En la industria alimentaria y la bioquímica , la interesterificación (IE) es un proceso que reorganiza los ácidos grasos de un producto graso , típicamente una mezcla de triglicéridos . El proceso implica romper y reformar los enlaces éster C–O–C que conectan las cadenas de ácidos grasos a los centros de glicerol de las moléculas de grasa. Las reacciones involucran catalizadores, ya sean productos 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 los aceites en productos sólidos o semisólidos al combinarlos 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 para retardar la rancidificación , o para crear aceites más adecuados para freír .
A diferencia de la hidrogenación , la interesterificación en sí misma generalmente conserva la distribución original de los ácidos grasos en el producto y, por lo tanto, se espera que preserve sus atributos nutricionales y saludables. Sin embargo, la hidrogenación y otras técnicas aún se pueden aplicar a las grasas iniciales o a los productos de IE, y los productos se pueden mezclar con otras grasas. Además, algunos de los nuevos triglicéridos producidos por IE se pueden fraccionar (separar) a través de cristalización controlada . [3]
Las grasas interesterificadas se utilizan en muchos productos alimenticios industriales, incluidas galletas , galletas saladas , bizcochos, pasteles y glaseados , sustitutos de grasas lácteas, 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 completamente hidrogenada del mismo, como en la ilustración de la derecha. Este procedimiento produce menos grasas saturadas sin crear las grasas trans que se producirían mediante la hidrogenación parcial. [3] La reacción no llega a completarse y el producto será una mezcla de triglicéridos con diferentes grados de saturación.
En principio, cuando se aplica la 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 cadena principal de 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 crea tres subproductos : jabones de sodio , ésteres metílicos 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; las enzimas que facilitan las reacciones de acidólisis, las reacciones de transesterificación , la síntesis de ésteres o las reacciones de intercambio de ésteres; las enzimas que tienen actividad de fosfolipasa o proteasa , incluida la actividad de hidrolasa termoestable y termotolerante ; y los polinucleótidos . [7] [8] [9] [10] [11]
Algunas enzimas romperán y reformarán 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 de 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. Este último tiene la enzima fijada en algún 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 cuidadosamente y ajustarse con el tiempo para mantener la conversión. [5]
Se pueden utilizar dos o más reactores en tándem, donde el primer reactor tiene la actividad enzimática más baja y absorbe la mayoría de las impurezas y compuestos nocivos. Esta secuenciación 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 costos de producción más bajos. [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 separación de sus componentes. [16] Las IE también pueden utilizar una variedad más amplia de materias primas, como el aceite de soja ; proporcionan un mejor perfil de gestión de riesgos que el aceite de palma producido a nivel mundial.
El primer registro de interesterificación enzimática fue en 1844, cuando Théophile-Jules Pelouze publicó un estudio sobre la síntesis de un triglicérido a través de la esterificación del glicerol por ácido butírico . [17] En 1920, Wilhelm Normann , quien también patentó la hidrogenación catalítica de ácidos grasos, recibió 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 capacidad de untar 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 Unilever en Colworth House, Inglaterra. Su trabajo demostró que el uso de una enzima específica reordenaba de manera predecible los ácidos grasos en la cadena principal de glicerol de un triglicérido en las posiciones 1 y 3. Esto proporcionó una gama ampliada de tipos de triglicéridos disponibles. [19]
Sin embargo, la EIE siguió estando limitada en gran medida a los laboratorios de investigación debido a los altos precios de las enzimas. Recién en la década de 2000, las preocupaciones generales sobre los efectos de las grasas trans sobre la salud llevaron a la industria a adoptar la interesterificación como reemplazo de la hidrogenación parcial, que había sido el método de endurecimiento del aceite preferido debido a su menor costo. [20] La adopción se vio facilitada en gran medida por el desarrollo de enzimas ligadas a sustratos sólidos inertes como la sílice , por parte de Novozymes y otras empresas. [15]