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Emulsiones tipo crema preparadas a base de leche de soja 3: Efecto de ciclos de temperatura

Authors:

Abstract

In this work, the effect of temperature cycling on emulsions formulated with reconstituted soy milk, sunflower oil and high melting point milk fat was analysed. The emulsions were prepared at 60 ºC , stored at 4 ºC (3 h), warmed at 40 ºC or 50 ºC (30 min) and afterwards recooled at 4 ºC (2h). Although solid fat content of emulsions did not raised after tempering at 40 ºC , increase of G' and G'' was observed only in those formulated with 40 % lipid phase. This phenomenon was attributed to droplet aggregation due to partial melting, recrystallization and reordering of fat crystals in oil droplets. The main droplet destabilization mechanism was the partial coalescence; it was corroborated by nuclear magnetic resonance, differential scanning calorimetry and droplet size distribution studies. On the other hand, the consistency of 20 % of lipid phase emulsion did not increased. Low droplet concentration disfavoured the partial coalescence of droplets. Similar assays on cream at 40 ºC and cream-like soy milk emulsions at 50 ºC , did not show rheological modifications, due to almost total melting of milk fat during tempering. En este trabajo se analizó el efecto de ciclos calentamiento-enfriamiento sobre cremas preparadas a 60 ºC con leche de soja en polvo reconstituida, aceite de girasol y grasa láctea y almacenadas posteriormente a 4 °C durante 3 horas. Los ciclos consistieron en un calentamiento a 40 °C o 50 °C (30 min) seguido de un re-enfriamiento a 4 °C (2 horas). En los ensayos realizados sobre cremas formuladas con 40% de fase lipídica se observó un aumento de los valores de G' y G'' después del ciclo 40 °C- 4 °C , a pesar de no haberse observado un aumento en el contenido de grasa sólida. Estos resultados se atribuyen a la formación de agregados de gotas inducida por la fusión parcial, reordenamiento y recristalización de la grasa láctea en las gotas. Estudios de resonancia magnética nuclear de pulsos, calorimetría diferencial de barrido y distribución de tamaño de partícula por difracción de luz permitieron corroborar que el principal mecanismo de formación de agregados es la coalescencia parcial. Frente al mismo ciclo térmico, la crema con 20 % de fase lipídica no aumentó su consistencia, dada la ausencia o formación insuficiente de agregados por el bajo número de gotas. Ensayos similares sobre la nata a 40 °C o sobre las cremas de leche de soja a 50 °C , no mostraron cambios reológicos, debido a la fusión casi total de la grasa.
Emulsiones tipo crema preparadas a base de leche de soja 3: Efecto de ciclos
de temperatura
Por Andrés L. Márquez, Gonzalo G. Palazolo y Jorge R. Wagner*
Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos (CIDCA), Facultad
de Ciencias Exactas, Universidad Nacional de La Plata.
Calle 47 s/n y 116, (1900), La Plata, Argentina.
* e-mail: jrwagner@biol.unlp.edu.ar
RESUMEN
Emulsiones tipo crema preparadas a base de leche de
soja 3: Efecto de ciclos de temperatura.
En este trabajo se analizó el efecto de ciclos calentamiento-
enfriamiento sobre cremas preparadas a 60
o
C con leche de soja
en polvo reconstituida, aceite de girasol y grasa láctea y almace-
nadas posteriormente a 4
o
C durante 3 horas. Los ciclos consistie-
ron en un calentamiento a 40
o
C o 50
o
C (30 min) seguido de un
enfriamiento a 4
o
C (2 horas). En los ensayos realizados sobre
cremas formuladas con 40% de fase lipídica se observó un au-
mento de los valores de G’ y G’ después del ciclo 40
o
C-4
o
C, a pe-
sar de no haberse observado un aumento en el contenido de
grasa sólida. Estos resultados se atribuyen a la formación de
agregados de gotas inducida por la fusión parcial, reordenamien-
to y recristalización de la grasa láctea en las gotas. Estudios de
resonancia magnética nuclear de pulsos, calorimetría diferencial
de barrido y distribución de tamaño de partícula por difracción de
luz permitieron corroborar que el principal mecanismo de forma-
ción de agregados es la coalescencia parcial. Frente al mismo ci-
clo térmico, la crema con 20% de fase lipídica no aumentó su
consistencia, dada la ausencia o formación insuficiente de agre-
gados por el bajo número de gotas. Ensayos similares sobre la
nata a 40
o
C o sobre las cremas de leche de soja a 50
o
C, no mos-
traron cambios reológicos, debido a la fusión casi total de la gra-
sa.
PALABRAS-CLAVE: Ciclo térmico - Coalescencia parcial -
Crema - Emulsiones - Leche de soja - Reología.
SUMMARY
Cream-like emulsions prepared with soy milk 3: Effect
of temperature cycling.
In this work, the effect of temperature cycling on emulsions
formulated with reconstituted soy milk, sunflower oil and high melting
point milk fat was analysed. The emulsions were prepared at 60
o
C,
stored at 4
o
C (3 h), warmed at 40
o
C or 50
o
C (30 min) and
afterwards cooled at 4
o
C (2h). Although solid fat content of
emulsions did not raised after tempering at 40
o
C, increase of G
and G’
was observed only in those formulated with 40% lipid
phase. This phenomenon was attributed to droplet aggregation
due to partial melting, recrystallization and reordering of fat
crystals in oil droplets. The main droplet destabilization
mechanism was the partial coalescence; it was corroborated by
nuclear magnetic resonance, differential scanning calorimetry and
droplet size distribution studies. On the other hand, the
consistency of 20% of lipid phase emulsion did not increased. Low
droplet concentration disfavoured the partial coalescence of
droplets. Similar assays on cream at 40
o
C and cream-like soy milk
emulsions at 50
o
C, did not show rheological modifications, due to
almost total melting of milk fat during tempering.
