuada. 
  • En 1897 el químico francés Paul Sabatier desarrolló un proceso denominado hidrogenación, que le valió el Premio Nobel de Química en 1912. Dicho mal y pronto, la hidrogenación consigue "solidificar los aceites" que, como sabrás, son líquidos a temperatura ambiente. Así, en la década de 1930, se introdujo este proceso en la elaboración de margarina, permitiendo la sustitución de grasas de origen animal (por aquel entonces más escasas y caras, y que aportaban a la margarina una textura indeseable) por grasas (hidrogenadas) de origen vegetal, que eran más fáciles de conseguir, más económicas, aportaban mejores propiedades tecnológicas y mejor textura y palatabilidad al producto y que además se creían más saludables. Seguro que te suena todo esto de la "hidrogenación" y las "grasas hidrogenadas", pero ¿sabes realmente lo que son?
Proceso de hidrogenación

Para comprender en qué consiste el proceso de hidrogenación, antes debes conocer algunas nociones básicas sobre química, pero no te asustes, que trataré de explicarlas de forma muy sencilla. Para empezar, debes saber que las grasas y los aceites están compuestos por triglicéridos, que son un tipo de lípido formado por una molécula de glicerol a la que se unen tres ácidos grasos.

En esta imagen se representa la unión del glicerol con tres ácidos grasos (izquierda) para formar un triglicérido (derecha), reacción en la que se liberan tres moléculas de agua. Como puedes ver, los triglicéridos están formados por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno. (Fuente). Puedes ver más información aquí.

Cada ácido graso está formado por cadenas de carbono de una determinada longitud (en alimentos lo más frecuente es encontrar ácidos grasos de entre 4 y 22 átomos de carbono), a las que se se unen átomos de hidrógeno, y en cuyo extremo hay un grupo carboxilo (-COOH). Los ácidos grasos se clasifican habitualmente en dos grupos que seguro que te suenan:

  • Saturados. En los ácidos grasos saturados, los enlaces entre los carbonos son simples (-C-C-), con la misma distancia y el mismo ángulo entre ellos. Esta circunstancia permite la unión entre varias moléculas mediante interacciones débiles (fuerzas de Van der Waals), de modo que cuanto mayor sea la cadena (más carbonos), mayor es la posibilidad de formación de estas interacciones. Por esta razón, los ácidos grasos saturados, que son los que abundan en las grasas, suelen encontrarse en estado sólido a temperatura ambiente.

Como puedes ver, en un ácido graso saturado, los enlaces entre los átomos de carbono que forman la cadena son simples. El resto de los lugares disponibles son ocupados por átomos de hidrógeno. (Fuente)

Insaturados. En los ácidos grasos insaturados pueden aparecer enlaces dobles (-C=C-) o incluso triples entre los carbonos de la cadena. La distancia entre los carbonos no es la misma que la que hay en los demás enlaces de la molécula, ni tampoco los ángulos de enlace (123º para enlace doble, 110º para enlace simple). Esto origina que las moléculas tengan más problemas para formar uniones mediante interacciones débiles entre ellas (fuerzas de Van der Waals). Es por ello que los ácidos grasos insaturados, que son los que abundan en los aceites, suelen encontrarse en estado líquido a temperatura ambiente.

En un ácido graso insaturado existe al menos un doble enlace entre los átomos de carbono que forman la cadena, punto en el que dicha cadena forma un ángulo. (Fuente)

Como puedes deducir de esto que acabamos de ver, una forma de conseguir que los aceites líquidos se transformen en grasas más o menos sólidas, es hacer que los enlaces dobles o triples entre los carbonos se conviertan en enlaces sencillos, o dicho de otro modo, conseguir que los ácidos grasos insaturados se transformen en saturados. Eso fue precisamente lo que logró el químico que antes mencionábamos, Paul Sabatier, mediante el proceso de hidrogenación que desarrolló. Como su nombre indica, este proceso consiste en hidrogenar los ácidos grasos, es decir, hacer que los átomos de hidrógeno se unan a los lugares donde existen dobles enlaces entre los átomos de carbono para conseguir que dichos enlaces sean simples. Para ello lo que se hace es disolver hidrógeno gaseoso en el aceite y aplicar altas presiones y temperaturas. Además, para favorecer el desarrollo de la reacción se utiliza un catalizador, concretamente níquel, que se retira cuando finaliza el proceso. El transcurso de la reacción puede controlarse en cierta medida para lograr grasas con un grado de saturación concreto: lo que se pretende es que ese grado de saturación sea mayor que el de un aceitepero no tan elevado como el de una grasa. De este modo se consigue que el producto sea semisólido a temperatura ambiente, tenga una adecuada textura en la boca (que no sea demasiado duro ni granuloso, que se derrita a la temperatura corporal, etc.),  no se enrancie tan fácilmente y sea más estable a altas temperaturas (recuerda que muchas personas utilizan este producto para cocinar).


Ácidos grasos trans
Como sabrás, el proceso de hidrogenación y las grasas hidrogenadas no cuentan con muy buena fama que digamos, ¿sabes por qué? El principal inconveniente del proceso de hidrogenación que se utilizaba habitualmente para la elaboración de margarina es que, además de lograr la saturación de algunos enlaces entre carbonos, provocaba la formación de ácidos grasos trans que, como veremos más adelante, se asocian al desarrollo de enfermedades cardiovasculares.

