hidrocoloies microbianos
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HIDROCOLOIDES DE ORIGEN MICROBIANO1
Tecnología de los productos
Agroindustriales
Los consumidores exigen que haya
alimentos más variados, fáciles de
preparar, seguros, nutritivos, baratos y
con buenas características
organolépticas (textura adecuada)
Nuevas tecnologías de
transformación, entre ellas los
aditivos: HIDROCOLOIDES
(biopolímeros)
Macromoléculas que son sintetizadas mediante algún proceso
biológico que debido a su afinidad por el agua, modifican la textura
de los alimentos.
Polisacáridos y sus derivados de origen vegetal o microbiano que
se pueden dispersar en agua fría o caliente para producir
geles, dispersiones o soluciones viscosas a bajas concentraciones.
Las aplicaciones de las gomas o hidrocoloides se fundamentan en
dos de sus características más importantes: la capacidad de alterar
las propiedades del flujo de agua y la posibilidad de formar
geles.
HIDROCOLOIDES
(Ingredientes con
propiedades
beneficiosas)
Aumentando la
Viscosidad (bebidas o
en jarabes)
Estabilidad en las emulsiones
Suspender las
partículas, (goma xantana en
los aderezos para ensaladas)
Ayudar a prevenir la
separación del agua como
es el caso de los alimentos
congelados
Forman geles como en la
leche o postres a base de
agua
CLASIFICACIÓN
De acuerdo a su fuente de origen
En primer lugar su producción no depende de condiciones
climáticas, contaminación marina o fallas en las cosechas.
los productos son menos susceptibles a variabilidad en su calidad y
su producción por ser controlada cuidadosamente.
Finalmente a nivel microbiano se posee técnicas genéticas muy
poderosas que eventualmente permitirán sintetizar gomas que
presenten características reológicas “sobre pedido”, lo cual es
todavía lejano con las otras especies.
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En 1861, Pasteur demostró el origen microbiano de la
transformación de la sacarosa en polímeros extracelulares y
Van Tieghen en 1878 aisló uno de estos microorganismos, al
cual dio el nombre de Leuconostoc mesenteroides. En 1906
Scheiber separó estos polímeros a los cuales denominó
“dextranas”.
Un gran número de bacterias sintetizan dextranas
extracelulares, encontrándose agrupadas dentro de los géneros
Leuconostoc y Streptococcus.
A partir de sacarosa……..polímeros extracelulares
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La cepa de mayor interés industrial, l. mesenteroides NRRL B-
512F, tiene la característica de producir dextranas de muy
elevado peso molecular. Las soluciones de dextranas tienen
comportamiento reológico no Newtoniano, de tipo
pseudoplástico.
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Proceso convencional
Se requiere de sacarosa en el medio de cultivo. En este
caso, ocurren tres procesos fermentación:
-Crecimiento del microorganismo.
-Síntesis y excreción de la enzima dextransacarosa.
-Síntesis de la dextrana por acción de la enzima.
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PRODUCCION DE DEXTRANAS
(L. mesenteroides NRRL B – 512F)
La sacarosa es entonces fuente de carbono y energía para el
microorganismo, inductor y sustrato para la enzima. Con una
concentración de 100 g/l es posible obtener 25g/l de dextrana. Se
emplea igualmente en el medio extracto de levadura
(2.5%), sulfato de magnesio (0.2%) y fosfato dipotásico (5%) y
oligoelementos.
El proceso dura unas 16 horas y la temperatura es entre 26 y 29
C, ya que aunque el óptimo de crecimiento del microorganismo
y la actividad de la enzima son de 30 C la dextransacarasa no es
muy estable a esta temperatura.
Terminado el proceso, la dextrana es precipitada con metanol o
etanol, previa eliminación de células.
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APLICACIONES
Estabilizantes y viscosantes en al industria alimentaria.
En capas protectoras para semillas.
Floculantes.
Para la estabilización de agregados de suelos.
Recuperación secundaria de petróleo.
Procesos metalúrgicos.
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GENERALIDADES
La goma xantana es el polisacárido microbiano que mas éxito
comercial ha logrado en el mercado internacional de Hidrocoloides.
La capacidad instalada a nivel mundial es cercana a las 20000
toneladas por año.
Los principales productores se encuentran en Estados
Unidos, Francia y Austria.
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CARACTERISTICAS FISICOQUIMICAS
La goma xantana es un heteropolisacárido constituido por
unidades monoméricas que contienen glucosa, manosa y
acido glucorónico en relaciones molares
2.8:2:2, respectivamente.
Este polisacárido ramificado explica en parte las
extraordinarias características de capacidad viscosificante y
estabilidad que presentan las soluciones de esta goma.