KEY-WORDS: Cream - Emulsions - Partial coalescence -
Rheology - Soy milk - Temperature cycle.
1. INTRODUCCIÓN
La nata líquida (en Argentina, «crema de leche»),
ampliamente utilizada en productos de pastelera y
repostería, aumenta su consistencia por efecto de
trabajo mecánico. Para mantenerse líquida es nece-
sario minimizar la influencia de factores externos
que puedan alterar la resistencia de la nata a los fe-
nómenos de desestabilización (Mutoh y col., 2001).
La fluctuación térmica durante el transporte y alma-
cenamiento es un factor que afecta negativamente la
estabilidad de la nata líquida, debido a que una eleva-
ción temporal de la temperatura induce un incremento
de la viscosidad o solidificación en la nata después de
un nuevo enfriamiento (Boode y col., 1991). Trabajos
anteriores han informado que este aumento de visco-
sidad después del enfriamiento tiene lugar sólo
cuando la nata se expone a temperaturas en las cua-
les la grasa sólida se funde parcialmente, mientras
que las cremas permanecen líquidas si la fusión de
la grasa es total (Boode y col., 1991; Goff, 1997). Se-
gún Mutoh y col. (2001), el mecanismo por el cual se
produce el incremento de la consistencia de la nata
sometida a tratamientos térmicos, es el de coales-
cencia parcial.
El producto conocido como leche de soja obteni-
do a partir de granos de soja por extracción acuosa
tiene una composición centesimal en proteínas, hi-
dratos de carbono y lípidos del mismo orden que la
leche vacuna. Las proteínas y los fosfolípidos pre-
sentes en la leche de soja en forma soluble o coloi-
dal poseen buenas propiedades emulsificantes que
le confieren al producto posibilidades de empleo se-
mejantes a las de las proteínas lácteas (Rhydag y
Wilton, 1981; van Nieuwenhuyzen y Szuhaj, 1998;
Liu y col., 1999).
El objetivo del presente trabajo fue estudiar el
efecto del cambio de temperatura de emulsiones tipo
crema formuladas con leche de soja, aceite refinado
de girasol y grasa láctea de alto punto de fusión, en
distinta proporción. Se analizaron los cambios es-
Grasas y Aceites
182 Vol. 56. Fasc. 3 (2005), 182-187
tructurales y el comportamiento reológico frente a ci-
clos térmicos, en forma comparativa con una nata
comercial, y el efecto de la composición de las fases
acuosa y lipídica.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. Materiales
La leche de soja en polvo proviene de Unilever
Bestfoods Argentina S.A. y el aceite de girasol refina-
do de Molinos Río de la Plata S.A. (Avellaneda, Ar-
gentina). La fracción de grasa láctea de alto punto de
fusión, GL (punto de fusión
47-48
o
C) fue prove-
niente de la Universidad de Wisconsin. La nata líqui-
da (CL) se adquirió en un comercio local, con un
mínimo de 42% de materia grasa, según lo especifi-
cado en el rótulo. Todos los reactivos fueron de cali-
dad analítica.
2.2. Preparación de las emulsiones
La leche de soja reconstituida (LSR) se preparó a
concentraciones de 5 y 10% p/p de LS, con agrega-
do de agua destilada, 0,2% de goma xántica (X) y
0,03% de azida sódica como preservante. La propor-
ción de LSR, aceite de girasol refinado, GL y la pre-
paración de las emulsiones se realizó según lo
descrito en el trabajo previo (Márquez y col., 2005 a).
Las emulsiones empleadas fueron A: LS5X 40% FL
(30% GL), B: LS5X 40% FL (50% GL) , C: LS10X
40% FL (30% GL) y D: LS10X 20% FL (60% GL)
(Márquez y col., 2005 b).
2.3. Ciclos térmicos
Las emulsiones tipo crema y la nata (control) fueron
sometidas a un ciclo de temperatura: almacenamiento
a 4
o
C durante 3 horas, posterior calentamiento a
40
o
C (por debajo del punto de fusión de la GL) du-
rante 30 min., y una nueva refrigeración a 4
o
C duran-
te 2 horas. Se realizó además un ciclo con las
mismas condiciones pero calentando a 50
o
C (por en-
cima del punto de fusión de la GL) con una de las
cremas.
2.4. Calorimetría diferencial de barrido
(DSC)
Las muestras fueron herméticamente selladas en
cápsulas de aluminio y analizadas a 5
o
C/min en un
rango de 10-70
o
C utilizando un equipo DSC Polymer
Laboratories (Rheometric Scientific, Weston Road,
Estados Unidos). Las áreas bajo las curvas endotér-
micas fueron calculadas para obtener las correspon-
dientes entalpías de fusión, expresadas en mcal/mg
de GL en las muestras.
