El jarabe de maíz con alto contenido de fructosa ( JMAF ), también conocido como glucosa-fructosa , isoglucosa y jarabe de glucosa-fructosa , [1] [2] es un edulcorante elaborado a partir de almidón de maíz . Al igual que en la producción de jarabe de maíz convencional , el almidón se descompone en glucosa mediante enzimas. Para producir JMAF, el jarabe de maíz se procesa aún más mediante la D-xilosa isomerasa para convertir parte de su glucosa en fructosa . El JMAF fue comercializado por primera vez a principios de la década de 1970 por la Clinton Corn Processing Company, junto con la Agencia Japonesa de Ciencia Industrial y Tecnología, donde se descubrió la enzima en 1965. [3] : 5
Como edulcorante, el JMAF se compara a menudo con el azúcar granulado , pero las ventajas de fabricación del JMAF sobre el azúcar incluyen que es más económico. [4] "JMAF 42" y "JMAF 55" se refieren a composiciones de fructosa en peso seco de 42% y 55% respectivamente, siendo el resto glucosa. [5] El JMAF 42 se utiliza principalmente para alimentos procesados y cereales para el desayuno , mientras que el JMAF 55 se utiliza principalmente para la producción de refrescos . [5]
La Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) afirma que no tiene conocimiento de evidencia que demuestre que el JMAF sea menos seguro que los edulcorantes tradicionales como la sacarosa y la miel . [5] Los usos y las exportaciones de JMAF de los productores estadounidenses han crecido de manera constante durante el comienzo del siglo XXI. [6]
En los Estados Unidos, el JMAF se encuentra entre los edulcorantes que han reemplazado principalmente a la sacarosa (azúcar de mesa) en la industria alimentaria. [7] [8] Los factores que contribuyen al aumento del uso de JMAF en la fabricación de alimentos incluyen cuotas de producción de azúcar nacional, aranceles de importación sobre el azúcar extranjero y subsidios al maíz estadounidense , que aumentan el precio de la sacarosa y reducen el del JMAF, creando una ventaja en el costo de fabricación entre las aplicaciones de edulcorantes. [8] [9] A pesar de tener un contenido de fructosa 10% mayor, [10] la dulzura relativa del JMAF 55, utilizado más comúnmente en refrescos, [5] es comparable a la de la sacarosa. [8] El JMAF proporciona ventajas en la fabricación de alimentos y bebidas, como la simplicidad de la formulación, la estabilidad y la posibilidad de lograr eficiencias de procesamiento. [5] [8] [11]
El jarabe de maíz de alta fructosa (o jarabe de maíz estándar ) es el ingrediente principal en la mayoría de las marcas comerciales de "jarabe para panqueques", como un sustituto menos costoso del jarabe de arce . [12] Los ensayos para detectar la adulteración de productos endulzados con jarabe de maíz de alta fructosa, como la miel líquida, utilizan calorimetría diferencial de barrido y otros métodos de prueba avanzados. [13] [14]
En el proceso contemporáneo, el maíz se muele para extraer el almidón de maíz y se utiliza un proceso de "enzima ácida", en el que la solución de almidón de maíz se acidifica para comenzar a descomponer los carbohidratos existentes . Se añaden enzimas de alta temperatura para metabolizar aún más el almidón y convertir los azúcares resultantes en fructosa. [15] : 808–813 La primera enzima añadida es la alfa-amilasa , que descompone las cadenas largas en cadenas de azúcar más cortas ( oligosacáridos ). Se mezcla glucoamilasa y las convierte en glucosa. La solución resultante se filtra para eliminar las proteínas utilizando carbón activado . Luego, la solución se desmineraliza utilizando resinas de intercambio iónico . Esa solución purificada se pasa luego por xilosa isomerasa inmovilizada, que convierte los azúcares en ~50–52% de glucosa con algunos oligosacáridos sin convertir y 42% de fructosa (JMAF 42), y nuevamente se desmineraliza y purifica nuevamente utilizando carbón activado. Una parte se procesa en JMAF 90 mediante cromatografía líquida y luego se mezcla con JMAF 42 para formar JMAF 55. Las enzimas utilizadas en el proceso se producen mediante fermentación microbiana . [15] : 808–813 [3] : 20–22
