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Evaluación de la degradación de aceites vegetales en dos procesos de elaboración de frituras

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Abstract

Desde el punto de vista industrial, los aceites vegetales son considerados como una materia prima indispensable en la industria de la fritura, dicha materia prima tiene como finalidad la cocción, mejora de textura, coloración, aromas, o simplemente resaltar los atributos del alimento a fin de hacerlos más apetecibles al consumidor. En la actualidad, existe una gran variedad de aceites vegetales destinados al procesamiento de alimentos, algunos de estos son el de oliva, soya, girasol, maíz, canola, palma, entre otros, mismos que presentan características que los hacen disímiles. La degradación que suelen sufrir los aceites puede deberse a uno o más de los siguientes factores: la captación de oxígeno durante el calentamiento, la cantidad excesiva de agua presente en el alimento a freír, lo que ocasiona un deterioro hidrolítico, y la reacción de una grasa con ella misma, conocida como polimerización. Algunos aceites tienden a degradarse rápidamente, resultando la aparición de compuestos volátiles que confieren sabores y aromas indeseables. La degradación de los aceites lleva a la generación de una gran diversidad de compuestos indeseables y tóxicos durante los procesos de freído, lo que resulta en un atentado a la salud de los consumidores, pues muchos de los compuestos resultantes de dicha degradación presentan actividad carcinogénica. En este trabajo se realizó un seguimiento a la degradación de tres aceites comúnmente utilizados en las cocinas mexicanas en la elaboración de dos productos diferentes: papas fritas y totopos de maíz, con el objetivo de determinar su estabilidad química durante una operación continua de freído en condiciones ambientales domésticas en sistema abierto con temperatura controlada, identificando la formación de compuestos indeseables monitoreados de manera indirecta a través del seguimiento de los índices de acidez y de peróxidos durante un tiempo previamente establecido.
Evaluación de la degradación de aceites vegetales en dos procesos de elaboración de
frituras
López De la Peña, H.Y.1, Hernández Centeno, F.1, Ávalos García, N.I.1, Tirado Gallegos, J.M.2, Hernández González,
M1.
1Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Departamento de Ciencia y Tecnología de Alimentos. Calz. Antonio
Narro 1923, Buenavista, Saltillo, Coah., México. CP 25315. Tel. + (844)4110200 EXT. 2009
2Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. Unidad Cuauhtémoc. Av. Río conchos s/n, Parque
industrial, Cd. Cuauhtémoc, Chih., C.P. 31570. Correo: maryhg12@yahoo.com
Palabras clave: (grasas, calidad, acidez, peróxidos).
Introducción
Los aceites vegetales comestibles son compuestos orgánicos obtenidos a partir de semillas u otras partes
de las plantas en cuyos tejidos se acumula como fuente de energía. Son ésteres formados por unión de
ácidos grasos con glicerol. Constituyen los compuestos más estables, no son fácilmente degradables, no se
disuelven en el agua y tienen una densidad menor que esta [8]. Desde el punto de vista industrial, son
considerados como una materia prima indispensable en la industria de la fritura, dicha materia prima tiene
como finalidad la cocción, mejora de textura, coloración, aromas, o simplemente resaltar los atributos del
alimento a fin de hacerlos más apetecibles al consumidor [5]. En la actualidad, existe una gran variedad de
aceites vegetales destinados al procesamiento de alimentos, algunos de estos son el de oliva, soya, girasol,
maíz, canola, palma, entre otros, mismos que presentan características que los hacen disímiles.
La degradación que suelen sufrir los aceites puede deberse a uno o más de los siguientes factores [4]: la
captación de oxígeno durante el calentamiento, la cantidad excesiva de agua presente en el alimento a freír,
lo que ocasiona un deterioro hidrolítico, y la reacción de una grasa con ella misma, conocida como
polimerización. Algunos aceites tienden a degradarse rápidamente, resultando la aparición de compuestos
volátiles que confieren sabores y aromas indeseables [2], mismos que traen como consecuencia un
acortamiento de la vida de anaquel de los alimentos procesados con ellos, o bien una serie de no
conformidades en cuanto a la calidad de los alimentos fritos obtenidos con aceites degradados, al no
reemplazarlos en el proceso de la elaboración, o bien al ser reutilizados en exceso por periodos de tiempo
largos. Según lo referido por [6], la degradación de los aceites lleva a la generación de una gran diversidad
de compuestos indeseables y tóxicos durante los procesos de freído, lo que resulta en un atentado a la
salud de los consumidores, pues muchos de los compuestos resultantes de dicha degradación presentan
actividad carcinogénica.
