Polisacáridos Distintos del Almidón: Componentes, Ingredientes y Aditivos Hidrocoloides

Son polisacáridos que los vegetales producen para recubrir las células. Se extraen y se emplean como ingredientes, cada vez más utilizados para disminuir los residuos industriales. Ejemplo: en la industria de zumos, se emplean las pulpas para alimentar al ganado.

A medida que aumenta la producción y la dimensión de la fábrica, se empiezan a acumular residuos que se deben reducir. Se comienza a aprovechar la pulpa, piel, etc., de frutas para la obtención de fibras, que se usan como ingredientes en multitud de productos (lácteos, bollería, etc.), no solo alimentarios, sino también cosméticos, por ejemplo.

Además de los más conocidos, celulosa, sustancias pécticas y hemicelulosas, podemos encontrar:

• Quitina: polisacárido lineal de b-acetilglucosamina con enlaces 1 – 4, localizada en la pared celular de mohos, insectos, crustáceos y moluscos.
• Alginatos: polisacárido lineal de ácido glucurónico y manurónico, presentes en la pared celular de plantas acuáticas.
• Agar: polisacárido lineal de galactulosa que presenta un 3% de sulfato, presente en la pared de plantas acuáticas.
• Carragenos y furcelaran: polisacáridos lineales de galactosa con un máximo del 35% de sulfato.
• Gomas: polisacáridos no lineales.
  • Arábiga y de tragacanto: exudados usados por las plantas como defensa, son muy ramificados. La goma arábiga cada vez se emplea menos porque proviene de zonas con problemas climáticos y políticos, ejemplo: Sudán.
  • Guar y garrofín: se obtienen de semillas y son poco ramificadas, son equivalentes al almidón, pero presentes en semillas. La goma de garrofín o de algarrobo está desapareciendo en España, porque ya no se alimentan burros con ellos, entre otras cosas porque ya no hay apenas burros. Aunque en algunas zonas hay más porque se emplean para reforestar, ya que aguantan bien los incendios. Sin embargo, la empleada en España se importa desde la India.
  • Xantano, dextrano y gelano: son gomas de origen microbiano, las dos primeras son ramificadas y neutras, mientras que el gelano es sustituida (que una goma esté sustituida supone ramificaciones más cortas) y ácida. Últimamente se emplean más para sustituir a las de origen vegetal.

Usos de los Polisacáridos

Adhesivo (barniz), ligante (salchichas), control de ingesta calórica, inhibidor de cristalización (helados), agente clarificante (cerveza, vinos), agente antiturbidez (zumos), agente lubricante (confitería), emulsionante (aderezos para ensaladas), agente encapsulante (saborizantes en polvo), formador de películas (piel de salchichas), agente floculante (vinos), estabilizante de espumas (espumas), gelificante (postres), moldeante (confitería blanda), coloide protector (emulsionante de aromas y saborizantes), estabilizante (mayonesa).

Propiedades Comunes

Estos polisacáridos diferentes del almidón poseen unas propiedades comunes:

• No son digeribles.
• Ligan agua.
• Elevada viscosidad y/o poder gelificante.
• Proporcionan volumen, en alimentos y en su porcentaje no digerido, en el intestino.
• Tienen poca solubilidad y dispersabilidad.
• Dificultan la cristalización de los azúcares.
• Estabilizan, dan cohesión a los componentes del alimento durante la congelación/descongelación.
• Ligan lípidos.
• Ligan iones, así en el intestino atrapan oligoelementos esenciales y sales biliares.
• Proporcionan texturas específicas.
• Palatabilidad deficiente.
• Afectan negativamente al rendimiento de los equipos de procesado.

Celulosa

Es semejante al almidón, pero su enlace es b. El enlace a hace que cada molécula de glucosa esté en un plano diferente, de manera que se adopta forma de “tirabuzón”, lo que aporta flexibilidad, interacciona con el agua (por ello se da una mayor degradación), cristaliza peor pues retiene moléculas en su interior. El enlace b hace que las glucosas estén en el mismo plano, lo que da rigidez, la cristalización es fácil, al cristalizar crea, por ejemplo en la cubierta de los granos, una capa impermeable al agua, resistente al ataque de insectos, etc. Mientras la celulosa no se hincha con agua, se mantiene “aislado” el grano, a esto también contribuyen las ceras. En el mundo alimentario la celulosa se emplea como fuente de fibra, sobre todo sus derivados. También se emplea como antiapelmazante la celulosa microcristalina, sobre todo para alimentos que se dispersan en polvo. Derivados de celulosa:

Derivados de Celulosa

Carboximetil celulosa (E466)
Grado de Polimerización (DP): CMC nativa 1.000-15.000, comercial ~200-3000.
Grado de Sustitución (DS): nº de grupos sustituyentes/residuo de glucosa: 0,4-1,4 (con menos de 0,4 no es soluble)
Reología: Amplio intervalo de viscosidad, según PM: de 0,05 a 60 poises, para solución al 1%. La viscosidad disminuye al subir la temperatura. Comportamiento pseudoplástico. Tixotropo si el DS <1,0>1,0>
Ejemplo de uso: En helados, como estabilizante, impide el crecimiento de los cristales de hielo y también actúa como espesante, a conc. 0,1-0,4%

