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Las emulsiones con mayores posibilidades de aplicación en la industria cárnica son las O/W y las W1/O/W2

Estrategias para modificar el perfil lipídico en productos cárnicos funcionales

María Freire y Susana Cofrades

Departamento de Productos, Laboratorio de Carne y Productos Cárnicos, Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición (ICTAN-CSIC)

13/05/2019
Por todos es conocido el importante papel que tienen la carne y los productos cárnicos en nuestra dieta, así como el impacto económico en los países desarrollados. La carne y los productos cárnicos son importantes fuentes de proteínas de alto valor biológico conteniendo aminoácidos esenciales para la salud humana, ácidos grasos, vitaminas principalmente del grupo B, minerales esencialmente hierro y zinc de alta biodisponibilidad y manganeso; por todo ello, tienen una repercusión muy significativa sobre la ingesta de nutrientes en las dietas de los países occidentales, como España.

Sin embargo, también pueden contener ácidos grasos saturados (AGS), colesterol, sal, nitritos, etc., siendo estos componentes los que, tras diversos estudios, se asocian con un aumento en el riesgo de padecer ciertas enfermedades crónicas del mundo Occidental; enfermedades cardiovasculares (ECV) y distintos tipos de cáncer como el de colon. Entre todos los componentes anteriormente citados, son los lípidos de la carne los que mayor atención han recibido a la hora de diseñar y desarrollar productos cárnicos más saludables.

Múltiples estudios han relacionado el perfil lipídico de alimentos ricos en AGS con enfermedades cardiovasculares o metabólicas tales como la diabetes o arterosclerosis (Hegsted et al., 1965; Keys y Parlin, 1966; Riserus et al., 2009). Concretamente, Kromhout et al. (1995) y Aspelund et al. (2010) han demostrado una implicación directa de los AG (láurico, mirístico esteárico y palmítico) con las muertes producidas por ECV. No obstante, actualmente, existe una gran controversia en cuanto al papel de los AGS en el metabolismo lipídico. En esta línea, un meta-análisis ha señalado que la reducción de AGS no siempre es beneficiosa y protectora frente enfermedades crónicas como las ECV y cáncer de mama (Siri-Tarino et al., 2010). Por el contrario, Kris-Etherton et al. (2003); Estruch et al. (2006) han encontrado un efecto protector de la dieta rica en ácido oleico (C18:1 n-9), típico de la dieta mediterránea, a la que se asocia un descenso de los niveles de colesterol ligado a las LDL y del colesterol total en sangre.

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Por todo lo anteriormente indicado, es comprensible que los productos cárnicos hayan sido objeto de estudio y análisis por su tipo de perfil lipídico. Estos presentan un contenido de grasa entre 20% y un 60%, dependiendo del tipo de producto, la formulación, procesado, etc. Brevemente, se puede indicar que dicha grasa está compuesta entre un 30-40% de AGS, 40-50% de ácidos grasos monoinsaturados (AGM) y entre un 0,3-3% de ácidos grasos poliinsaturados (AGP). Estos AGS están constituidos mayoritariamente por el ácido palmítico (C16:0), ácido esteárico (C18:0) y ácido mirístico (C14:0), siendo éstos objeto de diversos estudios para determinar sus posibles efectos perjudiciales en la salud. En este sentido, unos de los retos actuales para la industria cárnica es la mejora del perfil lipídico de los productos cárnicos adaptándose así a las recomendaciones actuales de salud (menor proporción de AGS y mayor cantidad de AGM y AGP, incluidos los de cadena, larga n-3).

Entre las estrategias para mejorar el contenido y perfil lipídico de los productos cárnicos, se encuentran las relacionadas con las prácticas de producción animal (genéticas y nutricionales) o las basadas en la reformulación de los productos. Estas últimas son las más utilizadas a la hora de diseñar nuevos productos cárnicos saludables, ya que son más rápidas al incidir directamente durante el desarrollo del producto final. Entre las estrategias más empleadas destacan aquellas que permiten una reducción del contenido graso total, del colesterol y una mejora del perfil lipídico, siendo aquellas que se enfocan en la reducción del contenido total en grasa y a la vez en la mejora del perfil lipídico, las más utilizadas. Dicho enfoque se puede llevar a cabo sustituyendo total o parcialmente la grasa animal, que se añade durante la elaboración de los productos cárnicos, por lípidos más saludables cuyas características estén más acordes con las recomendaciones nutricionales actuales como es el caso de los aceites vegetales o marinos (ricos en AGM y AGP y/o AGP n-3 de cadena larga). Entre estos tipos de aceites, cabe destacar el aceite de pescado por su elevado valor biológico debido a su alto contenido en ácido eicosapentaenoico (EPA) y ácido docosahexaenoico (DHA). Interesantes posibilidades ofrece la combinación de aceites (vegetales y de pescado) con el objetivo de reducir las relaciones AGS/AGM y AGP n-6/n-3 en los productos cárnicos reformulados.