Estado físico polvo crema seco
Humedad, % 11
Cenizas, % 9
Color (estándar blanco enamel, 75% de reflectancia) 70
Gravedad específica 1.5
Densidad aparente del polvo, Kg/m3 (lb/ft3) 836 (52.2)
Temperatura de ennegrecimiento, ºC 165
Temperatura de carbonización, ºC 240
Temperatura de aparición de cenizas, ºC 470
Temperatura de ignición, ºC
Como una solución al 1 % en agua destilada:
Calor de disolución (cal/g sol) 0.08
Índice de refracción a 20 ºC 1.3338
pH 7
Tensión superficial, din/cm 75
Punto de congelamiento, ºC 0
Viscosidad de una solución al 1% con 1% de lectrolito, cp 1900
Tamaño de particula (malla estándar de Tyler) 8020013HIDROCOLOIDES DE ORIGEN MICROBIANO
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•A 1% de lograr
viscosidades
cercanas a 2000 cps
•Propiedad
reológica:
pseudoplasticidad
La viscosidad de soluciones prácticamente no cambia, es decir son
estables en un rango entre 4 y 93 ºC y lo mismo sucede en un rango
de pH entre 1 y 13. Fuerzas iónicas equivalentes a soluciones de
cloruro de sodio entre 0.05 y 1% no tienen efecto en la viscosidad
aparente.
La compatibilidad de la goma xantana en solución con
metales, ácidos, sales, agentes reductores, otros
texturizantes, solventes, enzimas, surfactantes y conservadores, es
en general muy alta en las concentraciones presentes comúnmente
en formulaciones industriales.
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El xantano no es toxico y no provoca sensibilización ni
irritación ocular o de la piel.
El xantano se agrega a los alimentos para controlar la
reologia del producto final.
El polímero produce un gran efecto sobre propiedades
como la textura, liberación de aroma y apariencia.
Su comportamiento como antioxidante es mayor que el
de otros polisacáridos debido a su comportamiento
viscoso.
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Aplicación en No alimentos
En la industria farmacéutica y cosmética el xantano se usa como
agente emulsificante y para dar cuerpo.
En las aplicaciones agrícolas el xantano se usa como agente de
suspensión o espesante.
En la industria petrolera se lo utiliza como aditivo para fluidos de
perforación
Las soluciones de xantano también se aplican a líquidos de fractura.
La fractura hidráulica permite mejorar la productividad del pozo.
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Aplicación en alimentos.
La goma xantana se usa como espesante para salsas, para prevenir
la formación de cristales de hielo en los helados, y como sustitutos
de grasa con pocas calorías.
El xantana o goma xantana se añade a los alimentos para controlar
la reología del producto final.
Se utiliza en emulsiones, como salsas, por ejemplo. También en
helados y para estabilizar la espuma de la cerveza.
Es muy utilizado para dar consistencia a los productos bajos en
calorías empleados en dietética.
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Aplicación en alimentos.
Salsas y preparaciones, salsas emulsionadas, salsas a base de
tomate, salsas con partículas en la suspensión.
Panadería y pastelería.
Bebidas, helados y productos lácteos.
Preparativos de fruta.
Productos en polvo.
Emulsiones de aceite en agua.
Inhibe la degradación y alarga la vida de almacenamiento de los
productos horneados y masas refrigeradas
Jaleas: inhibe la sinéresis, evita que el relleno sea absorbido por la
pastaHIDROCOLOIDES DE ORIGEN MICROBIANO 19
Tabla1. Usos prácticos del xantano en
la industria de alimentos
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Los alginatos obtenidos por extracción a partir de algas marinas
presentan dificultades para su purificación, lo que resulta costoso.
El producto es difícil de purificar debido a la presencia en las
algas de algún tipo de polisacáridos. Además los bajos
rendimientos en la extracción del ácido algínico (10-40% peso
seco de alga),las fluctuaciones estacionales en el contenido de
alginatos y el alto contenido de impurezas, contribuyen al alto
costo del producto.
Los problemas anteriores han provocado que esta industria
busque alternativas de producción, encontrando en la obtención
de alginatos por fermentación microbiana una opción, técnica y
económicamente atractiva.
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APLICACIONES
Los alginatos son ampliamente usados en una gran diversidad de
industrias, debido fundamentalmente a sus propiedades
funcionales, entre las que destacan su poder gelificante y
viscosificante.
Aun cuando muchos hidrocoloides o gomas tienen propiedades
viscosicantes, no todos forman geles. Los alginatos poseen como
una de sus propiedades más importantes la de formar geles
instantáneamente, a través de una reacción con sales de calcio, para
el caso de alginatos algales, estos geles y otros productos
derivados, son inocuos y pueden emplearse en productos
comestibles mientras que los alginatos microbianos, aún no han
sido aprobados para consumo humano.
