Reología de emulsiones alimentarias estabilizadas con yema de huevo deshidratada de bajo contenido en colesterol

Abstract

La caracterización reológica de emulsiones alimentarias (mayonesas, salsas para ensaladas) es de gran importancia puesto que ofrece una información que puede ser aplicada en el control de la producción, en la estabilidad durante el almacenamiento, en la predicción de la textura del producto, en el diseño del equipo emulsificador, etc [Davis, 1973]. Así, los diferentes procesos de desestabilización que tienen lugar en las emulsiones (cremado, sedimentación, floculación, coalescencia, etc) pueden investigarse utilizando técnicas reológicas [Tadros, 1994]. Las propiedades estructurales y reológicas de las emulsiones aceite en agua están determinadas por las interacciones entre las gotas de aceite, que dependen de la estructura y naturaleza del emulsionante empleado, de su concentración, de las interacciones física y químicas de las moléculas adsorbidas en la interfase con las no adsorbidas, etc. Estas propiedades están estrechamente relacionadas con ciertos parámetros estructurales de la emulsión, tales como el tamaño medio de gota y la polidispersidad de tamaños de gota, la reología del medio continuo, el grado de floculación, etc [Rahalkar, 1992; Gallegos y Franco, 1999], que a su vez afectan directamente a la estabilidad de la emulsión. Dichos parámetros estructurales dependen a su vez de las variables de procesado (velocidad de agitación, tiempo de residencia, etc). Diferentes autores han investigado las propiedades reológicas de diversos tipos de emulsiones y salsas para ensaladas estabilizadas con yema de huevo nativa. Estas emulsiones presentan marcadas propiedades viscoelásticas, como ha sido demostrado mediante ensayos de flujo transitorio [Tiu y Boger, 1974; Bistany y Kokini, 1983; Figoni y Shoemaker, 1983; Campanella y Peleg, 1987; Gallegos et al., 1988a], medidas de fluencia [Kiosseoglou y Sherman, 1983c], y medidas de cizalla oscilatoria [Ellito y Ganz, 1977; Berjano et al., 1990; Muñoz y Sherman, 1992]. Tradicionalmente, emulsiones alimentarias del tipo mayonesa o salsas para ensaladas se han estabilizado con productos derivados del huevo [Rao, 1992]. La yema de huevo es un alimento de un alto interés nutricional puesto que proporciona proteínas de alta calidad, ácidos grasos, fosfolípidos, vitaminas (A, D, E) y minerales (hierro, fósforo, etc) esenciales para la dieta humana. Además, algunos fosfolípidos presentes en la yema (fosfatidilcolina y esfingomielina) son fuentes de colina, que es un nutriente importante para el desarrollo de la inteligencia y la prevención del cáncer [Zeisel, 1992; Woodbury y Woodbury, 1993]. Debido al carácter tensioactivo de algunos de sus constituyentes, fundamentalmente los complejos lipoproteicos [Kiosseoglou, 1989], la yema de huevo reduce la tensión interfacial y permite la formación y posterior estabilización de emulsiones, mediante la formación de una barrera protectora contra la coalescencia, alrededor de las gotas de aceite [Dickinson, 1994]. Además, la yema de huevo le confiere un sabor y color deseables al producto [Baldwin, 1990; Warren, 1994; Bringe y Cheng, 1995], lo cual favorece su utilización frente a otros emulsionantes y estabilizantes alimentarios. No obstante, su uso hoy día está siendo más limitado debido a la tendencia actual de consumir productos con bajo contenido en materia grasa y colesterol [Addis y Warner, 1991; Fontana et al., 1993]. Hoy día, es incuestionable el efecto perjudicial que ejercer el colesterol y sus derivados sobre las arterias. Está suficientemente demostrada la relación entre una alta concentración de colesterol en sangre y el desarrollo de arterosclerosis. Esta enfermedad cardiovascular es la causa de muerte más frecuente en el mundo occidental. Desde hace años, una diera controlada, reduciendo la ingestión de alimentos que contienen grasas y colesterol, ha sido decisiva para el control de dicha enfermedad. No obstante, el colesterol es un lípido que desarrolla importantes funciones en el organismo como precursor de hormonas, formando parte de las membranas celulares. Para transportarlo a través del organismo es necesario hacerlo soluble, por lo que se asocian en complejos lipoproteicos. La sustitución de la yema de huevo