La gelatina (del latín gelatus , "rígido, congelado") es un ingrediente alimentario translúcido, incoloro e insípido, que se obtiene comúnmente del colágeno extraído de partes del cuerpo de los animales. Es quebradizo cuando está seco y gomoso cuando está húmedo. También se le puede denominar colágeno hidrolizado , hidrolizado de colágeno , hidrolizado de gelatina, gelatina hidrolizada y péptidos de colágeno después de haber sufrido hidrólisis. Se utiliza comúnmente como agente gelificante en alimentos, bebidas, medicamentos , cápsulas de fármacos o vitaminas , películas fotográficas , papeles y cosméticos .
Las sustancias que contienen gelatina o que funcionan de manera similar se denominan sustancias gelatinosas . La gelatina es una forma irreversiblemente hidrolizada de colágeno, en la que la hidrólisis reduce las fibrillas de proteína en péptidos más pequeños ; dependiendo de los métodos físicos y químicos de desnaturalización, el peso molecular de los péptidos se encuentra dentro de un amplio rango. La gelatina está presente en postres de gelatina , la mayoría de los caramelos gomosos y malvaviscos , helados , salsas y yogures . [1] La gelatina para cocinar viene en polvo, gránulos y láminas. Los tipos instantáneos se pueden agregar a la comida tal como están; otros deben remojarse en agua de antemano.
La gelatina es un conjunto de péptidos y proteínas que se producen por hidrólisis parcial del colágeno extraído de la piel, los huesos y los tejidos conectivos de animales como el ganado doméstico, los pollos, los cerdos y los peces. Durante la hidrólisis, se rompen algunos de los enlaces entre las proteínas componentes y dentro de ellas. Su composición química es, en muchos aspectos, muy similar a la de su colágeno original. [2] Los grados fotográficos y farmacéuticos de gelatina generalmente se obtienen de huesos de ganado y piel de cerdo. La gelatina se clasifica como un hidrogel .
La gelatina es casi insípida e inodora con un aspecto incoloro o ligeramente amarillo. [3] [4] Es transparente y quebradiza, y puede venir en forma de láminas, copos o como polvo. [3] Los disolventes polares como el agua caliente, el glicerol y el ácido acético pueden disolver la gelatina, pero es insoluble en disolventes orgánicos como el alcohol. [3] La gelatina absorbe de 5 a 10 veces su peso en agua para formar un gel. [3] El gel formado por la gelatina se puede derretir al recalentarlo y tiene una viscosidad creciente bajo estrés ( tixotrópico ). [3] El punto de fusión superior de la gelatina está por debajo de la temperatura corporal humana , un factor que es importante para la sensación en boca de los alimentos producidos con gelatina. [5] La viscosidad de la mezcla de gelatina y agua es mayor cuando la concentración de gelatina es alta y la mezcla se mantiene fría a aproximadamente 4 °C (39 °F). La gelatina comercial tendrá una fuerza de gel de alrededor de 90 a 300 gramos Bloom utilizando la prueba de Bloom de fuerza de gel. [6] La resistencia de la gelatina (pero no su viscosidad) disminuye si se la somete a temperaturas superiores a 100 °C (212 °F), o si se la mantiene a temperaturas cercanas a 100 °C durante un período prolongado. [7] [8]
Las gelatinas tienen distintos puntos de fusión y temperaturas de gelificación, según la fuente. Por ejemplo, la gelatina derivada del pescado tiene un punto de fusión y de gelificación más bajo que la gelatina derivada de la carne de res o de cerdo. [9]
Cuando está seca, la gelatina se compone de un 98-99% de proteínas, pero no es una proteína nutricionalmente completa ya que le falta triptófano y es deficiente en isoleucina , treonina y metionina . [10] El contenido de aminoácidos del colágeno hidrolizado es el mismo que el del colágeno. El colágeno hidrolizado contiene 19 aminoácidos, predominantemente glicina (Gly) 26-34%, prolina (Pro) 10-18% e hidroxiprolina (Hyp) 7-15%, que juntos representan alrededor del 50% del contenido total de aminoácidos. [11] La glicina es responsable del empaquetamiento compacto de las cadenas. La presencia de prolina restringe la conformación. Esto es importante para las propiedades de gelificación de la gelatina. [12] Otros aminoácidos que contribuyen en gran medida incluyen: alanina (Ala) 8-11%; arginina (Arg) 8-9%; ácido aspártico (Asp) 6-7%; y ácido glutámico (Glu) 10–12%. [11]
En 2011, el Panel de Productos Dietéticos, Nutrición y Alergias de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria concluyó que " no se ha establecido una relación de causa y efecto entre el consumo de hidrolizado de colágeno y el mantenimiento de las articulaciones". [13]
El colágeno hidrolizado se ha investigado como un tipo de apósito para heridas destinado a corregir desequilibrios en el microambiente de la herida y el tratamiento de heridas refractarias (heridas crónicas que no responden al tratamiento normal), así como heridas profundas por quemaduras de segundo grado. [14] [15]
El colágeno hidrolizado, al igual que la gelatina, se elabora a partir de subproductos animales de la industria cárnica o, a veces, de cadáveres de animales retirados y limpiados por los descuartizadores , que incluyen piel, huesos y tejido conectivo.