2.5. Caracterización de las emulsiones
Con las emulsiones sin tratamiento previo y des-
pués de someterse a ciclos de temperatura se lleva-
ron a cabo experimentos de caracterización. El
contenido de grasa sólida (CGS), expresado como
porcentaje de la emulsión total o de GL agregada, se
determinó por el método directo de RMN de pulsos
(Gribnau, 1992). La distribución de tamaño de partí-
culas fue obtenida utilizando un analizador de partí-
culas (Malvern Mastersizer, Malvern Instruments
Ltd, Reino Unido). A partir de la distribución en volu-
men de tamaño de partícula se determinó el corres-
pondiente diámetro promedio d
43
(Márquez y col.,
2005 b). Para evaluar la presencia de flóculos en las
emulsiones, las correspondientes determinaciones
se llevaron a cabo diluyendo previamente (1:1) una
alícuota de las mismas con buffer Tris/HCl 50 mM pH
8,0 con 1% SDS (Anton, 2002). Por otra parte, el
porcentaje de grasa desestabilizada (% GD) fue de-
terminado por el procedimiento experimental de Se-
gall y Goff (2002).
El comportamiento reológico de las emulsiones
sometidas a ciclos térmicos se evaluó con un reóme-
tro dinámico de platos paralelos Haake CV20 (Karls-
ruhe, Alemania) con una separación de 1 mm. Se
efectuaron barridos de G’ (módulo elástico o de al-
macenamiento) y G’ (módulo viscoso o de pérdida)
en las mismas condiciones descriptas en un trabajo
anterior (Márquez y col., 2005 b).
2.6. Análisis estadístico
Los datos fueron analizados por análisis de la va-
rianza y las diferencias significativas con un 95% de
confianza (p<0,05) fueron determinadas mediante el
test de Fisher (Statgraphics Plus 2.1, Statistical
Graphics Corporation, USA).
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Se estudió la influencia del contenido de GL
(comparación entre A y B: igual concentración de
LSR y cantidad de fase lipídica), de la concentración
de LSR (comparación entre A y C: igual cantidad y
composición de fase lipídica) y de la cantidad de
fase lipídica agregada (comparación entre C y D:
igual porcentaje de GL en la emulsión total). El con-
tenido de grasa sólida (CGS) inicial de las cremas se
observa en la Figura 1a. Cabe destacar que si las
emulsiones eran preparadas con la misma LSR pero
sin agregado de GL, daban valores nulos de CGS.
Las emulsiones A, B, C y D que contienen GL mos-
traron un CGS menor al de la nata (CL). De estas
cuatro cremas, B mostró el mayor CGS acorde a su
mayor contenido de GL. A, C y D tienen la misma
cantidad de GL en toda la emulsión (
12 g GL/100 g
emulsión), sin embargo D mostró un CGS levemente
superior a los de A y C (p<0,05). La cantidad de fase
Vol. 56. Fasc. 3 (2005) 183
lipídica de D es 50% menor y por ende dos veces
más concentrada en GL que las de A y C. Esto faci-
litaría la cristalización durante el almacenamiento a
4
o
C inmediatamente después de preparar la emul-
sión, lo cual explica su valor más alto de CGS.
Cuando la temperatura se elevó a 40
o
C y se man-
tuvo durante 30 minutos, el CGS para las emulsio-
nes preparadas con leche de soja disminuyó a
valores en el rango del 4-6 %, mientras que el de CL
fue mucho menor (1,0
±
0,3 %). GL está compuesta
por una fracción de triacilgliceroles de alto punto de
fusión (Cerdeira y col., 2003), lo que se corresponde
con el termograma obtenido con un pico endotérmi-
co de 47
o
C (Figura 1b). En cambio, los cristales de
grasa presentes en la muestra CL líquida, están
compuestos mayoritariamente por una fracción de
bajo punto de fusión (<38
o
C) como se ve en la endo-
terma correspondiente. Este resultado explica el
bajo valor de CGS de la CL calentada a 40
o
C.
Todas las emulsiones fueron líquidas antes de re-
alizar el ciclo de temperatura, pero después del mis-
mo, a excepción de D y CL, se observó un marcado
aumento de la consistencia. Después del ciclo de
temperatura, las muestras A, B y C pasaron de ser
emulsiones líquidas a cremas consistentes con un
comportamiento viscoelástico caracterizado por los
valores de G’ y G’ que se muestran en las Figuras
2a-b. La emulsión B, con el mayor contenido de GL y
el mayor CGS, mostró los valores más elevados de
G’ y G’ en todo el rango de frecuencias analizado, lo
cual indica que los cambios en la consistencia se
atribuirían a una recristalización de la grasa en las
gotas de aceite. Debe notarse que después del ciclo
de temperatura la muestra C presentó valores de G’
0,01 0,1 1 10
1
10
100
1000
10000
a
LS5X, 40 % FL (30 % GL) (A)
LS5X, 40 % FL (50 % GL) (B)
LS10X, 40 % FL (30 % GL) (C)
G' (Pa)
Frecuencia (Hz)
0.01 0.1 1 10
1
10
100
1000
10000
b
G'' (Pa)
Frecuencia (Hz)
0.01 0.1 1 10
0
1
2
3
4
5
6
c
tan
δ
Frecuencia (Hz)
Figura 2
Variación de G’ (módulo elástico) (
a
), G’ (módulo viscoso)
(
b
) y tan
δ
(G’’/G’) (
c
) con la frecuencia de oscilación.