El JMAF está compuesto por un 24% de agua y el resto principalmente de fructosa y glucosa, con un 0-5% de oligómeros de glucosa sin procesar . [16]
Las formas más comunes de JMAF utilizadas para la fabricación de alimentos y bebidas contienen fructosa en un 42 % ("JMAF 42") o en un 55 % ("JMAF 55") en peso seco, como se describe en el Código de Regulaciones Federales de los EE. UU. (21 CFR 184.1866). [5]
Se espera que el mercado mundial de JMAF crezca de 5.900 millones de dólares en 2019 a una cifra proyectada de 7.600 millones de dólares en 2024. [19] [ dudoso – discutir ]
En China, el JMAF representa aproximadamente el 20% de la demanda de edulcorantes. El JMAF ha ganado popularidad debido al aumento de los precios de la sacarosa, a pesar de que se vende a un tercio del precio. Se estima que la producción alcanzó las 4.150.000 toneladas en 2017. Aproximadamente la mitad del JMAF total producido se exporta a Filipinas, Indonesia, Vietnam e India. [20]
En la Unión Europea (UE), el JMAF se conoce como isoglucosa o jarabe de glucosa-fructosa (JMAF), que tiene un contenido de fructosa del 20 al 30 %, en comparación con el 42 % (JMAF 42) y el 55 % (JMAF 55) en los Estados Unidos. [21] Si bien el JMAF se produce exclusivamente con maíz en los EE. UU., los fabricantes de la UE utilizan maíz y trigo para producir JMAF. [21] [22] El JMAF alguna vez estuvo sujeto a una cuota de producción de azúcar, que se abolió el 1 de octubre de 2017, eliminando el límite de producción anterior de 720 000 toneladas y permitiendo la producción y exportación sin restricciones. [22] El uso de JMAF en refrescos está limitado en la UE porque los fabricantes no tienen un suministro suficiente de JMAF que contenga al menos un 42 % de contenido de fructosa. Como resultado, los refrescos se endulzan principalmente con sacarosa, que tiene un contenido de fructosa del 50 %. [23]
En Japón, el JMAF también se conoce como 異性化糖 (iseika-to; azúcar isomerizado). [24] La producción de JMAF surgió en Japón después de que las políticas gubernamentales crearan un aumento en el precio del azúcar. [25] El JMAF japonés se fabrica principalmente a partir de maíz importado de EE. UU., y la producción está regulada por el gobierno. Durante el período de 2007 a 2012, el JMAF tuvo una participación del 27-30% del mercado japonés de edulcorantes. [26] Japón consumió aproximadamente 800.000 toneladas de JMAF en 2016. [27] El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos afirma que el JMAF se produce en Japón a partir de maíz estadounidense. Japón importa a un nivel de 3 millones de toneladas por año, lo que lleva a que el 20 por ciento de las importaciones de maíz se destinen a la producción de JMAF. [25]
México es el mayor importador de JMAF de Estados Unidos. [28] El JMAF representa alrededor del 27 por ciento del consumo total de edulcorantes, y México importó 983.069 toneladas de JMAF en 2018. [29] [30] La industria de refrescos de México está pasando del azúcar al JMAF, lo que se espera que impulse las exportaciones de JMAF de Estados Unidos a México según un informe del Servicio Agrícola Exterior del Departamento de Agricultura de Estados Unidos. [31]
El 1 de enero de 2002, México impuso un impuesto del 20% a los refrescos y jarabes no endulzados con azúcar de caña. Estados Unidos impugnó el impuesto, apelando a la Organización Mundial del Comercio (OMC). El 3 de marzo de 2006, la OMC falló a favor de Estados Unidos, alegando que el impuesto era discriminatorio contra las importaciones estadounidenses de JMAF, sin que estuviera justificado conforme a las normas de la OMC. [32] [33]