por otros ingredientes en la fabricación de productos alimentarios modifica significativamente las propiedades sensoriales de estos [Leutzinger et al., 1977; Gardner et al., 1982]. Por lo tanto, existe un enorme interés en eliminar los triglicéridos y el colesterol de la yema de huevo sin modificar sustancialmente las propiedades funcionales y sensoriales del producto en cuestión [Carrell et al., 1992; Paraskevopoulu y Kiosseoglou, 1994; Bringe y Cheng, 1995]. Por otra parte, puesto que la yema de huevo no es microbiológicamente estable, son necesarios procesos de conservación tales como la congelación o deshidratación, además de la adición de sal, para preservar el producto final. El procesado de la yema de huevo con fines de preservación puede producir diferentes efectos sobre sus ingredientes tales como la oxidación de los lípidos, la desnaturalización de las proteínas, la ruptura de los complejos liporoteicos, etc [Burley y Vadehra, 1989]. De esta forma, la estabilidad y propiedades reológicas de la emulsión pueden ser alteradas. El proceso de deshidratación de la yema de huevo tiene interés, no solo como procedimiento de preservación de la yema, sino también como etapa previa al proceso de extracción de colesterol con un disolvente adecuado [Froning et al., 1990; Bringe y Cheng, 1995; Singer, 1995]. Desde un punto de vista físico, el proceso de deshidratación produce principalmente la desnaturalización de las proteínas [Seideman y Cotterill, 1969], debido a las elevadas temperaturas que se aplican. Como se ha demostrado previamente, la desnaturalización térmica de algunas proteínas modifica las propiedades físicas de la emulsión, entre ellas su comportamiento reológico [Rivas y Sherman, 1983; Raymundo et al., 1998]. En el presente trabajo se ha realizado un estudio de la estabilidad y la reología de emulsiones alimentarias estabilizadas con yema de huevo deshidratada y de bajo contenido en lípidos y colesterol. Se han tenido en cuenta ciertos problemas de interés tecnológico, tales como la optimización de la formulación y el procesado, además de la influencia que ejerce la extracción de la materia grasa y el colesterol. La mayor parte de las emulsiones estudiadas muestran una alta estabilidad durante el periodo de almacenamiento. Como se ha comprobado, una modificación en la concentración de aceite o de yema de huevo produce cambios significativos en la estabilidad y reología de dichas emulsiones. Así, un aumento en el contenido de fase oleosa conduce a emulsiones más viscosas y viscoelásticas. Sin embargo, la influencia de la concentración de yema de huevo deshidratada es algo más compleja, puesto que depende del tratamiento ulterior al que ha sido sometida. Por otra parte, el estudio térmico realizado a este topo de emulsiones demuestra que, inicialmente, un incremento de temperatura origina un descenso en los valores de la viscosidad y de las funciones viscoelásticas dinámicas. No obstante, a partir de un valor crítico de temperatura se produce un aumento de las funciones viscoelásticas dinámicas, aunque a temperaturas muy elevadas la emulsión se desestabiliza por coalescencia de las gotas de aceite. Respecto a las variables de procesado puede indicarse que, en general, un aumento de la energía suministrada al sistema produce emulsiones con mayores valores de viscosidad y de las funciones viscoelásticas dinámicas, aunque existe un óptimo que depende de la variable objeto de estudio y de la formulación. Fundamentalmente, un aumento del grado de extracción de lípidos y colesterol da lugar a emulsiones con mayores valores de las funciones viscosas y viscoelásticas, aunque un grado de extracción muy elevado (entorno al 80%) da lugar a un descenso en los valores de dichas funciones, a bajas concentraciones de yema y altos contenidos de aceite. Por otra parte, cuando se comparan emulsiones con el mismo contenido proteico, un aumento del grado de extracción da lugar a valores inferiores de viscosidad y de las funciones viscoelásticas lineales. No obstante, puede concluirse que la yema de huevo con bajo contenido en colesterol obtenida mediante extracción con CO2 en condiciones subcríticas presenta propiedades emulsionantes comparables a las de la yema deshidratada y yema nativa, presentando propiedades reológicas no muy