Las muestras analizadas son
A
,
B
y
C
después de un ciclo
térmico de calentamiento y enfriamiento (4
o
C
40
o
C
4
o
C).
temperatura de medida: 15
o
C. Deformación: 5%, en el rango
de viscoelasticidad lineal.
Inicial Calentadas 4ºC/40ºC Ciclo 4ºC/40ºC/4ºC
0
4
8
12
16
20
24
a
CGS (%)
A
B
C
D
CL
10 20 30 40 50 60 70
-0,5
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
0,0
0,1
0,2
b
CL
(Nata líquida)
GL
Flujo de calor (mcal/s)
Temperatura (°C)
Figura 1
Figura 1: a)
Contenido de grasa sólida (CGS, % expresado
sobre emulsión total) de las cremas
A
,
B
,
C
,
D
y
CL
almacenadas a 4
o
C durante 3 horas (condición inicial),
después del calentamiento a 40
o
C durante 30 minutos
(4
40
o
C) y después del ciclo calentamiento-enfriamiento
(4
o
C
40
o
C
4
o
C);
b
) Termogramas DSC de la grasa láctea
(GL) y de la nata líquida (muestra
CL
). Velocidad de
calentamiento: 5
o
C/min.
184 Grasas y Aceites
similares y de G’ menores a los de A. La crema C fue
preparada con una LSR con el doble de contenido de
sólidos de LS que A y por ende, de mayor viscosidad
(Márquez y col., 2005b), lo cual dificultaría el despla-
zamiento de las gotas produciéndose un menor nú-
mero de agregados y por lo tanto un menor aumento
de los parámetros reológicos.
Los resultados obtenidos con el estudio de la reo-
logía de cremas sometidas a un ciclo de calenta-
miento-enfriamiento, no pueden ser atribuidos al
contenido de grasa sólida, dado que los valores de
CGS alcanzados después del ciclo fueron incluso
algo menores a los iniciales (Figura 1a). Gran parte
de la GL que se funde vuelve a cristalizar cuando las
muestras se enfrían nuevamente. La importancia de
que la fusión sea parcial y no total, radica en que los
nuevos cristales deben formarse por aumento de ta-
maño de los que no se fundieron totalmente, que
servirían como núcleos. La formación de cristales
más grandes que los anteriores al ciclo térmico y
una nueva orientación de los mismos, con mayor
concentración en la interfase, favorecería la coales-
cencia parcial y/o la floculación, lo cual induce a un
aumento en los parámetros reológicos (Boode y col.,
1991). Las emulsiones D y CL no aumentaron su
consistencia debido al menor porcentaje de fase lipí-
dica en la primera y a la fusión casi total de los cris-
tales de grasa en la segunda durante el ciclo térmico.
Aunque D presentó un CGS levemente mayor a los
de A y C (Figura 1a, p <0,05), la cantidad de fase li-
pídica en la emulsión total es un 50% menor, lo cual
significa un menor número de gotas por unidad de
volumen. Según Boode y col. (1991), cuando la dis-
tancia de acercamiento entre las gotas es mayor que
la alcanzada por los cristales de grasa que sobresa-
len de la superficie de las mismas, la coalescencia
parcial se desfavorece y por ende también el aumen-
to de la consistencia. La ausencia de formación o la
formación mínima de agregados entre las gotas ex-
plicaría el resultado obtenido con la muestra D.
Como se mencionó anteriormente para CL, no se
observó un aumento de la consistencia debido al va-
lor casi nulo de CGS (Figura 1a). Trabajos anteriores
han evidenciado que para inducir la coalescencia
parcial de las emulsiones tipo crema es fundamental
que el tratamiento térmico produzca: i) la fusión de
los cristales con menor punto de fusión, ii) enrique-
ciendo de la fase lipídica en cristales de punto de fu-
sión más elevado, lo cual se logra con una fusión
parcial quedando un contenido de grasa sólida no in-
ferior al 10% del total de grasa cristalizable (Mutoh y
col., 2001). Para la muestra CL, el CGS expresado
como porcentaje de la grasa cristalizable fue inferior
a 2,5% con lo cual la probabilidad de que todas las
gotas contengan cristales después del calentamien-
to es muy baja. La cristalización de la grasa durante
el enfriamiento se produciría por una nueva nuclea-
ción en las gotas y no por recristalización de crista-
les preexistentes, no induciéndose la formación de
grandes cristales en la superficie de las gotas, lo
cual explicaría la ausencia de coalescencia parcial.
Esto se corroboró por calorimetría diferencial de ba-
rrido (DSC), dado que el termograma de CL des-
pués del ciclo (dato no mostrado) no presen
diferencias respecto al termograma de la CL inicial.
Para corroborar si la coalescencia parcial es el
mecanismo que induce el aumento de la consisten-
cia en las emulsiones preparadas con LSR, se reali-
zaron mediciones de tamaño de partícula y
porcentaje de grasa desestabilizada (% GD). La Fi-
gura 3 muestra los resultados obtenidos para la
emulsión B. Las mediciones de tamaño de partícula
se han llevado a cabo en ausencia y presencia de
SDS 1%. Según Anton y col. (2002), el diámetro pro-
medio (d
43
) medido sin el detergente es el de gotas
individuales y flóculos presentes en la emulsión. Las
distribuciones de tamaño de partícula (sin SDS)
para la emulsión B líquida inicial y para la misma ca-
lentada a 40
o
C fueron similares y de carácter bimo-
dal (Figura 3a) a pesar de la marcada disminución
0,1 1 10 100
0
2
4
6
8
10
12
inicial
calentada 4º C 40º C
ciclo 4º C 40º C 4º C
a
Volumen (%)
Tamaño de gota (
µµ
m)
Inicial Calentada 4ºC/40ºC Ciclo 4ºC/40ºC/4ºC
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
b
d
43
(
µ
m)
% GD
% GD
d
43
Figura 3
a
) Distribución en volumen del tamaño de partícula y
b
) variación de grasa desestabilizada (% GD) y del diámetro
promedio d
43
, para la crema
B
almacenada a 4
o
C durante
3 horas (condición inicial), después del calentamiento
a 40
o
C durante 30 minutos (4
40
o
C) y después del ciclo
calentamiento-enfriamiento (4
o
C
40
o
C
4
o
C).