En este trabajo se realizó un seguimiento a la degradación de tres aceites comúnmente utilizados en las
cocinas mexicanas en la elaboración de dos productos diferentes: papas fritas y totopos de maíz, con el
objetivo de determinar su estabilidad química durante una operación continua de freído en condiciones
ambientales domésticas en sistema abierto con temperatura controlada, identificando la formación de
compuestos indeseables monitoreados de manera indirecta a través del seguimiento de los índices de
acidez y de peróxidos durante un tiempo previamente establecido.
Metodología
El experimento se realizó de acuerdo a lo reportado por [4], modificando la temperatura a 180 °C y a un solo
ciclo de uso de los aceites con duración de 3 h, con la finalidad de identificar el inicio de las reacciones de
degradación de los aceites utilizados. Se elaboraron frituras utilizando rebanadas de papa (var. Alpha) de
un grosor de 1.2 ± 2 mm obtenidas con una mandolina, previamente lavadas y escurridas hasta una
humedad de 75 %, y de totopos de tortilla de maíz elaboradas en una tortillería de la ciudad de Saltillo,
Coah., las cuales se cortaron en tiras de 2 X 4 cm. El proceso de freído se llevó a cabo en una freidora
eléctrica marca Taurus® con capacidad de 2 L utilizando aceite de diferentes fuentes: soya, maíz y girasol,
por lo que resultaron dos experimentos, uno por cada tipo de fritura. Durante el proceso de freído se
realizaron determinaciones de índices de acidez y peróxidos cada 30 min durante 3 h, utilizando para ello
los métodos de referencia indicados para la norma NMX-F-475-SCFI-20017 para aceite puro de canola [3].
El diseño experimental fue completamente al azar, y los resultados se sometieron a ANOVA y prueba de t-
Student (P ≤ 0.05) en el software JMP 5.0.1.
Resultados y discusión
Los resultados del estado inicial de los aceites sujetos de este estudio, como materia prima, en cuanto a las
variables de respuesta del experimento (Tabla 1), resultaron ser valores dentro de los parámetros de la
norma vigente (DOF, 2018: NMX-F-475-SCFI-2005) para los índices de acidez y peróxidos, por lo que los
tres se consideraron aptos para utilizarse en el proceso de freído, con el fin de evaluar su degradación a
alta temperatura a través del periodo establecido de tiempo.
Tabla 1. Estado inicial de los aceites utilizados en el proceso de freído de rebanadas de papa y totopos de
maíz.
ÍNDICES*
ACEITES
Maíz
Soya
Girasol
Acidez (mg KOH/g)
0.20 ± 0.03b
0.10 ± 0.04a
0.20 ± 0.06b
Peróxidos (mEq/Kg)
0.10 ± 0.05a
0.10 ± 0.02a
0.30 ± 0.05b
*Medias aritméticas de 3 repeticiones ± error estándar. Letras diferentes indican diferencia significativa (P ≤ 0.05)
entre diferentes aceites, según prueba t-student.
Para el proceso de elaboración de frituras de maíz, el índice de acidez (Figura 1) mostró un comportamiento
de tendencia positiva, lo que indica una degradación progresiva de los aceites utilizados para tal fin, de los
cuales, el de soya sufrió una menor degradación respecto a los aceites de girasol y de maíz, siendo este
último el que presentó mayor degradación. En cuanto al índice de peróxidos (Figura 2), el comportamiento
es distinto, pues fue el aceite de girasol el que presentó mayores valores, lo cual indica su tendencia a
enranciarse más rápidamente que los otros dos aceites, de los cuales, nuevamente, el de soya resultó ser
el más estable. Ambos resultados pueden obedecer a la exposición prolongada de los aceites al calor, como
lo reportó [1].
Figura 1. Comportamiento del índice de acidez de aceites en el proceso
de fritura de totopos de maíz a 180 °C.
En este proceso de observó el desprendimiento y acumulación de partículas de alimento que se
sedimentaron y que, al paso del tiempo, se carbonizaron a causa de su permanencia en el aceite caliente
durante el resto del experimento. Esto pudo ser causa de una degradación mayor de los aceites evaluados.
0.05
0.15
0.25
0.35
0.45
0.55
030 60 90 120 150 180
Índice de acidez
Tiempo (min)
maíz soya girasol
Debido a ello, se pudieran obtener menores valores en los índices de acidez y, sobre todo, en el de peróxidos
si se realizara un filtrado de los aceites entre cada carga de material alimenticio a freír, de manera que
disminuyera la cantidad de partículas que pudieran carbonizarse y comportarse como causa probable de
una aceleración en la formación de compuestos indeseables que resultan en la merma progresiva de la
calidad del aceite para fines de procesamiento de obtención de frituras de maíz.
Figura 2. Comportamiento del índice de peróxidos de aceites en el proceso
de fritura de totopos de maíz a 180 °C.
