Aplicación de oleogeles en formulaciones alimenticias

Abstract

Las grasas son componentes esenciales de muchos productos alimenticios, ya que ayudan a proporcionar el color, sabor, textura y vida útil deseados. Actualmente es bien sabido que el consumo elevado de ácidos grasos saturados y trans tiene efectos negativos en la salud humana, lo que obliga a la industria alimentaria a buscar alternativas tecnológicas que permitan obtener productos con características físicas y organolépticas similares a los tradicionalmente comercializados, pero saludables para los consumidores. En la búsqueda de soluciones factibles, la estructuración de aceites se ha convertido en un área de investigación de creciente interés en los últimos años. Los oleogeles, definidos como sistemas semisólidos compuestos por aceite líquido atrapado en una red de moléculas de agente estructurante, se encuentran entre algunas de las alternativas más prometedoras para reemplazar a este tipo de grasas. La presente tesis estudia el desarrollo de oleogeles a partir de monoglicéridos y aceites vegetales, desde su formulación y caracterización fisicoquímica, hasta la evaluación de su aplicación como sustitutos de grasas sólidas en magdalenas. En el Capítulo 1 se presenta una introducción general al tema de estudio, describiendo la funcionalidad de los aceites y las grasas en alimentos, y la problemática existente en relación al consumo de grasas saturadas y trans. Además, se incluye una revisión bibliográfica sobre las características de los oleogeles, como así también sobre su aplicación en alimentos. Los materiales y los métodos analíticos utilizados en el trabajo de tesis se describen en el Capítulo 2. Además, se detalla la caracterización de los principales materiales utilizados. En el Capítulo 3 se analiza, a través de dos diseños experimentales de tipo factorial fraccionario, el efecto que tienen las variables de procesamiento, y sus interacciones, sobre las propiedades de los oleogeles. Se lleva a cabo, además, optimizaciones multirespuesta, utilizando los modelos matemáticos desarrollados luego del análisis estadístico de los resultados de los diseños experimentales, de manera de definir las condiciones de procesamiento que permiten obtener oleogeles con características similares a una materia grasa comercial, la cual fue seleccionada como modelo. Las mismas pudieron ser corroboradas experimentalmente. En base a los resultados obtenidos en el capítulo anterior, en el Capítulo 4 se estudia la aplicación potencial de los oleogeles optimizados como sustitutos de una materia grasa sólida empleada en una formulación base o tradicional de magdalenas. Dicha sustitución se evalúa con el fin de compararlas con aquellas producidas con una materia grasa comercial, o solo con aceite, respecto a sus propiedades fisicoquímicas y sus características organolépticas. Además, se cuantifica la migración de aceite en las magdalenas a través del tiempo con el fin de evaluar su estabilidad. El Capítulo 5 se centra en el estudio de estabilidad de los oleogeles previamente optimizados, de manera tal de analizar el efecto del tiempo de almacenamiento en las características fisicoquímicas de estos potenciales sustitutos grasos. En el Capítulo 6 se evalúa la aplicación de ultrasonido de alta intensidad, en combinación con cambios en la velocidad de enfriamiento y en la formulación como técnica alternativa de procesamiento y obtención de sustitutos de grasas sólidas empleando menor concentración de estructurante. Por último, en el Capítulo 7 se presentan las conclusiones generales derivadas del estudio desarrollado en la presente tesis y las propuestas futuras de trabajo.

Fats are essential ingredients of many food products, as they help to provide the desired flavor, color, texture and shelf life. Nowadays it is well known that high intake of saturated and trans fatty acids have negative effects on human’s health, compelling the food industry to search for technological alternatives that allow the obtention of products with similar physical and organoleptic characteristics to those traditionally commercialized but healthy for consumers. Thus, structuring liquid oils has become an interesting area of research in the last years. Oleogels, soft matter systems comprising of liquid oil entrapped in a network of gelator molecules, are among some of the most promising alternatives for replacing these types of fats. The present thesis studies the formulation of oleogels from monoglycerides and vegetable oils from their physicochemical characterization to the evaluation of their application as solid fat replacers in muffins. In Chapter 1 a general introduction to the subject of study is presented, describing the functionality of fats and oils in foods, as well as showing the existing problem related to the consumption of saturated and trans fats. In addition, a bibliographic review of the characteristics of oleogels is included, as well as its application in food products. The materials and methods used in the experimental studies carried out in the thesis are described in Chapter 2. Moreover, the characterization of the main materials used is detailed. Chapter 3 focuses on the study of the effect of the processing variables, and their interactions, on the final properties of oleogels by applying two fractional factorial experimental designs. A multi-response optimization is also carried out by using the mathematical models developed after the statistical analysis of the experimental design results, in order to obtain oleogels with similar characteristics to a commercial fat. These optimizations were experimentally validated. Taking into account the results obtained in the previous study, in Chapter 4 the potential application of the optimized oleogels as replacers for a solid fat used in a base or traditional muffin formulation is studied. This substitution allows to compare muffins elaborated with oleogels with those produced with a commercial fat, or only with oil, with respect to their physicochemical properties and organoleptic characteristics. In addition, oil migration in muffins is quantified over time in order to assess its stability. Chapter 5 focuses on the study of the stability of previously optimized oleogels, in order to analyze the effect of storage time on the physicochemical characteristics of these potential fat replacers. Chapter 6 assesses the application of high intensity ultrasound in combination with changes in the cooling rate and the oleogels formulation, as an alternative technique for processing and obtention of these fat replacers by minimizing the agent structurant concentration. Finally, Chapter 7 presents the general conclusions obtained through the development of this thesis and future work proposals.