Vol. 56. Fasc. 3 (2005) 185
de CGS debido al incremento de temperatura (Figu-
ra 1a). Los valores de d
43
fueron similares (p<0,05),
lo cual indica que el calentamiento no indujo la for-
mación de flóculos ni coalescencia. En cambio, des-
pués del enfriamiento a 4
o
C, la distribución de
tamaño de partícula se modificó debido a la presen-
cia de agregados, lo que produjo un aumento de casi
8 veces en el diámetro promedio d
43
(Figura 3b).
Cuando la determinación se llevó a cabo con una di-
lución previa en presencia de SDS 1 %, no hubo
cambios significativos en los valores de d
43
tanto en
condiciones iniciales como luego del ciclo térmico,
evidenciando en ambas condiciones la ausencia de
flóculos (p<0,05). Debido a este resultado, la forma-
ción de agregados por efecto del ciclo de calenta-
miento-enfriamiento se atribuiría exclusivamente a la
coalescencia parcial. El valor de % GD fue casi nulo
al calentar a 40
o
C pero aumentó hasta un 56 % des-
pués del enfriamiento (Figura 3b), mostrando una
correspondencia con los resultados obtenidos por
medición de tamaño de partícula.
Finalmente, se realizaron ensayos de DSC sobre
la muestra B en condiciones iniciales y luego de dos
ciclos diferentes de calentamiento-enfriamiento (Fi-
gura 4a). Tanto en la emulsión inicial como después
de los ciclos térmicos, la endoterma de fusión de los
cristales presentes tiene una temperatura de pico de
43
o
C, la cual es inferior a la observada para la GL
(Figura 1b). Este resultado se debería a una diferen-
te cristalización de los triacilgliceroles dentro de las
gotas de las cremas. La endoterma correspondiente
a la emulsión inicial exhibe además del pico principal
un hombro adicional en el rango 35-40
o
C que sugie-
re la existencia de al menos dos tipos de formas cris-
talinas predominantes. Después del ciclo
4
o
C-40
o
C-4
o
C la mayor parte de la fusión se produce
alrededor de los 43
o
C (desaparición del hombro) lo
cual indica que la muestra se enriqueció en los cris-
tales de mayor punto de fusión. En cambio, cuando
el ciclo de calentamiento es 4
o
C-50
o
C-4
o
C el termo-
grama adquiere las mismas características que el de
la emulsión inicial, confirmándose la ausencia de re-
cristalización.
En la Figura 4b se comparan los valores de CGS
y
H (ambos expresados en base al contenido de
GL), observándose una correlación entre ambos. En
condiciones iniciales, un 77% de la GL en la crema B
está en estado sólido. Después de calentar a 40
o
C,
un 27% de la GL se mantiene sólida, mientras que
después de re-enfriar a 4
o
C un 65% de la GL se en-
cuentra en estado sólido, observándose una dismi-
nución tanto del CGS como del
H con respecto a la
muestra inicial. Calentando a 50
o
C, sólo un 5% de la
GL queda sólida, y después de re-enfriar, un 82% de
la misma se halla en esa condición, habiendo un leve
aumento del CGS y del
H. Además, después de ca-
lentar a 50
o
C y re-enfriar a 4
o
C la crema permaneció
líquida, lo cual demuestra la necesidad de que la fu-
sión de cristales sea parcial para que haya un au-
mento de consistencia. Estos resultados son concor-
dantes con los informados por otros autores en
estudios realizados con cremas elaboradas con pro-
teínas lácteas, grasa vegetal y emulsificantes no
proteicos (Mutoh y col., 2001).
4. CONCLUSIONES
Las emulsiones preparadas con leche de soja re-
constituida, aceite de girasol refinado y grasa láctea
de alto punto de fusión aumentan su consistencia
como consecuencia de la aplicación de un ciclo de
temperatura. Este resultado se atribuye al mecanis-
mo de coalescencia parcial, el cual es inducido por
una recristalización y reordenamiento de los crista-
les de grasa en las gotas de fase lipídica. Cuanto
mayor es el porcentaje de grasa sólida en esta fase
más se favorece el aumento en los parámetros reo-
lógicos. En cambio, un aumento en la concentración
de sólidos en la leche de soja reconstituida y una
disminución del porcentaje de fase lipídica en la
emulsión total, afecta negativamente el aumento de
Figura 4
a) Termogramas DSC de la crema
B
almacenada a 4
o
C
durante 3 horas (condición inicial) y después de dos ciclos
de diferentes de calentamiento-enfriamiento (4
o
C
40
o
C
o 50
o
C
40
o
C X)._Velocidad de calentamiento: 5
o
C/min.
b) Porcentaje de grasa sólida (expresado sobre GL)
y entalpía de fusión (
H, mcal/mg GL) para las mismas
cremas comparativamente con GL.
