Oleogeles formulados con aceites ricos en PUFA y mezclas de estructurantes para la obtención de alimentos nutricionalmente mejorados

Abstract

La reformulación de sistemas grasos constituye uno de los principales desafíos actuales de la industria alimentaria, debido a la necesidad de lograr simultáneamente funcionalidad tecnológica, calidad nutricional y sostenibilidad. Las grasas sólidas tradicionales, ampliamente utilizadas por su capacidad estructurante, suelen presentar contenidos elevados de ácidos grasos saturados y, eventualmente, ácidos grasos trans; estos se encuentran asociados a diversas implicancias sanitarias y regulatorias. En dicho contexto, la oleogelación de aceites ricos en ácidos grasos poliinsaturados emerge como estrategia promisoria para desarrollar matrices lipídicas con comportamiento semisólido y perfil lipídico mejorado. Estos conceptos se introducen en el Capítulo I de la presente tesis, sustentando así el objetivo general planteado: desarrollar y caracterizar oleogeles basados en monoglicéridos saturados y aceites vegetales ricos en ácidos grasos poliinsaturados, evaluando estrategias orientadas a optimizar simultáneamente sus propiedades estructurales y su desempeño nutricional. El Capítulo II presenta la caracterización fisicoquímica y nutricional de las materias primas empleadas—aceites vegetales, monoglicéridos saturados y potenciales modificadores de la cristalización—realizada con el objetivo de evaluar sus características composicionales y estructurales, y facilitar la interpretación de su influencia en la formación y propiedades finales de los oleogeles desarrollados. El Capítulo III describe la evaluación del efecto del tipo de aceite y de la concentración de monoglicéridos saturados sobre la formación y el desempeño de la red estructural. Ambas variables influyeron significativamente en las propiedades térmicas, reológicas, mecánicas y microestructurales de los oleogeles desarrollados. Si bien mayores concentraciones de monoglicéridos saturados generaron redes más robustas, niveles reducidos permitieron obtener sistemas autoportantes con perfil lipídico más favorable y ciertas propiedades funcionales, particularmente en aceites de chía y lino. El Capítulo IV extiende el estudio de la incorporación de modificadores potenciales del proceso de cristalización como estrategia para modular la red estructural y así, ajustar las propiedades finales de los oleogeles basados en chía y lino conteniendo un nivel reducido de estructurante. Los resultados evidenciaron efectos dependientes del tipo de aceite y del modificador empleado, destacándose estearoil lactilato de sodio por su desempeño integral en términos de estabilidad física y oxidativa. El Capítulo V presenta el análisis de la digestión de los oleogeles formulados en el capítulo anterior, mediante un modelo experimental de digestión in vitro y posterior modelado cinético. Se demostró que la estructuración lipídica permite modular la cinética de liberación de ácidos grasos sin comprometer su liberación total, manteniendo la disponibilidad potencial de los ácidos grasos poliinsaturados. Asimismo, la aplicación de modelos multietapa permitió describir con mayor precisión la complejidad del proceso digestivo. Finalmente, el Capítulo VI plantea la aplicación de algunos oleogeles en una alternativa vegetal tipo queso. Los resultados mostraron que el desempeño del sistema no depende exclusivamente de la estructuración previa del aceite, sino de su interacción con la matriz alimentaria y de la organización estructural desarrollada durante el procesamiento. En conjunto, esta tesis contribuye al entendimiento de la relación entre composición, estructuración, digestión y desempeño tecnológico en sistemas oleogelados basados en monoglicéridos saturados y aceites ricos en ácidos grasos poliinsaturados, aportando herramientas para el desarrollo de matrices lipídicas con perfil nutricional mejorado.

The reformulation of fat systems represents one of the main challenges currently faced by the food industry, as it requires the simultaneous achievement of technological functionality, nutritional quality, and sustainability. Traditional solid fats, widely used for their structuring capacity, generally contain high levels of saturated fatty acids and, in some cases, trans fatty acids, which are associated with health concerns and increasing regulatory restrictions. In this context, the oleogelation of oils rich in polyunsaturated fatty acids emerges as a promising strategy for developing lipid matrices with semi-solid behavior and an improved lipid profile. These concepts are introduced in Chapter I of this thesis, thus supporting the overall objective: to develop and characterize oleogels based on saturated monoglycerides and vegetable oils rich in polyunsaturated fatty acids, evaluating strategies aimed at simultaneously optimizing their structural properties and nutritional performance. Chapter II presents the physicochemical and nutritional characterization of the raw materials used—vegetable oils, saturated monoglycerides, and potential crystallization modifiers. The aim of the study was to evaluate their compositional and structural characteristics and, therefore, facilitate the interpretation of their influence on the formation and final properties of the oleogels developed. Chapter III describes the evaluation of the effect of oil type and saturated monoglyceride concentration on the formation and performance of the structural network. Both variables significantly influenced the thermal, rheological, mechanical, and microstructural properties of the oleogels. While higher saturated monoglyceride concentrations led to more robust networks, reduced levels also allowed for the development of self-supporting systems, albeit with a more favorable lipid profile and adequate functional properties, particularly in chia and flaxseed oils. Chapter IV extends the study of the incorporation of potential crystallization process modifiers as a strategy to tailor the structural network and, consequently, adjust the final properties of chia- and flaxseed-based oleogels containing reduced levels of structuring agent. The results revealed oil- and modifier-dependent effects, with sodium stearoyl lactylate standing out due to its overall performance in terms of physical and oxidative stability. Chapter V presents the analysis of the digestion of the oleogels formulated in the previous chapter through an in vitro digestion model and subsequent kinetic modeling. The results demonstrated that lipid structuring can modulate the kinetics of fatty acid release without compromising total release, thereby maintaining the potential availability of polyunsaturated fatty acids. Furthermore, the application of multistage kinetic models enabled a more accurate description of the complexity of the digestive process. Finally, Chapter VI explores the application of selected oleogels in a cheese-like plant-based alternative. The findings showed that the performance of the system does not depend exclusively on prior oil structuring, but also on its interaction with the food matrix and the structural organization developed during processing. Overall, this thesis contributes to a deeper understanding of the relationship between composition, structuring, digestion, and technological performance in oleogel systems based on saturated monoglycerides and oils rich in polyunsaturated fatty acids, providing tools for the design and development of lipid matrices with an improved nutritional profile.