Filipinas fue el mayor importador de JMAF chino. Las importaciones de JMAF alcanzaron un máximo de 373.137 toneladas en 2016. Las quejas de los productores nacionales de azúcar dieron lugar a una ofensiva contra las exportaciones chinas. [20] El 1 de enero de 2018, el gobierno filipino impuso un impuesto de 12 pesos (0,24 dólares) a las bebidas endulzadas con JMAF, frente a 6 pesos (0,12 dólares) para las bebidas endulzadas con otros azúcares. [34]
En los Estados Unidos, el JMAF se utilizó ampliamente en la fabricación de alimentos desde la década de 1970 hasta principios del siglo XXI, principalmente como reemplazo de la sacarosa porque su dulzura era similar a la de la sacarosa, mejoraba la calidad de fabricación, era más fácil de usar y era más barato. [8] La producción nacional de JMAF aumentó de 2,2 millones de toneladas en 1980 a un pico de 9,5 millones de toneladas en 1999. [35] Aunque el uso de JMAF es aproximadamente el mismo que el de sacarosa en los Estados Unidos, más del 90% de los edulcorantes utilizados en la fabricación mundial es sacarosa. [8]
La producción de JMAF en los Estados Unidos fue de 8,3 millones de toneladas en 2017. [36] El JMAF es más fácil de manipular que la sacarosa granulada, aunque parte de la sacarosa se transporta como solución. A diferencia de la sacarosa, el JMAF no se puede hidrolizar, pero la fructosa libre en el JMAF puede producir hidroximetilfurfural cuando se almacena a altas temperaturas; estas diferencias son más prominentes en las bebidas ácidas. [37] Los fabricantes de refrescos como Coca-Cola y Pepsi siguen utilizando azúcar en otras naciones, pero hicieron la transición al JMAF para los mercados estadounidenses en 1980 antes de cambiar por completo en 1984. [38] Las grandes corporaciones, como Archer Daniels Midland , presionan para que continúen los subsidios gubernamentales al maíz. [39]
El consumo de JMAF en los EE. UU. ha disminuido desde que alcanzó un máximo de 37,5 lb (17,0 kg) por persona en 1999. El estadounidense promedio consumió aproximadamente 22,1 lb (10,0 kg) de JMAF en 2018, [40] frente a 40,3 lb (18,3 kg) de azúcar refinado de caña y remolacha. [41] [42] Esta disminución en el consumo interno de JMAF resultó en un impulso a la exportación del producto. En 2014, las exportaciones de JMAF se valoraron en 436 millones de dólares, una disminución del 21% en un año, y México recibió alrededor del 75% del volumen de exportación. [6]
En 2010, la Asociación de Refinadores de Maíz solicitó a la FDA que llamara al JMAF "azúcar de maíz", pero la petición fue denegada. [43]
El 90% de las importaciones de JMAF de Vietnam provienen de China y Corea del Sur. Las importaciones totalizaron 89.343 toneladas en 2017. [44] Una tonelada de JMAF tenía un precio de 398 dólares en 2017, mientras que una tonelada de azúcar costaba 702 dólares. El JMAF tiene un impuesto de importación de cero centavos y no tiene cuota, mientras que la caña de azúcar bajo cuota tiene un impuesto del 5%, y el azúcar blanco y crudo que no está bajo cuota tiene un impuesto del 85% y 80%. [45] En 2018, la Asociación de Azúcar y Caña de Azúcar de Vietnam (VSSA) pidió la intervención del gobierno en las políticas fiscales actuales. [44] [45] Según la VSSA, las empresas azucareras se enfrentan a políticas crediticias más estrictas que provocan que las empresas miembro de la asociación tengan un mayor riesgo de quiebra. [46]
El JMAF está compuesto por un 76% de carbohidratos y un 24% de agua, y no contiene grasas, proteínas ni micronutrientes en cantidades significativas. En una cantidad de referencia de 100 gramos aporta 281 calorías , mientras que en una cucharada de 19 gramos aporta 53 calorías.