20 30 40 50 60 70
-0,25
-0,20
-0,15
-0,10
-0,05
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
B
Inicial
B
Ciclo 4ºC/40°C/4°C
B
Ciclo 4ºC/50°C/4°C
Flujo de calor (mcal/s)
Temperatura (°C)
a
GL Inicial Ciclo 4ºC/40ºC/4ºC Ciclo 4ºC/50ºC/4ºC
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
Contenido de grasa sólida/GL (%)
Muestra
% grasa sólida/GL a 40°C/50°C
% grasa sólida/GL a 4°C
Entalpía de fusión (
H)
0
20
40
60
80
100
b
Entalpía de fusión (mcal/mg)
186 Grasas y Aceites
la consistencia. De acuerdo a los resultados del pre-
sente trabajo y en concordancia con trabajos ante-
riores (Márquez y col., 2005, a y b), para favorecer la
coalescencia parcial, la temperatura a la cual se rea-
liza el tratamiento térmico debe ser tal que produzca
sólo una fusión parcial de los cristales de grasa. Los
resultados obtenidos muestran que es posible la ob-
tención de emulsiones tipo crema preparadas con le-
che de soja reconstituida, que muestren características
similares a la nata en cuanto a su comportamiento
frente a los ciclos de calentamiento-enfriamiento.
Esto permitirá en futuras investigaciones, la formula-
ción de emulsiones tipo crema que incluyan proteí-
nas de soja u otra fuente vegetal, aceites y grasas
vegetales y den una perspectiva diferente en la ob-
tención de emulsiones alimentarias.
5. AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen el aporte financiero de la
Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnoló-
gica (FONCyT, PICT 98-09-04296) y la Universidad
Nacional de La Plata, Argentina (Proyecto 11/X219).
También se agradece a Refinerías de Maíz S.A.I.C.F
(Unilever Bestfoods Argentina, Planta Hellmann’s,
Pilar, Argentina) por la disponibilidad del analizador
de partículas Malvern Mastersizer y a las Dras. Ma-
ría L. Herrera y Silvana Martini, por el apoyo técnico
brindado en la utilización del equipo de RMN de pul-
sos. El Lic. Gonzalo G. Palazolo es becario de estu-
dio de la Comisión de Investigaciones Científicas de
la Provincia de Buenos Aires (CIC); el Ing. Andrés L.
Márquez y el Dr. Jorge R. Wagner son becario de for-
mación e Investigador Independiente del Consejo
Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
(CONICET), respectivamente.
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Recibido: Noviembre 2003
Aceptado: Noviembre 2004
Vol. 56. Fasc. 3 (2005) 187
Article
The consumption of dairy products of animal origin in Argentina, as in other countries of the region, experienced changes that tended to a sharp decrease in the number of liters consumed per inhabitant, as well as changes in the composition were registered. Although there are several possible hypotheses about the causes that explain this adjustments, it is feasible that the phenomenon is mainly explained due to the changes in the patterns and consumption habits of the population. In this sense, dietary habits are related to cultural meanings that transmute over time, not being dairy products foreign to this process. Thus, the objective of this article is to analyze this phenomenon, taking into account the perceptions of the population related to the healthy diet. The article exposes and discusses new trends in the consumption of dairy products, which also make way to new markets.
Article
Full-text available
1 Cambios en el consumo y percepciones en torno a la alimentación saludable de la leche tradicional y bebidas de origen vegetal * Resumen El consumo de lácteos de origen animal en Argentina, al igual que en otros países de la región, experimentó cambios con tendencia a una fuerte disminución en la cantidad de litros consumidos por habitante, así como modificaciones en la composición de los mismos. Si bien existen varias posibles hipótesis acerca de las causas que explican el fenómeno, es factible que este se deba principalmente a cambios en las pautas y hábitos de consumo de tales alimentos por parte de la población. En este sentido, las costumbres alimenticias se impregnan de significados culturales que cambian con el transcurso del tiempo, no siendo los productos lácteos ajenos a este proceso. Así, el objetivo del presente artículo es analizar dicho fenómeno, considerando las percepciones de la población relacionadas a una alimentación saludable de lácteos, a fin de exponer y discutir nuevas tendencias en el consumo de productos lácteos, que abren camino a novedosos mercados. Palabras clave: lácteos, hábitos de consumo, alimentación saludable. Abstract The consumption of dairy products of animal origin in Argentina, as in other countries of the region, experienced changes that tended to a sharp decrease in the number of liters consumed per inhabitant, as well as changes in the composition were registered. Although there are several possible hypotheses about the causes that explain this adjustments, it is feasible that the phenomenon is mainly explained due to the changes in the patterns and consumption habits of the population. In this sense, dietary habits are related to cultural meanings that transmute over time, not being dairy products foreign to this process. Thus, the objective of this article is to analyze this phenomenon, taking into account the * La presente investigación se enmarca en el proyecto "Percepciones sobre alimentación de sustancias lechosas", avalado por Fundación UADE-INSOD. Año de inicio y término: 2018-2019.