En 1997, la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA), con el apoyo del Comité Asesor de TSE ( encefalopatía espongiforme transmisible ), comenzó a monitorear el riesgo potencial de transmisión de enfermedades animales, especialmente la encefalopatía espongiforme bovina (EEB), comúnmente conocida como enfermedad de las vacas locas . [16] Un estudio de la FDA de ese año afirmó: "... pasos como el calor, el tratamiento alcalino y la filtración podrían ser efectivos para reducir el nivel de agentes contaminantes de EET; sin embargo, la evidencia científica es insuficiente en este momento para demostrar que estos tratamientos eliminarían efectivamente el agente infeccioso de la EEB si está presente en el material de origen". [17] El 18 de marzo de 2016, la FDA finalizó tres reglas finales provisionales emitidas previamente diseñadas para reducir aún más el riesgo potencial de EEB en los alimentos humanos. [18] La regla final aclaró que "la gelatina no se considera un material de ganado prohibido si se fabrica utilizando los procesos industriales habituales especificados". [19]
El Comité Científico Directivo (CSC) de la Unión Europea declaró en 2003 que el riesgo asociado con la gelatina de hueso bovino es muy bajo o nulo. [20] [21]
En 2006, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria declaró que se había confirmado el dictamen del SSC, que el riesgo de EEB de la gelatina derivada de huesos era pequeño y que recomendaba retirar la solicitud de 2003 de excluir el cráneo, el cerebro y las vértebras de origen bovino de más de 12 meses de antigüedad del material utilizado en la fabricación de gelatina. [22]
En 2019, la demanda mundial de gelatina fue de aproximadamente 620.000 toneladas (1,4 × 10 9 lb). [23] A escala comercial, la gelatina se elabora a partir de subproductos de las industrias de la carne y el cuero . La mayor parte de la gelatina se deriva de pieles de cerdo, huesos de cerdo y ganado, o cueros partidos de ganado. [24] La gelatina elaborada a partir de subproductos del pescado evita algunas de las objeciones religiosas al consumo de gelatina. [5] Las materias primas se preparan mediante diferentes procesos de curado, ácido y álcali que se emplean para extraer el hidrolizado de colágeno seco. Estos procesos pueden tardar varias semanas y las diferencias en dichos procesos tienen grandes efectos en las propiedades de los productos de gelatina finales.
La gelatina también se puede preparar en casa. Al hervir ciertos cortes cartilaginosos de carne o huesos, la gelatina se disuelve en el agua. Dependiendo de la concentración, el caldo resultante (al enfriarse) formará una gelatina o un gel de forma natural. Este proceso se utiliza para preparar áspic .