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La aplicación industrial de alginatos depende del peso
molecular, así como de la composición química del polímero.
Dispersiones de alginatos en agua son empleados como agentes
aspersantes y estabilizantes. En este renglón, se incluye la
estabilización de espumas y emulsiones así como la suspensión
de partículas solidas. La capacidad de estabilizante y espesante
dependerá de la viscosidad de la muestra. Cuando los alginatos
son empleados como agentes espesantes la concentración
empleada es superior al 1%.
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La capacidad para la formación de geles termoirreversibles que
poseen los alginatos, es la característica que ha propiciado un
gran número de aplicaciones. Los cationes divalentes
(regularmente calcio) ;reaccionan con alginatos, formando geles
que modifican la calidad y textura de los productos finales. Los
alginatos forman la base para la nueva producción tecnológica
de los llamados "alimentos reconstituidos, fabricados y listos
para cocinar' .
El proceso de gelación puede ser adaptado para la producción
de películas, fibras y cualquier otra geometría por caprichosa
que sea.
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Estructura molecular
• Es un polisacárido que se descompone en glucosa al someterse a hidrólisis
completa. Aunque produce soluciones acuosas con una viscosidad muy
grande, su peso molecular no es muy alto: Pm = 540 000.
• La estructura química consiste en residuos de beta-1,3-D-glucosa con una
cadena lateral de beta-1,6-D-glucosa cada tres residuos de la cadena
principal.
• Es un polímero natural soluble en agua que se obtiene por fermentación
del hongo filamentoso sclerotium rofsii.
Funcionalidad
Elevada estabilidad térmica
Grado de elasticidad y viscosidad
Compatibilidades
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APLICACIONES PRINCIPALES:
Escleroglucano natural: Se utiliza principalmente para
Industria del petróleo:
• Lodos de perforación
• Fluidos espaciadores
• Emulsiones asfálticas
Otras aplicaciones técnicas:
Adhesivos
Pigmentos acuosos
Tintas de impresión
Escleroglucano refinado principalmente para cosméticos
MARCAS
El escleroglucano se vende con la marca ACTIGUM™ CS.
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El curdlan es un homopolímero producido por Alcaligenes faecalis
var. myxogenes, descubierto en 1964 por Harada. Consiste en
unidades de glucosa en β1 3, por lo que no es degradado por
las enzimas del sistema digestivo.
Presenta grados de polimerización de hasta 540 unidades de
glucosa y tiene la propiedad de gelificar térmicamente de forma
irreversible. Es más elástico y más resistente que el agar.
Aún no ha sido autorizado su uso como aditivo alimentario.
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APLICACIONES:
• Alimento de trigo cocinado: en tallarines inmediatos y otras
pastas, aumenta la elasticidad, masticando sentido, previene
quemado, fangoso y sopa fangosos. Uso estándar: 0.1-1%.
• Productos acuáticos: Puede hacer el alimento flexible, mejorar
gusto, prevenir quemado, substituir pescados y mejorar la producción.
• Productos de carne: En salchicha, carne del jamón, puede mejorar la
retención del agua y la firmeza, mejora el gusto del alimento, hace las
salchichas más estables. Uso estándar: 0.1-1%.
• Alimento cocido, bocados: En hamburguesas, pollo frito, bolsas de masa
hervida, mejora la retención del agua, valor nutritivo y el gusto, mejora
varios tipos de alimento, quita el gusto de la proteína de la soja.
• Salsa: Aumenta la viscosidad, anti-sedimentación, mejora calidad.
• Mejora la retención del agua de las tortas durante congelado, inhibe la
adsorción de aceite en la fritura de alimentos.
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Es un polímero extracelular producido por Aureobasidium pullulans. La
unidad básica está constituida por maltotriosas unidas por enlaces α1
6, alcanzando pesos moleculares de entre 10 000 y 1 000 000 en función
de la fuente y las condiciones de fermentación.
APLICACIONES:
• En la elaboración de materiales plásticos biodegradables, no
contaminantes
• Como adhesivo, viscosificante, estabilizante y agente protector de
superficie en frutas y semillas.
Tiene propiedades organolépticas que una vez en la boca produce la
sensación de grasa o aceite y se emplea en dietas de bajo contenido
calórico. Es aislado de la pared celular de Saccharomyces cerevisiae
mediante un proceso mecánico y está compuesto fundamentalmente de
glucosa y manosa.HIDROCOLOIDES DE ORIGEN MICROBIANO 30
Alva Chávez Carlos
Baca Gutiérrez Milagritos
Cabeza Zevallos Liseth
Castillo Olórtegui July
De La Cruz Ulco Paola
Gil González Pamela
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