Como puedes ver en este diagrama a modo de ejemplo, la hidrogenación (con hidrógeno y níquel) provoca la transformación de un ácido graso insaturado (ácido oleico) en otro saturado (ácido esteárico), pero como resultado también se obtiene un ácido graso trans (ácido elaídico). (Fuente)

Pero ¿qué son los ácidos grasos trans? Lo entenderás fácilmente si observas la siguiente imagen:

Como puedes ver, en la estructura de la izquierda los átomos de hidrógeno se encuentran en el mismo lado de la cadena, por lo que se dice que el enlace es cis, mientras que en la estructura de la derecha los átomos de hidrógeno se encuentran en distintos lados de la cadena, por lo que se dice que el enlace es trans. (Fuentes: 1, 2)

Para explicarlo brevemente, si dos átomos de un ácido graso están unidos por un doble enlace (como en la imagen anterior), se pueden presentar dos configuraciones geométricas diferentes: una denominada cis (que en latín significa "en el mismo lado") si los átomos de hidrógeno están del mismo lado de la cadena, y otra llamada trans (que en latín significa "más allá, o "al otro lado"), si los átomos de hidrógeno están en lados diferentes. En otras palabras, un ácido graso cis (mejor dicho, con enlaces cis) tiene la misma composición que un ácido graso trans (o con enlaces trans), pero su disposición en el espacio es diferente (es decir, son isómeros), y esto es algo que determina sus propiedades físico-químicas. Lógicamente esto que acabamos de decir es válido para cada uno de los dobles enlaces que puede presentar un ácido graso: por ejemplo, si estuviéramos hablando de dos dobles enlaces, el ácido graso podría ser cis-cis, cis-trans, trans-cis o trans-trans, dependiendo de la posición de los sustituyentes, en cada caso.

En la imagen puedes ver la representación de dos ácidos grasos formados por una cadena de 18 átomos de carbono, con un enlace doble en el cabono 9 y los mismos sustituyentes, pero con diferente configuración geométrica: en el primer caso cis (9-cis octadecenoico o ácido oleico) y en el segundo caso trans (9-trans octadecenoico o ácido elaídico).  (Fuente)

Como puedes ver en la imagen anterior, esta diferencia en los dobles enlaces influye drásticamente sobre la configuración de la cadena y por consiguiente, sobre sus propiedades físico-químicas. Para empezar, los enlaces trans dan como resultado cadenas de carbono con forma recta, mientras que los enlaces cis forman ángulos en la cadena, algo que determina la consistencia de la materia grasa, como ya vimos anteriormente.


Alternativas al proceso tradicional de hidrogenación 
En la década de 1990 diversos estudios confirmaron la relación entre el consumo elevado de ácidos grasos trans y la incidencia de enfermedades cardiovasculares, lo que provocó cierta preocupación social y motivó diversas actuaciones por parte de algunos organismos oficiales y de la industria. Así, comenzaron a aplicarse nuevas tecnologías en el proceso de elaboración de la margarina que disminuyen la formación de ácidos grasos trans, entre las que se encuentran:

  • Modificar las condiciones del proceso de hidrogenación, aplicando altas presiones y bajas temperaturas y utilizando otros catalizadores, como cobre y paladio.
  • Interesterificación.  Si recuerdas lo que vimos anteriormente, un triglicérido está formado por una molécula de glicerol unida a tres ácidos grasos, de modo que si alguno de ellos es insaturado, la consistencia de la grasa será menor. Con el proceso de interesterificación se consigue una redistribución de los ácidos grasos en la molécula de glicerol, de modo que  podemos hacer por ejemplo que un ácido graso insaturado sea sustituido por otro saturado, aumentando así la consistencia de la grasa:

En la imagen puedes ver la representación esquemática de un triglicérido: una molécula de glicerol unida a tres ácidos grasos. En el triglicérido de la izquierda un ácido graso insaturado ocupa la posición central (sn-2), pero mediante el proceso de interesterificación es sustituido por un ácido graso saturado, aumentando así la consistencia de la grasa.(Fuente)

  • Fraccionamiento. Consiste simplemente en el empleo de fracciones de grasas ricas en ácidos grasos saturados que permiten obtener un alto punto de fusión a la grasa, aportando mejor estructura y plasticidad a la margarina.
  • Combinación de tecnologías: interesterificación, hidrogenación y fraccionamiento.



Elaboración de margarina en la actualidad

La margarina que se comercializa hoy en día consta normalmente de los siguientes ingredientes:

  • Aceites y grasas. Se encuentran en una proporción del 80-90%. Normalmente son de origen vegetal (de palma, de maíz, de oliva, etc.), aunque también se pueden emplear grasas de origen animal (eso sí, si se trata de grasa de origen lácteo no puede estar en una cantidad superior al 3%). 
  • Agua. Se encuentra en una proporción inferior al 16% y se utiliza, como ya hemos visto, para poder formar la emulsión de agua en grasa que constituye la margarina.
  • Sal. Como puedes imaginar se utiliza fundamentalmente para potenciar el sabor del producto.
  • Aditivos. En la formulación de la margarina se emplean diferentes sustancias que cumplen distintas funciones:
    • Emulgentes. Como vimos anteriormente, estos compuestos favorecen la formación y la estabilidad de la emulsión. Además reducen las salpicaduras en el caso de que la margarina se emplee para freír. Los emulgentes más frecuentes en la margarina son mono y diglicéridos de ácidos grasos y lecitina de girasol y de soja.
    • Espesantes y estabilizantes. Favorecen la estabilidad de la emulsión. Se utilizan sustancias como gelatina y goma xantana.
    • Acidulantes. Corrigen la acidez del producto. Normalmente se emplean ácido láctico o ácido cítrico, que además minimiza la oxidación de las grasas.

Publicado por jacintoluque @ 20:06
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