Si bien existen muchos procesos mediante los cuales el colágeno puede convertirse en gelatina, todos ellos tienen varios factores en común. Es necesario romper los enlaces intermoleculares e intramoleculares que estabilizan el colágeno insoluble, y también los enlaces de hidrógeno que estabilizan la hélice del colágeno . [2] El proceso de fabricación de la gelatina consta de varias etapas principales:
Si la materia prima utilizada en la producción de gelatina se deriva de huesos , se utilizan soluciones ácidas diluidas para eliminar el calcio y otras sales. Se puede utilizar agua caliente o varios disolventes para reducir el contenido de grasa, que no debe superar el 1% antes del paso principal de extracción. Si la materia prima consiste en cueros y pieles, es necesario reducir el tamaño, lavar, quitar el pelo de los cueros y desengrasar para preparar los cueros y pieles para el paso de hidrólisis.
Después de la preparación de la materia prima, es decir, eliminando algunas de las impurezas como la grasa y las sales, el colágeno parcialmente purificado se convierte en gelatina a través de hidrólisis. La hidrólisis del colágeno se realiza mediante uno de tres métodos diferentes: hidrólisis ácida , alcalina y enzimática . El tratamiento ácido es especialmente adecuado para materiales menos reticulados , como el colágeno de piel de cerdo, y normalmente requiere de 10 a 48 horas. El tratamiento alcalino es adecuado para colágeno más complejo, como el que se encuentra en las pieles bovinas , y requiere más tiempo, normalmente varias semanas. El propósito del tratamiento alcalino es destruir ciertos enlaces cruzados químicos aún presentes en el colágeno. Dentro de la industria de la gelatina, la gelatina obtenida a partir de materia prima tratada con ácido se ha denominado gelatina de tipo A y la gelatina obtenida a partir de materia prima tratada con álcali se conoce como gelatina de tipo B. [25]
Se están produciendo avances para optimizar el rendimiento de la gelatina mediante la hidrólisis enzimática del colágeno. El tiempo de tratamiento es más corto que el necesario para el tratamiento alcalino y da como resultado una conversión casi completa al producto puro. Las propiedades físicas del producto de gelatina final se consideran mejores. [26]
La extracción se realiza con agua o soluciones ácidas a temperaturas adecuadas. Todos los procesos industriales se basan en valores de pH neutros o ácidos porque, aunque los tratamientos alcalinos aceleran la conversión, también promueven los procesos de degradación. Las condiciones de extracción ácidas se utilizan ampliamente en la industria, pero el grado de acidez varía según los diferentes procesos. Este paso de extracción es un proceso de varias etapas y la temperatura de extracción suele aumentar en los pasos de extracción posteriores, lo que garantiza una degradación térmica mínima de la gelatina extraída.
Este proceso incluye varios pasos, como filtración, evaporación, secado, molienda y tamizado. Estas operaciones dependen de la concentración y también de la gelatina específica utilizada. Se debe evitar y minimizar la degradación de la gelatina, por lo que se utiliza la temperatura más baja posible para el proceso de recuperación. La mayoría de las recuperaciones son rápidas y todos los procesos se realizan en varias etapas para evitar un deterioro extenso de la estructura del péptido. Una estructura del péptido deteriorada daría como resultado una baja resistencia del gel, lo que generalmente no es deseable.