Para el proceso de obtención de frituras de papa, el comportamiento de degradación de los aceites resultó
similar al que se presentó en la elaboración de totopos fritos de maíz en cuanto al comportamiento del índice
de acidez (Figura 3), pero se obtuvieron valores significativamente menores en cuanto al índice de peróxidos
(Figura 4), lo cual pudo ser favorecido por la estructura de las rebanadas de papa, de las cuales no se
desprenden partículas y por su estructura, favorece una mejor penetración del aceite y la salida de humedad,
toda vez que el proceso de freído es, sobre todo, un fenómeno de deshidratación, como lo refieren [6]; de
esta manera, la eliminación rápida de la humedad favorece una menor interacción entre el agua y el aceite
a alta temperatura, resultando en una menor degradación de este último. Respecto al comportamiento de la
degradación entre los aceites, en la elaboración de frituras de papa nuevamente el aceite de soya demostró
mejor estabilidad y el de maíz obtuvo una degradación mayor, según el comportamiento que presentaron
ambos índices, probablemente a causa de la diferente proporción en la composición de sus ácidos grasos
insaturados, o bien a la presencia de distintas cantidades de antioxidante [7], ya que fueron diferentes
aceites vegetales comestibles vegetales comerciales, por lo que su proceso de obtención pudo influir
también en el comportamiento de su degradación.
Figura 3. Comportamiento del índice de acidez de aceites en el proceso
de fritura de rebanadas de papa a 180 °C.
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
030 60 90 120 150 180
Índice de peróxidos
Tiempo (min)
maiz soya girasol
0.05
0.15
0.25
0.35
0.45
0.55
030 60 90 120 150 180
Índice de acidez
Tiempo (min)
maíz soya girasol
Figura 4. Comportamiento del índice de peróxidos de aceites en el proceso
de fritura de totopos de maíz a 180 °C.
Conclusiones
Los tres aceites se comportaron de manera diferente durante el proceso de freído, la degradación también
fue distinta para cada tipo de fritura, debido en parte a la distinta composición y estructura de los materiales
a freír. El aceite más estable resultó ser el de soya y el menos estable el de maíz en ambos procesos de
fritura. Se recomienda, por tanto, el uso de aceite de soya por sobre los otros aceites evaluados para
procesos de fritura a nivel doméstico, e incluso a nivel industrial; sin embargo, es necesario el monitoreo de
sus productos de la degradación a fin de evitar en lo posible que formen parte de la composición de los
productos fritos finales destinados a consumo.
Referencias
1. Cabreriso, M.S.; Chaín, P.N.; Gatti, M.B. & Ciappini, M.C. (2017). Modificaciones químicas y sensoriales producidas
en aceites de girasol y de oliva virgen extra según relevamiento de procedimientos de fritura doméstica en adultos
de la ciudad de Rosario. Diaeta, 35(158), 1 9
2. Choe, E. & Min, D. B. (2006). Mechanisms and factors for edible oil oxidation. Comprehensive Reviews in Food
Science and Food Safety, 5(2006): 169 186
3. Diario Oficial de la Federación. (2018). NMX-F-475-SCFI-2017: Alimentos Aceite puro de canola
especificaciones. Publicado el viernes 09 de marzo de 2018 cuarta sección. Recuperado el 15 de abril de 2018
de: http://dof.gob.mx/normasOficiales.php?codp=7022&view=si
4. Matthäus, B. (2006). Utilization of high-oleic rapeseed oil for deep-fat frying of French fries compared to other
commonly used edible oils. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 108(2006): 200 211
5. Medina M., G.B. (2010) Aceites y grasas comestibles. Curso. Universidad de Antioquía, Medellín, Colombia.
Recuperado el 07 de abril de 2018 de: https://www.revistavirtualpro.com/biblioteca/aceites-y-grasas-comestibles
6. Rivera, Y.; Gutiérrez, C.; Gómez, R.; Matute, M. y Izaguirre, C. (2014). Cuantificación del deterioro de aceites
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Mérida. Revista Ciencia e ingeniería. 35(3): 157 16
7. Seymen, M.; Uslu, N.; Türkmen. Ö.; Al-Juhaimi, F. & Öscan, M. M. (2016) Chemical compositions and mineral
contents of some hull-less pumpkin seed and oils. Journal of American Oil Chemistry Society, DOI 10.1007/s11746-
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8. Tabio García, D.; Díaz Domínguez, Y.; Rondón Macias, M.; Fernández Santana, E. & Piloto Rodríguez, R. (2017).
Extracción de aceites de origen vegetal. Monografía. Universidad Tecnológica de la Habana “José Antonio
Echeverría”. La Habana, Cuba.