El papel de la fructosa en el síndrome metabólico ha sido objeto de controversia, pero a partir de 2022 [actualizar], no existe consenso científico de que la fructosa o el JMAF tengan algún impacto en los marcadores cardiometabólicos cuando se sustituyen por sacarosa. [49] [50] Una revisión sistemática de 2014 encontró poca evidencia de una asociación entre el consumo de JMAF y enfermedades hepáticas , niveles de enzimas o contenido de grasa. [51]
Una revisión de 2018 encontró que reducir el consumo de bebidas azucaradas y productos con fructosa puede reducir la acumulación de grasa hepática, que está asociada con la enfermedad del hígado graso no alcohólico . [52] En 2018, la Asociación Estadounidense del Corazón recomendó que las personas limiten el azúcar total agregada (incluyendo maltosa, sacarosa, jarabe de maíz con alto contenido de fructosa, melaza, azúcar de caña, edulcorante de maíz, azúcar sin refinar, jarabe, miel o concentrados de jugo de frutas) en sus dietas a nueve cucharaditas por día para los hombres y seis para las mujeres. [53]
Desde 2014, la FDA de los Estados Unidos ha determinado que el JMAF es seguro (GRAS) como ingrediente para la fabricación de alimentos y bebidas [ 54] y no hay evidencia de que los productos de venta minorista con JMAF difieran en seguridad de aquellos que contienen edulcorantes nutritivos alternativos. Las Guías Alimentarias para los Estadounidenses de 2010 recomendaron que los azúcares agregados se limiten en la dieta. [4] [5]
Una preocupación de los consumidores sobre el JMAF es que el procesamiento del maíz es más complejo que el utilizado para las fuentes de azúcar comunes, como los concentrados de jugo de frutas o el néctar de agave , pero todos los productos edulcorantes derivados de materias primas involucran pasos de procesamiento similares de pulpa , hidrólisis , tratamiento enzimático y filtración, entre otros pasos comunes de fabricación de edulcorantes a partir de fuentes naturales. [4] En el proceso contemporáneo para hacer JMAF, se utiliza un paso de "ácido-enzima" en el que la solución de almidón de maíz se acidifica para digerir los carbohidratos existentes, luego se agregan enzimas para metabolizar aún más el almidón de maíz y convertir los azúcares resultantes en sus componentes de fructosa y glucosa. Los análisis publicados en 2014 mostraron que el contenido de fructosa de JMAF fue consistente en muestras de 80 bebidas carbonatadas seleccionadas al azar endulzadas con JMAF. [55]
Una preocupación previa en la fabricación era si el JMAF contenía compuestos carbonílicos reactivos o productos finales de glicación avanzada desarrollados durante el procesamiento. [56] Sin embargo, esta preocupación fue descartada con evidencia de que el JMAF no representa ningún riesgo dietético debido a estos compuestos. [4]
Incluso en 2004, algunas fábricas que fabricaban JMAF utilizaban un método de procesamiento de maíz con cloro-álcali que, en los casos en que se aplicaba la tecnología de celdas de mercurio para digerir la materia prima de maíz, dejaba residuos traza de mercurio en algunos lotes de JMAF. [57] En un comunicado de 2009, [58] la Asociación de Refinadores de Maíz declaró que todas las fábricas de la industria estadounidense para la fabricación de JMAF habían utilizado un procesamiento sin mercurio durante varios años anteriores, lo que hacía que el informe anterior quedara obsoleto. [57]
La mayoría de los países, incluido México, utilizan sacarosa, o azúcar de mesa, en los refrescos. En los EE. UU., los refrescos, como la Coca-Cola, suelen elaborarse con JMAF 55. El JMAF tiene un sabor más dulce que la sacarosa. Algunos estadounidenses buscan bebidas como la Coca-Cola mexicana en tiendas étnicas porque prefieren el sabor al de la Coca-Cola endulzada con JMAF. [59] [60] La Coca-Cola kosher , que se vende en los EE. UU. en torno a la festividad judía de la Pascua , también utiliza sacarosa en lugar de JMAF. [61]
En la apicultura en los Estados Unidos, el JMAF es un sustituto de la miel para algunas colonias de abejas melíferas manejadas durante épocas en las que el néctar es escaso. [62] [63] Sin embargo, cuando el JMAF se calienta a aproximadamente 45 °C (113 °F), se puede formar hidroximetilfurfural , que es tóxico para las abejas, a partir de la descomposición de la fructosa. [64] [65] Aunque algunos investigadores citan la sustitución de la miel con JMAF como un factor entre muchos para el trastorno de colapso de colonias , no hay evidencia de que el JMAF sea la única causa. [62] [63] [66] En comparación con la miel de colmena, tanto el JMAF como la sacarosa causaron signos de desnutrición en las abejas alimentadas con ellos, evidentes en la expresión de genes involucrados en el metabolismo de proteínas y otros procesos que afectan la salud de las abejas melíferas. [63]