Inicialmente, se ha estudiado la incorporación directa de aceites vegetales y/o marinos en diversos productos cárnicos, que aunque de fácil aplicación, puede ocasionar problemas de oxidación, de textura y poca capacidad de la matriz para retener los aceites incorporados dependiendo del tipo y cantidad añadida (Lowder y Osburn, 2010; Alvarez et al., 2011; Rodríguez-Carpena et al., 2011). Otras de las opciones practicadas ha sido la incorporación de aceite en forma de encapsulados. Si bien este procedimiento permite la protección de estos aceites frente a los procesos de oxidación lipídica, es poco eficiente para incorporar grandes cantidades en productos cárnicos (Pelser et al., 2007; Josquin et al., 2012).

En los últimos años, la comunidad científica ha mostrado un gran interés en el desarrollo de emulsiones simples y dobles, puesto que permiten reemplazar la grasa animal, mejorar el perfil lipídico, así como vehiculizar compuestos bioactivos tales como minerales, vitaminas, microorganismos, fibra y polifenoles, entre otros, (Jiménez-Colmenero, 2013).

Emulsiones

Brevemente se puede definir una emulsión como un sistema coloidal que está compuestos por dos líquidos inmiscibles donde uno de ellos se encuentra disperso en forma de pequeñas gotitas (fase dispersa) en otro fluido denominado fase continua o dispersante (Dickinson y Stainsby, 1982; Dickinson, 1992). Las emulsiones simples (ES) se pueden clasificar según su fase continua en emulsiones simples aceite-en-agua (O/W) o agua-en-aceite (W/O) (Figura 1).

Por su propia naturaleza estos sistemas tienden a la inestabilidad y con ellos a la separación y ruptura del sistema. Con el fin de minimizar este proceso es necesario el empleo de un agente emulsionante que permite disminuir la tensión superficial y así poder dispersar pequeñas gotitas de una de las fases en la fase continua. En función de su composición, tendrán una mayor afinidad por una de las fases, permitiendo de este modo la formación de cada uno de los sistemas. En la actualidad existen una gran variedad de emulsionantes, siendo entre ellos los más destacados en su uso alimentario las lecitinas, poliglicerol del ácido polirricinoleico (PGPR), caseinato sódico, aislado de proteína de suero y aislado de proteína de soja.

A partir de las ES podemos desarrollar sistemas más complejos denominados emulsiones dobles (ED), que es un sistema multicompartimentalizado caracterizado por la coexistencia de una emulsión de aceite en agua (O/W) u otra de agua-en-aceite (W/O), en el que los glóbulos de la fase dispersa contienen dentro de ellos gotas igualmente dispersas más pequeñas (Garti y Bisperink, 1998). Al igual que en los sistemas anteriores se pueden clasificar en aceite-en-agua-en-aceite (O1/W/O2) y en agua-en-aceite-en-agua (W1/O/W2) (Figura 1).

Por sus características, las ED presentan varias ventajas potenciales sobre las ES. En este sentido, las emulsiones de W1/O/W2, permiten la encapsulación de componentes funcionales hidrófilos en la fase acuosa interna (W1) que podrían liberarse a una velocidad controlada o en respuesta a estímulos ambientales específicos (cambios de pH, fuerza iónica, temperatura, etc.). Los componentes encapsulados también podrían ser protegidos frente a la degradación química, aislándolos de este modo de otros ingredientes solubles en la fase acuosa exterior con los que podrían reaccionar.

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Figura 1. Representación esquemática de emulsión simple W/O (a), O/W(b), O1/W/O2 (c) y W1/O/W2 (d) (Freire, 2018).

Las emulsiones con mayores posibilidades de aplicación en la industria cárnica son las O/W y las W1/O/W2 puesto que presentan algunas ventajas como: una reducción importante del contenido graso en el producto cárnico final, y una mayor protección frente a la oxidación en caso de incorporación de aceites poliinsaturados, al estar protegidos por una fase continua acuosa, además de la encapsulación de compuestos en el caso de las W1/O/W2.

En relación con las ED se han realizado numerosos estudios para obtener una amplia diversidad de sistemas con una gran variedad de aceites (oliva, lino, pescado, perilla, chía y combinaciones de ellos), con diferentes proteínas emulsificantes (caseinato sódico, PGPR, etc.) y con diversos compuestos bioactivos encapsulados en la fase acuosa interna (vitamina B2, Si, Hidroxitirosol (HXT)). Todos los sistemas desarrollados presentan un contenido (32-38%) y perfil de AG apropiado para dotar a los productos a los que se incorporen de características más acordes con las recomendaciones sobre salud que las que exhibe la grasa animal a la que van a sustituir y, en algunos casos, con incorporación de compuestos bioactivos (ácidos grasos n-3, minerales, vitaminas, etc.) con efectos beneficiosos sobre la salud.