diferentes de las emulsiones comerciales, dependiendo de las variables de procesado y de la composición. CONCLUSIONES Del análisis de los resultados experimentales obtenidos pueden deducirse las siguientes conclusiones: 1. La respuesta viscoelástica lineal de emulsiones estabilizadas con yema de huevo deshidratada y de bajo contenido en colesterol es característica de sistemas altamente floculados, con un comportamiento predominante elástico. Igualmente, el comportamiento viscoso de estas emulsiones es el típico de un fluido altamente estructurado, donde las curvas de flujo en estado estacionario pueden ser descritas mediante el modelo de Carreau. 2. El tiempo de residencia de la yema en el atomizador durante el proceso de deshidratación ejerce una influencia importante sobre la yema de huevo deshidratada, lo que determina las propiedades emulsionantes y reológicas de dicho producto. Así, un aumento del tiempo de residencia produce un mayor grado de desnaturalización en las proteínas. 3. La concentración de lípidos y colesterol en la yema deshidratada disminuye linealmente con el tiempo durante el proceso de extracción con CO2 en condiciones subcríticas. 4. Un aumento en el grado de extracción de colesterol produce un incremento de la concentración de proteínas presentes en la yema. No obstante, el proceso de extracción puede provocar una alteración de la estructura de los complejos lipoproteicos. Ambos efectos contrapuestos determinan la estabilidad y las propiedades reológicas de este tipo de emulsiones. Así, la viscosidad y las funciones viscoelásticas dinámicas aumenta, generalmente, con el grado de extracción, aunque un grado de extracción elevado (entorno al 80%) da lugar a un descenso en los valores de dichas funciones a bajas concentraciones de yema y altos contenidos de aceite. Por otra parte, cuando se comparan emulsiones con el mismo contenido proteico, un aumento del grado de extracción de colesterol da lugar a valores inferiores de viscosidad y de las funciones viscoelásticas lineales. 5. Un aumento de la concentración de aceite produce un aumento de viscosidad y de las funciones viscoelásticas dinámicas de las emulsiones estudiadas. Sin embargo, la evolución de los diámetros característicos depende del tratamiento previo al que ha sido sometido la yema. 6. La influencia de la concentración de yema de huevo es dependiente del tipo de yema empleada como emulsionante. Así, se produce un aumento de la viscosidad y de las funciones viscoelásticas dinámicas cuando se emplea la yema que permanece un menor tiempo de residencia en el atomizador (YDA), mientras que se obtiene un mínimo en estos valores entorno a un 3% p/p cuando se emplea la yema de mayor tiempo de residencia (YDB). 7. Las emulsiones estudiadas presentan un comportamiento termorreológico simple en un intervalo de temperatura comprendido entre 5 y 35ºC, con un descenso de las funciones viscosas y viscoelásticas al aumentar la temperatura, como consecuencia de la agitación térmica. Sin embargo, a temperaturas superiores se produce un cambio en el comportamiento reológico, aumentando las funciones viscoelásticas debido a la desnaturalización térmica de las proteínas, como se demuestra al aplicar distintas rampas de temperatura. 8. Por lo general, se observa un aumento de la viscosidad y de las funciones viscoelásticas dinámicas cuando se aumenta la energía impuesta al sistema al modificar las variables de procesado. No obstante, un tiempo de procesado o una temperatura de emulsificación elevados da lugar a un descenso de las funciones viscosas y viscoelásticas acompañado de un aumento de los diámetros característicos, como consecuencia, fundamentalmente, de la coalescencia de las gotas de aceite durante el procesado. Las condiciones óptimas de procesado son dependientes del tipo y concentración de yema. 9. La deshidratación de la yema nativa y la extracción de colesterol producen cambios físico-químicos importantes en la yema. Sin embargo, los valores de los diámetros característicos, así como los de viscosidad y de las funciones viscoelásticas dinámicas de emulsiones estabilizadas con yema de huevo deshidratada y de bajo contenido en colesterol son similares a los encontrados para mayonesas comerciales y salsas para ensaladas estabilizadas con yema de huevo nativa.