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Article
Changes in chemical, physical and sensory parameters of high-oleic rapeseed oil (HORO) (NATREON™) during 72 h of deep-fat frying of potatoes were compared with those of commonly used frying oils, palm olein (PO), high-oleic sunflower oil (HOSO) and partially hydrogenated rapeseed oil (PHRO). In addition to the sensory evaluation of the oils and the potatoes, the content of polar compounds, oligomer triacylglycerols and free fatty acids, the oxidative stability by Rancimat, the smoke point and the anisidine value were determined. French fries obtained with HORO, PO and HOSO were still suitable for human consumption after 66 h of deep-fat frying, while French fries fried in PHRO were inedible after 30 h. During the frying period, none of the oils exceeded the limit for the amount of polar compounds, oligomer triacylglycerols and free fatty acids recommended by the German Society of Fat Science (DGF) as criteria for rejection of used frying oils. After 72 h, the smoke point of all oils was below 150 °C, and the amount of tocopherols was reduced to 5 mg/100 g for PHRO and 15 mg/100 g for HORO and HOSO. Remarkable was the decrease of the oxidative stability of HOSO measured by Rancimat. During frying, the oxidative stability of this oil was reduced from 32 h for the fresh oil to below 1 h after 72 h of frying. Only HORO showed still an oxidative stability of more than 2 h. From the results, it can be concluded that the use of HORO for deep-fat frying is comparable to other commonly used oils.
Article
Edible oil is oxidized during processing and storage via autoxidation and photosensitized oxidation, in which triplet oxygen (3O2) and singlet oxygen (1O2) react with the oil, respectively. Autoxidation of oils requires radical forms of acylglycerols, whereas photosensitized oxidation does not require lipid radicals since 1O2 reacts directly with double bonds. Lipid hydroperoxides formed by 3O2 are conjugated dienes, whereas 1O2 produces both conjugated and nonconjugated dienes. The hydroperoxides are decomposed to produce off-flavor compounds and the oil quality decreases. Autoxidation of oil is accelerated by the presence of free fatty acids, mono- and diacylglycerols, metals such as iron, and thermally oxidized compounds. Chlorophylls and phenolic compounds decrease the autoxidation of oil in the dark, and carotenoids, tocopherols, and phospholipids demonstrate both antioxidant and prooxidant activity depending on the oil system. In photosensitized oxidation chlorophyll acts as a photosensitizer for the formation of 1O2; however, carotenoids and tocopherols decrease the oxidation through 1O2 quenching. Temperature, light, oxygen concentration, oil processing, and fatty acid composition also affect the oxidative stability of edible oil.
Modificaciones químicas y sensoriales producidas en aceites de girasol y de oliva virgen extra según relevamiento de procedimientos de fritura doméstica en adultos de la ciudad de Rosario
  • M S Cabreriso
  • P N Chaín
  • M B Gatti
  • M C Ciappini
Cabreriso, M.S.; Chaín, P.N.; Gatti, M.B. & Ciappini, M.C. (2017). Modificaciones químicas y sensoriales producidas en aceites de girasol y de oliva virgen extra según relevamiento de procedimientos de fritura doméstica en adultos de la ciudad de Rosario. Diaeta, 35(158), 1 -9
Cuantificación del deterioro de aceites vegetales usados en procesos de frituras en establecimientos ubicados en el municipio libertador del estado de Mérida
  • Y Rivera
  • C Gutiérrez
  • R Gómez
  • M Matute
  • C Izaguirre
Rivera, Y.; Gutiérrez, C.; Gómez, R.; Matute, M. y Izaguirre, C. (2014). Cuantificación del deterioro de aceites vegetales usados en procesos de frituras en establecimientos ubicados en el municipio libertador del estado de Mérida. Revista Ciencia e ingeniería. 35(3): 157 -16
Chemical compositions and mineral contents of some hull-less pumpkin seed and oils
  • M Seymen
  • N Uslu
  • Ö Türkmen
  • F Al-Juhaimi
  • M M Öscan
Seymen, M.; Uslu, N.; Türkmen. Ö.; Al-Juhaimi, F. & Öscan, M. M. (2016) Chemical compositions and mineral contents of some hull-less pumpkin seed and oils. Journal of American Oil Chemistry Society, DOI 10.1007/s11746-016-2850-5
Extracción de aceites de origen vegetal. Monografía. Universidad Tecnológica de la Habana
  • D Tabio García
  • Y Díaz Domínguez
  • M Macias
  • E Santana
  • R Piloto Rodríguez
Tabio García, D.; Díaz Domínguez, Y.; Rondón Macias, M.; Fernández Santana, E. & Piloto Rodríguez, R. (2017). Extracción de aceites de origen vegetal. Monografía. Universidad Tecnológica de la Habana "José Antonio Echeverría". La Habana, Cuba.