Si bien estos sistemas presentaron adecuadas características tecnológicas para su incorporación en determinados productos cárnicos tipo gel/emulsión tipo ‘pasta fina’, tenían un carácter líquido, alejado de las características texturales de la grasa animal. En este sentido, en los últimos años se están desarrollando nuevas estrategias o tecnologías de estructuración de los aceites líquidos con objeto de conseguir texturas plásticas/sólidas más próximas a la grasa animal. Es por ello, que actualmente se están trabajando diferentes líneas para poder estructurar los aceites, entre ellos se encuentran los agentes de carga, los oleogeles y las emulsiones estructuradas.

Los agentes de carga, son un sistema en los cuales el aceite queda físicamente atrapado en una estructura de hidrogel, mientras que en los oleogeles, el aceite queda embebido en una estructura anhidra y organogelificada. Ambos sistemas aportan una consistencia sólida al aceite, haciéndolo apto para su uso como análogo de grasa. Estos procedimientos han despertado un gran interés por su sencillez en la elaboración y por su eficacia (Jiménez-Colmenero et al., 2015). No obstante, las emulsiones estructuradas presentan la consistencia sólida de los agentes de carga y oleogeles y, además, las características propias de las emulsiones como la encapsulación y vehiculización de compuestos bioactivos (Jiménez-Colmenero et al., 2015).

Emulsiones estructuradas o gelificadas

Las emulsiones gelificadas son, propiamente, una emulsión con un mayor grado de estructuración y de complejidad. Estas se pueden obtener mediante diferentes procesos de estructuración, entre ellos destacan los enzimáticos. Sucintamente, se utiliza un agente gelificante como la gelatina bovina y en otros casos, compuestos como el carragenato, etc., a los que se les fomenta su comportamiento termoirreversible con una enzima, la mas común la enzima transglutaminasa microbiana (TGM) que permite la formación de enlaces covalentes. Aquellos sistemas que procedan de ES se denominarán emulsiones simples gelificadas (ESG), mientras las que se obtengan de ED se denominan emulsiones gelificadas (EDG) Figura 2.

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Figura 2. Representación esquemática de emulsión estructurada W/O, ESG, (a), y W1/O/W2 gelificada, EDG, (b) (Freire, 2018).

Aplicación de las emulsiones gelificadas en el desarrollo de productos cárnicos más saludables

Todos los sistemas anteriormente descritos se han utilizado como ingredientes lipídicos ricos en acidos grasos insaturados (AGI) para la elaboración de productos cárnicos con un contenido y perfil lipídico mejorado. Dicha mejora se realizó mediante una sustitución parcial o total de la grasa animal por estos ingredientes. Concretamente, se emplearon varios de ellos, ED y EDG elaboradas con aceite de perilla y una ESG constituida con distintos tipos de aceites, mezcla rica en AGP, tales como EPA, DHA y alfa-linolénico, en función de la estructura, características, proceso de elaboración del producto final Figura 3.

Los productos cárnicos elaborados se caracterizaron a nivel nutricional, tecnológico y sensorial. Nutricionalmente se obtuvo una mejora sustancial del perfil lipídico en todos los productos. Además, cabe resaltar que las hamburguesas elaboradas con una EDG (con aceite de perilla como fase lipídica e HXT encapsulado en la fase acuosa interna) como sustituto de la grasa animal presentaron un contenido significativo de ALA y HXT (Freire et al., 2017). Del mismo modo, también fue relevante el contenido de ALA, EPA y DHA, así como de taninos altamente condensados en el paté, al reemplazar el tocino por ESG (Freire et al., 2019).

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Figura 3. Ejemplos de ingredientes lipídicos y aplicación en productos cárnicos.

En general estos procesos de reformulación mejoraron las propiedades ligantes de agua y grasa de los productos, ya que su comportamiento está sujeto al de los ingredientes lipídicos. Por el contrario, se comprobó que el comportamiento de las propiedades texturales estuvo condicionado por el tipo de producto, estrategia de estructuración y magnitud del cambio realizado. En términos generales, los atributos sensoriales presentaron niveles de aceptación apropiados, si bien se observaron algunas limitaciones dependiendo de diversos factores (tipo de producto, aceite estructurado, nivel de sustitución, etc.).

En resumen, se puede indicar que los productos presentaron una apropiada aptitud tecnológica, microbiológica y sensorial, sin limitaciones adicionales en términos de seguridad y vida útil. Del mismo modo, cabe reseñar que debido a la presencia de distintos compuestos beneficiosos para la salud, todos los productos exhiben de declaraciones nutricionales y de propiedades saludables (Freire et al, 2016; Freire et al., 2017; Freire et al., 2019).

Agradecimientos

Este estudio ha sido financiado por el Proyecto AGL2014-53207-C2-1-R (MINECO).

Referencias bibliográficas

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