Metil celulosa (E461)
Muchas variantes comerciales según PM y DS. Ej. la viscosidad al 2% del MC400® es 400cp y la de MC40, 40cp.
Reología: Soluciones pseudoplásticas, no tixotropas. Soluble en frío, no en caliente. Al calentar, disminuye la viscosidad, hasta flocular. El gel se vuelve a transformar en solución al ser enfriado.
Otras propiedades: Retiene agua. Impide la absorción de aceite durante la fritura.
Aplicaciones: En prod. hipocalóricos, como espesante. En prod. de panadería sin gluten, da cohesión. En prod. a base de geles congelados, impide sinéresis. En preparados para rebozar antes de freír, para retener menos aceite. Recubriendo frutas y verduras deshidratados, para facilitar la rehidratación

Pectinas (E440)
Ácido poligalacturónico (= ácido péctico) con uniones α1-4, parcialmente metilado. PM natural ~ 10⁵
Como ramificaciones, pequeña proporción de arabinosa-galactosa (uniones β1-4) y otros azúcares, como ramnosa. Estrecha asociación con celulosa. Contenido natural: manzanas 1-1,5%, albaricoques 1%, pulpa de cítricos 30%.
Longitud: determina la resistencia (firmeza) del gel.
Grado de Esterificación (GE) (en inglés DM, Degree of Methylation): % de grupos –COOH metilados, del total. En la naturaleza 56-75. El GE determina la velocidad y temperatura de gelificación.
Pectinas de alto GE (≥70%) Rápida gelificación o “asentamiento”. Con GE 72-75, 20-70 sec. pH óptimo 3,0-3,4. Con 60-70% sacarosa, forman geles al 0,2-1,5%.
Pectinas de GE medio (50-70%) Gelificación lenta (slow-setting). Con GE 62-66, 180-250 sec. Con 60-70% sacarosa, forman geles al 0,2-1,5%.
Pectinas de GE bajo (<50%) gelificación no dependiente de pH y azúcar, sino de Ca⁺² (aprox. 30 mg de Ca⁺²/g pectina). Geles termorreversibles. Firmeza dependiente del GE, no del PM.

Grados comerciales de pectina (100-500): Partes de sacarosa necesarias para gelificar una parte de pectina, con una firmeza aceptable (mayor GE, mayor grado de firmeza).
Ejemplos de uso: mermeladas (0,1-1%), refrescos (0,01%) sorbetes (0,1-1%), postres lácteos con frutas (0,1-1%).
Obtención: Extracción a 60-100ºC y pH 1,5-3 de la pulpa triturada y prensada. Desecación. Purificación opcional por precipitación con etanol.

Alginatos (E400-E405) (algas pardas)
Ácido algínico y sus sales de K⁺, Na⁺, NH₄⁺ y Ca⁺² y su éster de propilén glicol (PGA). Moléculas lineales de 700-1000 residuos. Unidades de ácido gulurónico (G) y manurónico (M). Fragmentos de solo G (α1-4) complejables con Ca⁺², rígidos. Fragmentos de solo M (β1-4), flexibles. Fragmentos mixtos MG, de rigidez intermedia. Algas jóvenes, con más M; viejas, con más G. Síntesis: tras la polimerización, actúan epimerasas. Degradación: alginato liasas.
Reología: • Solubles en agua caliente o fría. • Comportamiento pseudoplástico: al aplicar más fuerza deformante, las cadenas se alinean y baja la viscosidad. La viscosidad depende de la longitud de la cadena. • La dureza del gel, de la proporción de ac. gulurónico y la presencia de Ca⁺² (estructura en “caja de huevos”). • Geles termoestables irreversibles, formables a temperatura ambiente.
Aplicaciones: Gelificante en helados (0,1-0,4%) y sorbetes. Gelificante y ligante en aros de cebolla o rellenos de aceituna “reestructurados” (0,8-2%). Estabilizante de espuma de cerveza)

Agar (E406) agarosa Procedente de algas rojas.

Aspectos químicos PM bastante bajo (5.000-110.000) Mezcla de dos polisacáridos, en proporción variable:
Agarosa: polímero de β galactosa y α anhidrogalactosa, sin sulfato. La anhidrogalactosa tiene un ciclo entre el C3 y el C6. Uniones 1-4 y 1-3 alternas. Agaropectina: Tiene, además de agarosa, un 5-10% de sulfato, ≥ 1% de ácido glucurónico y algo de ácido pirúvico.
Aspectos físicos (incluida reología) • Soluble en caliente, no en frío. • Histéresis muy típica: alta temperatura de fusión (60-97ºC) y baja temperatura
(32-39ºC) de solidificación. Geles bastante termoestables y muy firmes. • Es el gelificante más potente que se conoce: forma geles incluso a muy baja concentración (0,04%).
Ejemplos de aplicación Para dar mayor dureza al gel, en cuajadas. En los recubrimientos glaseados de bollos y pasteles. En gelatinas dulces, para recubrimientos.