Article
The objective was to study the partial coalescence as a consequence of controlled stirring and temperature cycles in oil-in-water emulsions prepared with skimmed cow milk and non-dairy fats: low trans vegetable fat (LT), bovine fat (BF), partially hydrogenated soybean oil (HS) and sunflower oil as control. The partial coalescence rates (%/min) of the stirred emulsions were: LT, 89.8±4.3; BF, 29.7±3.1; HS, 23.8±3.1. This result was attributed to the lower solid fat content (%) of emulsion LT (19.2±1.2 vs. 25.9±1.1 in BF and 56.8±1.1 in HS). A temperature cycle with partial melting of the fats led to hardening of texture in emulsions BF and HS due to partial coalescence, favored by the re-crystallization of the fat at the interface. Emulsion LT did not show changes after the same treatment, probably because its lower solid fat content did not favor partial coalescence in the absence of mechanical work.
Article
The objective of this work was to study the rheological behavior of water-in-oil-in-water (w/o/w) emulsions prepared with soybean milk and sunflower oil, with different calcium solutions as the internal aqueous phase, in order to evaluate them as a vegetable substitute of whipped dairy cream. The obtained systems exhibited a creamy texture, which was attributed to the swelling of w/o droplets because of the osmotic gradient generated by the inclusion of soluble salts in the internal aqueous phase. A secondary factor could be the flocculation of w/o droplets due to the interaction of released calcium with soybean proteins at the interface. Consequently, the increase of calcium chloride content produced emulsions with higher consistency. A pasteurization produced flocculation and coalescence of w/o droplets only at high calcium chloride content. These double emulsions could be a potential alternative to the whipped dairy cream, because of their texture, reduced fat content and calcium contribution. This article deals with the formulation of novel calcium-fortified food emulsions prepared with soybean milk and sunflower oil. Because calcium needs to be isolated from soybean milk components (proteins and phospholipids), we proposed to include calcium salts in the internal aqueous phase of a water-in-oil-in-water (w/o/w) emulsion. The practical applications of this research could include the formulation of low lipid content emulsions and the isolation of a component which is incompatible with the continuous aqueous phase. Particularly, this work leads to the understanding of how the inclusion of calcium salts in the internal aqueous phase of a w/o/w emulsion prepared with soybean milk affects the rheology and microstructure of the system. The results led to the conclusion that these emulsions can work as a whipped dairy cream substitute with vegetal components, low lipid content and important calcium contribution.
Article
Several emulsifiers have been examined in ice cream processing to determine their relative emulsion destabilizing power. The hydrophilic lipophilic balance value of the emulsifier did not account for all of the differences in destabilization; however, destabilizing power corresponded with the resulting interfacial tension between the serum and lipid phases of the mix. Fat destabilization results from the combination of ice crystallization and shear forces during ice cream manufacture. Neither shear nor ice crystallization alone were sufficient to cause the magnitude of destabilization encountered in a typical barrel freezer. It has also been shown that polyoxyethylene sorbitan monooleate, the most powerful destabilizing agent, reduced the amount of protein adsorbed to the fat globule surface. Thus, it is suggested that, based on their ability to lower the interfacial tension, emulsifiers control the adsorption of protein to the fat globule surface. The fat globules thus become more susceptible to coalescence induced by the shear forces of agitation and ice crystallization during ice cream manufacture.
Article
The solid fat content of fats and oils can be determined rapidly by low-resolution NMR (LR-NMR). The advantage of this technique over classical methods such as dilatometry are speed, convenience and cost per measurement. The four principal LR-NMR methods (direct, indirect, solid echo and curve deconvolution) are discussed and compared. Special attention is focused on the direct pulsed LR-NMR technique.
Article
Low protein surface concentration emulsions are susceptible to secondary protein adsorption where protein moves from the continuous phase to the existing, oil–water interface. The resulting increase in protein surface concentration can greatly alter emulsion properties. Butteroil was emulsified with whey proteins and the emulsion was combined with a solution of dissolved skim milk powder (SMP), producing mixes with fat and protein levels representative of ice cream. The primary adsorbed layer was modified by heating the whey protein solution prior to emulsion formation (70°C, 80°C, 90°C), by heating the emulsion (70°C, 80°C, 90°C) or by pH adjustment of the emulsion (6–8). Modifications of the SMP solution included heat treatment (80°C, 95°C) or sugar addition with or without κ-carrageenan. The effect of addition of SMP solution on the protein surface concentration and shear stability of the diluted emulsions was determined. Addition of untreated solution to the control, heated or pH adjusted emulsions greatly reduced shear destabilization and increased the protein surface concentration. Addition of heat treated or sugar containing SMP solution to the control emulsion produced the same result. However, sugar and carrageenan in the mix maintained the susceptibility to partial coalescence and reduced the secondary adsorption of caseins and whey proteins.
Article
Dairy emulsions must be stabilized by an adsorbed layer to prevent flocculation or phase separation dur- ing quiescent storage. In the production of products such as whipped cream and ice cream, however, a controlled destabilization or partial coalescence of the emulsion is needed during further processing to de- velop an internal structure of agglomerated fat, which favorably alters the texture and physical appearance of the product. Several requirements must be met to induce partial coalescence, including a partially crys- talline emulsion (implying refrigerated temperatures for milk fat), a weak adsorbed layer, and usually the presence of air, agitation, or both. Milk fat that is homogenized in the presence of a blend of caseins and whey proteins normally produces an emulsion that is too stable to undergo partial coalescence. Thus, small molecule surfactants (e.g., monoglycerides, diglycer- ides, and polysorbates) are added to protein- stabilized emulsions to promote partial coalescence by displacing proteins from the surface, resulting in a reduced surface concentration. However, it may be possible to control the adsorbed protein layer, hence promoting partial coalescence without the use of such surfactants, by selectively homogenizing the emulsion in the presence of only those milk proteins that would produce an interfacial layer that would be weak yet sufficient to maintain stability of the emulsion during storage but not sufficient to maintain stability during a whipping process.
