Hidrocoloides Vegetales
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8/17/2019 Hidrocoloides Vegetales
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SESION 1 HIDROCOLOIDES VEGETALES
M Sc HUBERT ARTEAGA MIÑANO
TECNOLOGIA AGROINDUSTRIAL II
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• Pectinas: Cadenas poligalacturonicas metiladas al 100%.
• Ácidos pectinicos: Proporción de metilación menor al 100%.
• Acido péctico: Ácidos poligalacturonicos exentos de metóxilo.
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En las sustancias pécticas la proporción de metilación seexpresa por el contenido de metoxilo – OCH3. La metoxilación(metilación) es muy importante por la cual las pectinascomerciales se ha dividido en dos grandes grupos:
• Alto metoxilo: Entre 55 a 80% de sus grupos carboxilo
• Bajo metoxilo: Solo presenta del 18 – 45% de esterificación. 0 5 / 0 4 / 2 0 1 6
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CARACTERISTICAS FISICOQUIMICAS• Peso molecular: Variable y puede incluir desde algunas
unidades a varios centenares de acido galacturónico, PM entre
1000 a 30000.• Solubilidad: Esta relacionada al tamaño de partícula y al grado
de dispersión y al grado de metilación. La dispersión puedeaumentarse con la adición de pequeñas cantidades de ionesmetálicos como iones de Al, Cu, Fe, etc.
•
Viscosidad: Depende de la cantidad y calidad de la pectina, esmayor a valores mas altos de pH.
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• pH: La presencia de grupos carboxilolibres dan lugar a la que la solución de
pectina tiene un pH acido.• Contenido de acetil: Algunos de los
grupos hidroxilo de las pectinas que se
obtienen de un tejido vegeta estánacetiladas. Estos acetatos si seencuentran en gran cantidad (como en la
remolacha) impiden la formación de gel,teniéndose que reducir a menos de 1%.
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• Grado de metilación: La esterificación de los gruposcarboxilo por radicales metilo se conoce como
metilación de la pectina.• Precipitación: La pectina que se encuentra
solubilizada en agua es fácilmente precipitada poradición de alcohol o acetona, también puede darse
mediante sales como sulfato de aluminio e hidróxidoamónico que forman hidróxido de aluminio cuyaspartículas coloidales tienen carga positiva (carga designo opuesto a la pectina) haciéndola precipitar.
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• Tiempo y temperatura de gelificación: El tiempo sedefine como el lapso requerido para que una jaleatome una rigidez bajo condiciones controladas de
temperatura, y la temperatura a la cual ocurre lagelificación se denomina temperatura de gelificaciónde asentamiento.
• Poder gelificante: Aptitud para formar geles, el poder
gelificante depende de la longitud de la moléculapéctica y el grado de metilación.
- Longitud de la cadena: Condiciona la rigidez ofirmeza, por debajo de cierta longitud, la pectina noda geles.- Grado de metilación: Contribuye a regular lavelocidad de gelificación.
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La propiedad mas importante de las sustanciaspécticas es su poder gelificante, que se debe a la
facilidad de producir una red tridimensionalestabilizada por dos mecanismos diferentes:
1° En el caso de las de baja esterificación, se requierede iones calcio y de un pH de 2.8 a 6.5 ya que en
estas condiciones los carboxilos se encuentranionizados y pueden establecer uniones iónicas conotras moléculas de pectina mediante el Ca++.
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Pectinas
Polisacáridos del ácido galacturónico parcial o totalmente
metilado con enlaces glicosidicos – (1-4)
Abundantes en frutos (membrillo), se extrae de pulpa demanzana, corteza de naranja y residuos de fabricación de
zumos
Polímero lineal
n 100 a 300 n
COOCH3O
O
HOOH
OCOOCH3 O
HO OH
O
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Polisacáridos
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Pectinas
COOCH3O
HOOH O
COOCH3 O
HO OH
O
O
OHHO
OCOOCH3
OOH
HO
O
OCOOCH3
Fábricas de pectinas – fábricas de zumos de manzana onaranja-
De pulpas prensadas y cortezas, en caliente se extraen y se
precipitan con alcohol (ó Al3+
y descomponer luego el pectatocon ácido)
-En la maduración de los frutos, las pectinas se degradan (fácilhidrólisis tanto de los enlaces éster como de los glicosídicos) y
los tejidos se hacen blandos.
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Pectinas
COOCH3O
HOOH O
COOCH3 O
HO OH
O
O
OHHO
OCOOCH3
OOH
HO
O
OCOOCH3
Las jaleas se fabrican hirviendo la pulpa de fruta con pectina,ácido cítrico y sacarosa y al dejar enfriar gelifican.
La jalea de membrillo se obtiene con la pectina propia delfruto.
-Las disoluciones viscosas de pectinas forman geles, a pH ácidoen presencia de sacarosa, por formar retículos de puentes de
hidrógeno que retienen agua (Fabricación de jaleas).
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Pectinas
Pectin estearasa
Pectina de bajo índice de metoxilo
COOCH3O
HOOH O
COOCH3 O
HO OH
O
O
OHHO
OCOOCH3
OOH
HO
O
OCOOCH3
H2O
COOH O
HOOH
OCOOCH
3 O
HO OH
O
O
OHHO
OCOOHO
OHHO
O
OCOOCH3
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Polisacáridos
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Pectinas Pectina de bajo índice de metoxilo
COOH O
HOOH
OCOOCH3 O
HO OH
O
O
OHHO
OCOOH
OOH
HO
O
OCOOCH3
Protopectinas: Los grupos no esterificados están unidos acelulosa y hemicelulosas.