Existen diversas preocupaciones de relaciones públicas con el JMAF, incluida la forma en que se publicitan y etiquetan los productos de JMAF como "naturales". Como consecuencia, varias empresas volvieron a fabricar con sacarosa (azúcar de mesa) a partir de productos que anteriormente se elaboraban con JMAF. [67] En 2010, la Asociación de Refinadores de Maíz solicitó que se permitiera que el JMAF se rebautizara como "azúcar de maíz", pero la FDA rechazó esa petición en 2012. [68]
En agosto de 2016, en un intento de complacer a los consumidores con preocupaciones de salud, McDonald's anunció que reemplazaría todo el JMAF en sus panecillos con sacarosa (azúcar de mesa) y eliminaría los conservantes y otros aditivos artificiales de sus artículos del menú. [69] Marion Gross, vicepresidente senior de McDonald's, declaró: "Sabemos que ellos [los consumidores] no se sienten bien con el jarabe de maíz con alto contenido de fructosa, por lo que les estamos dando lo que buscan". [69] A principios del siglo XXI, otras empresas como Yoplait , Gatorade y Hershey's también eliminaron gradualmente el JMAF, reemplazándolo con azúcar convencional porque los consumidores percibían que el azúcar era más saludable. [70] [71] Empresas como PepsiCo y Heinz también han lanzado productos que usan azúcar en lugar de JMAF, aunque todavía venden productos endulzados con JMAF. [67] [70]
La producción comercial de jarabe de maíz comenzó en 1964. [3] : 17 A finales de la década de 1950, los científicos de la Clinton Corn Processing Company de Clinton , Iowa, intentaron convertir la glucosa del almidón de maíz en fructosa, pero el proceso que utilizaron no era escalable. [3] : 17 [72] En 1965-1970, Yoshiyuki Takasaki, del Instituto Nacional Japonés de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada, desarrolló una enzima xilosa isomerasa termoestable a partir de levadura. En 1967, la Clinton Corn Processing Company obtuvo una licencia exclusiva para fabricar glucosa isomerasa derivada de la bacteria Streptomyces y comenzó a enviar una versión temprana de JMAF en febrero de 1967. [3] : 140 En 1983, la FDA aceptó el JMAF como "generalmente reconocido como seguro", y esa decisión se reafirmó en 1996. [73] [74]
Antes del desarrollo de la industria azucarera mundial, la fructosa dietética se limitaba a unos pocos productos. La leche, las carnes y la mayoría de las verduras, los alimentos básicos de muchas dietas tempranas, no tienen fructosa, y solo se encuentra entre un 5 y un 10% de fructosa en peso en frutas como las uvas, las manzanas y los arándanos. Sin embargo, la mayoría de las frutas secas tradicionales contienen alrededor del 50% de fructosa. Entre 1970 y 2000, hubo un aumento del 25% en los "azúcares agregados" en los EE. UU. [75] Cuando se reconoció como un edulcorante más barato y versátil, el JMAF reemplazó a la sacarosa como el principal edulcorante de los refrescos en los Estados Unidos. [8]
Desde 1789, la industria azucarera estadounidense ha contado con protección comercial en forma de aranceles sobre el azúcar producido en el extranjero, [76] mientras que los subsidios a los productores de maíz abaratan el ingrediente principal del jarabe de maíz de alta fructosa, el maíz . En consecuencia, los usuarios industriales que buscaban sustitutos del azúcar más baratos adoptaron rápidamente el jarabe de maíz de alta fructosa en la década de 1970. [77] [78]
Debido a que el perfil de azúcar del jarabe de maíz con alto contenido de fructosa es similar al de la miel, el jarabe de maíz con alto contenido de fructosa era más difícil de detectar hasta que se desarrollaron nuevas pruebas en la década de 1980. La adulteración de la miel ha seguido evolucionando para evadir la metodología de prueba, lo que requiere una actualización continua de los métodos de prueba.
Las recomendaciones de la AHA se centran en todos los azúcares añadidos, sin destacar ningún tipo en particular, como el jarabe de maíz con alto contenido de fructosa.
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