Article
Food consists of three components, carbohydrates, proteins and fats, which are linked by various types of chemical and physical bonds. The interactions at the interface of dispersions and emulsions are influenced by surface-active emulsifiers such as lecithins. Synergistic effects on the emulsion stability can be obtained by selected protein-lecithin combinations. Hydrocolloids enhance the stability by viscosity increase and Eel formation. Lecithins are modified physically and enzymatically, giving a range of food grade emulsifiers with different hydrophilic-lipophilic-balance (HLB) values. The influence of phospholipid fractions in the homogenization process can be measured by the particle size distribution technique (PSD) and emulsifying tests, which assess the emulsion stability. Basic studies on the interactions of surface-active proteins and lecithins in emulsions are reviewed. The principles of combined use of proteins and lecithins are presented for processed foods such as mayonnaise, margarine, instant milk powders, fat reduced cookies, and chocolate coatings for ice cream dipping. A new challenge for the food industry is the liposome encapsulation technique. Liposomes are produced with phosphatidylcholine fractions to encapsulate water and oil soluble components, such as flavours, in one capsule.
Article
A number of commercially available soybean lecithins were analyzed with respect to their phospholipid composition and emulsifying properties. A phosphatidylcholine (PC) from soybean swells to a lamellar liquid crystalline phase which incorporates slightly less than 50% of water. The swelling behavior of the commercially available soybean lecithins may be different depending on the concentration of other phospholipids such as phosphatidylethanolamine (PE), phosphatidylinositol (PI) and phosphatidic acid (PA). In the presence of the negatively charged phospholipids PI and PA, the swelling of the lamellar phase of PC was dramatically enhanced while a lecithin with equal amounts of PC and PE and small quantities of PI and PA formed two liquid crystalline phases, i.e., a lamellar and a hexagonal phase. Stable o/w-emulsions can be prepared when the phospholipid composition is such that a lamellar liquid crystalline phase in equilibrium with the oil and water phases incorporates large amounts of water. The minimal amount of emulsifier required to stabilize the emulsions has been estimated to give an interfacial film of ca. 80 Å thickness which corresponds to a thickness of two double lipid layers in the interfacial film. The incorporation of large amounts of water is obtained if the lamellar layers contain dissociated ionic groups.
Article
The relationship between the characteristics of oil droplets and the change in appearance of cream was investigated. The model creams (40 wt% oil-in-water emulsion), similar to commerical products, were prepared with vegetable fat, milk protein, and emulsifier. The thermal treatment, in which the cream was exposed to a certain temperature and subsequently recooled, was performed on the assumption that the temperature was temporarily elevated during transportation and storage of commercial products. Solidification of the cream was observed when it was exposed to a temperature where there was a small percentage in solid fat content (SFC) of fat in oil droplets and recooled, whereas the cream remained in the liquid state when it was exposed to the temperature where SFC was zero and recooled. When the SFC of oil droplets was 0% at the treated temperature, greater supercooling prior to fat crystallization occurred and the crystallization rate after the initial formation of crystals was much higher. On the other hand, the polymorphism of fat in the droplets was not directly affected by the thermal treatment. These results indicate that the crystallization in oil droplets at the heating temperature may be closely connected with the destablization of oil droplets via a partial coalescence mechanism, which will cause the solidification of cream.
Article
The behaviour of model triglyceride oil-in-water emulsions during and after a temperature cycle was studied. As a surfactant either sodium dodecyl sulphate (SDS) or a protein was used. The behaviour appeared to be the same as in the case of (recombined) cream. The emulsions, though stable during storage at 5°C, exhibit considerable thickening when warmed to a temperature where most of the fat was melted and subsequently cooled again. From the results of microscopic observations, determination of the change in the globule size, and observations on the effect of dilution with deflocculating agents it was concluded that partial ???alescence is the cause of thickening.A theory is developed to explain the role of the fat crystals. Nucleation plays a key role. It appeared essential that the temperature treatment causes significant changes in the state of crystallization of the fat, without fully melting it.
Article
The emulsifying properties of the acidic subunits (AS11S) isolated from soy glycinin (11S) have been studied. The isolated AS11S existed in solution mainly as a dimer species. Circular dichroic analysis indicated only a slight increase in aperiodic structure and no significant difference in beta-sheet structure when compared with those of soy 11S. At similar experimental conditions, the emulsifying properties of AS11S were superior to those of soy 11S and heat-denatured 11S. Emulsions prepared with 1% AS11S remained very stable without any visible oil separation for more than a month under gentle agitating conditions, whereas those prepared with 1% 11S collapsed and separated into phases within 2-3 days. The AS11S-stabilized emulsions were very stable below 0.15 M ionic strength. Studies on the rate of adsorption and surface tension reduction at the air-water interface showed that AS11S was significantly more surface active than soy 11S. It is proposed that, because the mass fraction of acidic subunits in soy 11S is approximately 60% and it is relatively easy to separate the acidic subunits from soy 11S, it may be industrially feasible to develop an economical process to isolate functional acidic subunits for use in emulsion-based food products.