Contienen intercaladas con la cadena poligalacturónico,
arabanas y galactanas
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Pectinas Pectina de bajo índice de metoxilo
COOH O
HOOH
OCOOCH3 O
HO OH
O
O
OHHO
OCOOH
OOH
HO
O
OCOOCH3
Jaleas de régimensin azúcar
Si no neutralizadas se conocen también como ácidos pectínicos
Gelifican mal con azúcar
pero lo hacen bien coniones Ca 2+
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Pectinas
Pectin estearasa
Pectina de bajo índice de metoxilo
H2O
COOH O
HOOH
OCOOCH3 O
HO OH
O
O
OHHO
OCOOH
OOH
HO
O
OCOOCH3
COOH O
HOOH
OCOOH
O
HO OH
O
O
OHHO
OCOOHO
OHHO
O
OCOOH
Ácido péctico (poligalacturónico)
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- Las uniones son electrostáticas con iones de calcio
- No necesitan acido ni azúcar
- Se puede utilizar para gelificar leche, preparar jaleas de fruta siagregar azúcar (diabéticos)
Por esta razón el ablandamiento de las frutas se puede prevenirañadiendo sales de calcio, lo cual da lugar a los pectatos de calcioque incrementa la rigidez de la pared celular.
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2° Pectinas de alto metoxilo: gelifican dentro de unrango de pH que es de 2.0 a 3.5 y con 60 a 65% desacarosa. El proceso consiste de:
- El grado de hidratación se reduce mediante la adiciónde azúcar (65 a 70°Brix) y de un aporte de iones H+(acido) hasta un pH de 3.2 a 3.6, favoreciendo las
interacciones polisacárido-polisacárido de manerahidrófoba y se crea una estructura tridimensionalque rodea las moléculas de sacarosa altamentehidratadas, también reduce la carga negativa entre
las moléculas de pectina estableciendo los puentesde hidrogeno a partir de los carboxilos que seencuentran protonados.
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Geles Pectina-Azúcar-Acido
Para alto contenido de metoxilo, la formación, rigidez y lasrestantes características del gel depende de distintos factores,principalmente:
- Contenido en pectina
- Azúcar- pH
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• La adición de azúcar en cantidades de hasta 65 –70°Brix tiene como finalidad deshidratarparcialmente la pectina, mientras que llevar el pH a3.2 – 3.6 permite reducir la carga negativa de lapectina, bajo estas condiciones las moléculas depectina pueden establecer puentes de hidrogeno
entre si atrapando en redes tridimensionales el aguaque se encuentra en la suspensión, a través del OHdel acido galacturónico que queda libre formandopuentes de hidrogeno con el agua.
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Defectos –Pectinas de alto metoxilo• Si a estas pectinas no se les reduce el pH hasta el optimo, no será
posible formar el gel, solo se incrementara su viscosidad.• Pero si se excede la reducción del pH (
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Influencia de las pectinas sobre la
turbidez de los zumos de frutasLas pectinas en solución en los zumos de las frutas
contribuye a mantener en suspensión las finaspartículas de pulpa que le dan la turbidez.
Para eliminar la pectina (zumo claro) es preciso
utilizar enzimas pectolíticas naturales:a)Poligalacturonasa (rompe enlaces 1-4)
b)Pectin-estearasa (desmetilarla)
c)Pectin- transeliminasa (rompe moléculas de
pectina).Enzimas pectinoliticas del comercio son producidaspor mohos y entre estos el pectinol (EE.UU) y elFiltragol (Alemania).
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DEGRADACION DE PECTINAS
Se degradan por dos procesos diferentes:• Despolimerización: Con calentamiento en medio
acido o la acción de las pectinasas, originan escisiónde la cadena en trozos mas cortos. La acción se llevaa cabo a un pH optimo de 4 o menos.
• Desmetilación: Durante el madurado de las frutasocurren variaciones en la metilación, es decir en lamaduración disminuye el grado de metilación, laacción de alcoholes aun en frío, álcalis y de enzimascomo la pectinmetilestearasa produce ladesesterificación de las pectinas.
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Relación entre el grado de esterificación y el contenido
de metoxilo en pectina
Grado de esterificacion % Contenido metoxilo0 0
10 1.63
20 3.26
30 4.90
40 6.53
50 8.16
60 9.79
70 11.42
80 13.06
90 14.69
100 16.32
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METODOS DE OBTENCION DE PECTINA
a) Precipitación con solventes orgánicos
- Etanol- Alcohol isopropilico
- Acetona
b) Precipitación con sales metálicas
- Sulfato de amonio
c) Precipitación con iones polivalentes
- Hidróxido de amonio
- Soda- Clorhidrato de aluminio
- Clorhidrato de sulfato
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Contenido medio de pectina de algunas frutas
Frutas Contenido de pectina (pectato
cálcico %)
Uvas 0.81
Ciruelas 0.82
Manzanas 0.75Fresas 0.53
Moras 0.59
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USOS DE LA PECTINA
• En la industria alimentaria
- Pectinas de alta esterificacion: se emplea para laelaboración de jaleas y mermeladas.
- Pectinas de baja esterificacion: se utiliza en helados,
pudines y postres de bajo contenido de azúcar.• En la industria farmacéutica
- En el tratamiento de heridas como agente hemostático
- Como sustituto del plasma sanguíneo
- Desintoxicante de envenenamiento con metalespesados.
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