El Kitab al-Tabikh del siglo X incluye una receta de gelatina de pescado, hecha hirviendo cabezas de pescado. [27] [ página necesaria ]
Una receta de caldo de carne gelatinizado se encuentra en Le Viandier , escrita alrededor de 1375. [28]
En la Gran Bretaña del siglo XV, se hervían las pezuñas del ganado para producir un gel. [29] A finales del siglo XVII, el inventor francés Denis Papin había descubierto otro método de extracción de gelatina mediante la ebullición de los huesos. [30] En 1754 se concedió una patente inglesa para la producción de gelatina . [29] En 1812, el químico Jean-Pierre-Joseph d'Arcet experimentó aún más con el uso de ácido clorhídrico para extraer gelatina de los huesos, y más tarde con la extracción con vapor, que era mucho más eficiente. El gobierno francés veía a la gelatina como una fuente potencial de proteína barata y accesible para los pobres, particularmente en París. [31]
Las aplicaciones alimentarias en Francia y Estados Unidos durante el siglo XIX parecen haber establecido la versatilidad de la gelatina, incluido el origen de su popularidad en los EE. UU. como Jell-O . [32] A mediados del siglo XIX, el industrial e inventor estadounidense, Peter Cooper , registró una patente para un postre de gelatina en polvo al que llamó "Gelatina portátil", que solo necesitaba la adición de agua. A fines del siglo XIX, Charles y Rose Knox establecieron la Charles B. Knox Gelatin Company en Nueva York, que promovió y popularizó el uso de la gelatina. [33]
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Probablemente mejor conocida como agente gelificante en la cocina , se utilizan diferentes tipos y grados de gelatina en una amplia gama de productos alimenticios y no alimenticios. Ejemplos comunes de alimentos que contienen gelatina son postres de gelatina , bagatelas , aspic , malvaviscos , maíz dulce y confituras como Peeps , ositos de goma , bocadillos de fruta y gominolas . [34] La gelatina se puede utilizar como estabilizador , espesante o texturizador en alimentos como yogur, queso crema y margarina ; también se utiliza en alimentos bajos en grasa para simular la sensación en boca de la grasa y crear volumen. También se utiliza en la producción de varios tipos de albóndigas de sopa chinas, específicamente albóndigas de sopa de Shanghái o xiaolongbao , así como Shengjian mantou , un tipo de albóndigas fritas y al vapor. El relleno de ambos se elabora combinando carne de cerdo molida con cubitos de gelatina, y en el proceso de cocción, la gelatina se derrite, creando un interior caldoso con una pegajosidad gelatinosa característica.
La gelatina se utiliza para clarificar jugos, como el de manzana, y el vinagre. [35]
La cola de pescado se obtiene de las vejigas natatorias de los peces y se utiliza como clarificante para el vino y la cerveza. [36] Además de la gelatina de cuerno de ciervo, la cola de pescado es una de las fuentes más antiguas de gelatina.
En el ámbito de la cosmética, el colágeno hidrolizado se puede encontrar en cremas tópicas, actuando como acondicionador de la textura del producto y humectante. Los implantes de colágeno o rellenos dérmicos también se utilizan para abordar la aparición de arrugas, deficiencias en el contorno y cicatrices de acné, entre otras. La Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos ha aprobado su uso e identifica a las células de vaca (bovina) y humanas como las fuentes de estos rellenos. Según la FDA, los efectos deseados pueden durar de 3 a 4 meses, lo que es relativamente la duración más corta en comparación con otros materiales utilizados para el mismo propósito. [37]
El consumo de gelatina de determinados animales puede estar prohibido por normas religiosas o tabúes culturales.
Las costumbres halal islámicas y kosher judías generalmente requieren gelatina de fuentes distintas a los cerdos, como ganado que haya sido sacrificado según las regulaciones religiosas (halal o kosher) o pescado (que los judíos y musulmanes pueden consumir). [45]
Por otra parte, algunos juristas islámicos han argumentado que el tratamiento químico “purifica” la gelatina lo suficiente para que siempre sea halal, un argumento muy común en el campo de la medicina. [45]
De manera similar, se ha argumentado que la gelatina en la medicina es permisible en el judaísmo, ya que no se utiliza como alimento. [46] Según The Jewish Dietary Laws , el libro de pautas kosher publicado por la Asamblea Rabínica , la organización de rabinos judíos conservadores , toda la gelatina es kosher y pareve porque la transformación química sufrida en el proceso de fabricación la convierte en una sustancia física y química diferente. [47]
Las costumbres budistas , hindúes y jainistas pueden requerir alternativas a la gelatina de fuentes distintas a las animales, ya que muchos hindúes, casi todos los jainistas y algunos budistas son vegetarianos. [48]
Por último, la regla proporciona una definición de gelatina y aclara que la gelatina no se considera un material prohibido para el ganado si se fabrica utilizando los procesos industriales habituales especificados. La gelatina nunca se consideró un material prohibido para el ganado, pero la FDA nunca había definido específicamente la gelatina en IFR anteriores.
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