Introducción: Los triglicéridos, que se encuentran en las grasas y los aceites comestibles, experimentan una serie de reacciones químicas importantes. Estas reacciones incluyen la hidrólisis, la metanolisis y la interesterificación, y otras reacciones relevantes para el procesamiento de los aceites y las grasas comestibles. En este artículo, exploraremos en detalle estas propiedades químicas y su impacto en la composición y características de las grasas y los aceites.
Hidrólisis: La hidrólisis es una reacción en la cual la grasa o el aceite se descompone en ácidos grasos y glicerol mediante el tratamiento con vapor a presión y temperatura elevadas. Esta reacción es reversible y se cataliza mediante catalizadores inorgánicos (ZnO, MgO o CaO) y un catalizador ácido (ácido sulfónico aromático).
También es posible realizar la hidrólisis mediante el tratamiento con álcali (saponificación), seguido de acidificación y extracción, lo que permite recuperar los ácidos grasos libres en forma de sales alcalinas (jabones).
Metanolisis: Los lípidos reaccionan con metanol para producir ésteres metílicos de ácidos grasos. En los procesos comerciales de fabricación de jabones, se han utilizado como catalizadores alcalinos inorgánicos, sales de amonio cuaternario y enzimas (lipasas).
Interesterificación: La interesterificación provoca una redistribución de los ácidos grasos dentro y entre las moléculas de los triglicéridos, lo que puede generar cambios sustanciales en las propiedades físicas de las grasas y los aceites sin alterar la estructura química de los ácidos grasos. Los grupos acilo intermoleculares intercambian triglicéridos en la reacción hasta alcanzar un equilibrio, que depende de la estructura y composición de las moléculas de triglicéridos. La reacción es muy lenta incluso a temperaturas de 200 a 300 °C, pero la velocidad de reacción se puede acelerar utilizando metilato de sodio.
La interesterificación puede ser aleatoria o dirigida. En la interesterificación aleatoria, los grupos acilo se distribuyen al azar, como se muestra en el siguiente ejemplo, donde se permite la interesterificación de proporciones iguales de tristearina (S-S-S) y trioleina (O-O-O).
En la interesterificación dirigida, la temperatura de reacción se reduce hasta que la molécula de triglicérido con mayor punto de fusión y menor solubilidad en la mezcla cristaliza. De esta manera, se puede separar una grasa en fracciones de punto de fusión más alto y más bajo.
La interesterificación dirigida tiene una gran importancia industrial, ya que se puede utilizar para convertir los aceites en fracciones más o menos saturadas de la grasa u otro aceite, o para mezclar dos aceites.
Hidrogenación: Los enlaces dobles insaturados en una cadena de ácido graso se convierten en enlaces saturados mediante la adición de hidrógeno. La reacción entre el aceite líquido y el gas de hidrógeno se acelera utilizando un catalizador sólido adecuado, como níquel, platino, cobre o paladio. La hidrogenación es exotérmica y provoca un aumento en el punto de fusión y una disminución en el índice de yodo. La hidrogenación parcial puede llevar a la isomerización de los enlaces dobles cis (isomerización geométrica).
Los ácidos grasos poliinsaturados, como el ácido linolénico (C18:3), se hidrogenan más rápidamente para convertirse en ácido linoleico (C18:2) o ácido oleico (C18:1) que el ácido linoleico para convertirse en ácido oleico o el ácido oleico para convertirse en ácido esteárico (C18:0). Los pasos de conversión se pueden representar de la siguiente manera:
Isomerización: La configuración del doble enlace en los ácidos grasos que se encuentran naturalmente en los aceites y las grasas es predominantemente en la forma cis. La isomerización puede ocurrir si los aceites y las grasas se calientan a temperaturas superiores a 100 °C en presencia de tierras blanqueadoras o catalizadores como el níquel, el selenio, el azufre o el yodo.
Existen dos tipos de isomerización que ocurren espontáneamente durante la hidrogenación: la isomerización geométrica y la isomerización posicional. El grado en que ocurre la isomerización puede verse afectado por las condiciones de procesamiento y la selección del catalizador.
Polimerización: Bajo condiciones de fritura profunda (200 a 300 °C), los ácidos grasos insaturados experimentan reacciones de polimerización, formando compuestos dímeros, oligoméricos y poliméricos. La velocidad de polimerización aumenta con el grado de insaturación: los ácidos grasos saturados no se polimerizan. En la polimerización térmica, los ácidos grasos poliinsaturados se isomerizan primero en ácidos grasos conjugados, que a su vez interactúan mediante reacciones de Diels-Alder, produciendo derivados de ciclohexeno. El anillo de ciclohexeno se deshidrogena fácilmente para formar un anillo aromático, por lo que se pueden formar compuestos relacionados con el ácido benzoico.
Por otro lado, la polimerización oxidativa implica la formación de enlaces C-O-C. Se forman polímeros con uniones éter y peróxido en presencia de oxígeno. También pueden contener grupos hidroxi, oxo o epóxido. Estos compuestos son indeseables en el aceite o la grasa utilizados para freír, ya que disminuyen permanentemente las características aromáticas del aceite o la grasa y también causan problemas de formación de espuma.
Autooxidación: Las grasas y los aceites a menudo contienen enlaces dobles. La autooxidación de una grasa o un aceite produce una mezcla de productos que incluyen ácidos carboxílicos de bajo peso molecular, aldehídos y cetonas metílicas.
Los aceites secantes, como el aceite de linaza, contienen muchos enlaces dobles. Estos aceites se oxidan al aire de manera intencionada, lo que lleva a la formación de una película polimérica resistente en la superficie pintada.
Las reacciones de autooxidación implican tres etapas: iniciación, propagación y terminación. La etapa de iniciación conduce a la formación de un hidroperóxido en un grupo metileno adyacente a un enlace doble, y esta etapa se lleva a cabo mediante un mecanismo de radicales libres.
La segunda etapa, que también es una reacción en el ciclo de propagación, es la adición de otra molécula al radical de hidroperóxido para generar nuevos radicales libres.
La longitud de la cadena de estas dos etapas de reacción en cadena es de aproximadamente 100. Cuando la concentración de radicales ha alcanzado un límite determinado, la reacción en cadena se detiene gradualmente mediante la combinación mutua de radicales, en la etapa de terminación.
Estas reacciones generan numerosos compuestos. Por ejemplo, la Tabla 4.7 enumera una serie de aldehídos y cetonas metílicas derivados preferentemente cuando se calienta la tristearina en presencia de aire a 192 °C.
Conclusión: Las propiedades químicas de los triglicéridos, como la hidrólisis, la metanolisis, la interesterificación, la hidrogenación, la isomerización, la polimerización y la autooxidación, desempeñan un papel crucial en la transformación y el procesamiento de las grasas y los aceites comestibles. Estas reacciones químicas permiten obtener diferentes productos con propiedades físicas y químicas distintas, lo que es fundamental para la industria alimentaria y otras aplicaciones. Comprender estas propiedades químicas es esencial para optimizar los procesos de producción y garantizar la calidad y la funcionalidad de los productos finales.