Influencia de la adición de hidrocoloides sobre la estructura y propiedades fisicoquímicas de emulsiones w/o: margarinas de panificación

Abstract

Un estabilizante alto en ácido behénico (HBS) en concentraciones de 0.3, 0.6 y 0.9% p/p fue añadido a la fase oleosa de una emulsión agua en aceite reducida en grasa (W/O 35/65) para su aplicación en margarinas de panificación, cuyo contenido tradicional de grasa es del 80%. Además, fue adicionado 0.2% p/p de pectina de alto metoxilo o goma xantana en la fase acuosa de la emulsión W/O. La cinética de cristalización, el comportamiento térmico, la microestructura, el contenido de sólidos grasos (SFC), la dureza, la tensión interfacial y la estabilidad térmica fueron evaluados y comparados con aquéllos obtenidos en una emulsión W/O tradicional con 80% de grasa. La calorimetría diferencial de barrido mostró que la adición de 0.9% p/p del estabilizante propició que la cristalización comenzara 2.5 °C antes que cuando no se adicionó HBS, reduciendo también el tiempo necesario para estructurar el sistema. Este aumento en la temperatura de inicio de la cristalización, aunado al incremento en la temperatura del pico correspondiente a la cristalización de los triacilglicéridos de alto punto de fusión (HMT), fue atribuido a la cocristalización entre el HBS y los HMT de la fase oleosa a base de aceite de palma. Los resultados de microscopía de luz polarizada mostraron que la co-cristalización de los triacilglicéridos de alto punto de fusión de la fase oleosa con el HBS disminuyó significativamente el tamaño de los cristales de grasa e incrementó la cantidad de cristales, otorgándole una mejor estructuración al sistema. El SFC también se vio incrementado hasta en 4.4% con la adición de HBS. Los experimentos de tensión interfacial corroboraron que el HBS actúo sobre la fase oleosa y no en la interfase de la emulsión. De los resultados obtenidos utilizando 0.2% p/p de pectina de alto metoxilo o goma xantana en la fase acuosa de la emulsión, se observó un aumento significativo en el contenido de sólidos y en la dureza debido al aumento de la viscosidad proporcionado por la adición de dichos hidrocoloides. Las margarinas de panificación mostraron un comportamiento similar al observado en sus respectivas emulsiones W/O, aunado a una mejor estabilidad térmica en el caso de la margarina elaborada con goma xantana. La presente investigación sugiere que el contenido de grasa total puede disminuirse de 80% a 65% en la emulsión W/O y en la margarina de panificación sin cambiar su funcionalidad añadiendo entre 0.3% p/p y 0.9% p/p de HBS en su fase oleosa o bien, 0.3% p/p de HBS en la fase oleosa en conjunto con 0.2% p/p de pectina de alto metoxilo o goma xantana en la fase acuosa. La emulsión W/O reducida en grasa adicionada con 0.3% p/p de HBS en la fase oleosa y con 0.2% p/p de goma xantana en la fase acuosa igualó el contenido de sólidos y mejoró la dureza en relación con la emulsión W/O tradicional con 80% de grasa. Concordantemente, la margarina de panificación adicionada con estos mismos componentes fue la mejor evaluada al obtener un incremento significativo en el contenido de sólidos y en la dureza, así como una mejor estabilidad térmica. La presente investigación proveyó información novel sobre el efecto de estabilizantes o promotores de cristalización en emulsiones W/O reducidas en grasa y generó información sobre el uso de agentes estabilizantes tanto en la fase oleosa (HBS) como en la fase acuosa (hidrocoloides) de emulsiones tales como margarinas de panificación.

A high behenic stabilizer (HBS) at concentrations of 0.3, 0.6 and 0.9% w/w was added to the oil phase of a fat-reduced water-in-oil (W/O 35/65) emulsion for its application in bakery margarines, whose traditional fat content is 80%. In addition, 0.2% w/w of high ester (HE) pectin or xanthan gum was added to the aqueous phase of the W/O emulsion. The crystallization kinetics, thermal behavior, microstructure, solid fat content (SFC), hardness, interfacial tension, and thermal stability were studied and compared with those obtained in a traditional W/O emulsion with 80% fat. Differential scanning calorimetry results showed that when 0.9% w/w of HBS was added, the crystallization started 2.5 °C higher than when no HBS was added, hence reducing the time that is needed to structure the system. This increase in the crystallization onset temperature, together with the increase in the peak temperature corresponding to the high melting point triacylglycerols (HMT) crystallization, was attributed to the co-crystallization between the HBS and the HMT of the palm oilbased oil phase. Polarized light microscopy showed that the co-crystallization of the high melting triacylglycerols of the oil phase with the HBS significantly decreased the fat crystal size and increased the number of crystals, giving the system a better structuring. The SFC also was increased up to 4.4% when HBS was added. Interfacial tension experiments corroborated that HBS was located in the oil phase and not at the emulsion interface. From the results using 0.2% w/w of HE pectin or xanthan gum in the aqueous phase of the emulsion, a significant increase in the solid content and hardness was observed because of the increase in viscosity provided by the addition of these hydrocolloids. The bakery margarines showed a similar behavior to that observed in their respective W/O emulsions, besides with a higher thermal stability in the case of the margarine manufactured with xanthan gum. This work suggests that the total fat content can be diminished from 80% to 65% in both systems without changing functionality by merely adding between either 0.3% w/w or 0.9% w/w HBS in its oil phase, or 0.3% w/w HBS in its oil phase and 0.2% w/w HE pectin or xanthan gum in its aqueous phase. The reduced fat W/O emulsion added with 0.3% w/w HBS in the oil phase and with 0.2% w/w of xanthan gum in the aqueous phase matched the solid content and improved the hardness of the traditional W/O emulsion with 80% fat. Accordingly, the bakery margarine added with these same components was the best evaluated by obtaining a significant increase in solid content and hardness, as well as better thermal stability. This research provided novel information on the effect of stabilizers or crystallization promoters in reduced-fat W/O emulsions, and originated information about the use of stabilizing agents both in the oil phase (HBS) and in the aqueous phase (hydrocolloids) of emulsions, such as bakery margarines.