En los diacilgliceroles (DAG) dos de los grupos oxidrilo están esterificados con ácidos grasos (AG). Los DAG pueden existir en tres formas estereoquímicas:sn-1- ,2-DAG, sn-1,3-DAG, y sn-2,3-DAG. Las estructuras de varias isoformas de DAG se muestran en la Figura 1.

Figura 1. Estructuras de varias isoformas de diacilgliceroles (DAG).

Como un componente menor que está presente en varios aceites comestibles en niveles de hasta aproximadamente 10% (w/w), los DAG recibieron poca atención hasta ahora. Su uso principal era como emulsificantes en la industria alimentaria. Hacia el final de los 90’s, sin embargo, atrajeron la atención por su potencial como una forma más saludable de aceite.

El aceite DAG ha llegado a ser bien aceptado en el mercado Japonés; 70 millones de botellas han sido vendidas desde su lanzamiento inicial en 1999. Al ganar tal aceptación en un período tan corto de tiempo, uno podría preguntarse si el aceite DAG es meramente otra clase de mito, inteligentemente diseñado por los mercadólogos.

Es innegable, sin embargo, que los aceites DAG poseen propiedades saludables clínicamente probadas tales como la reducción del nivel de lípidos post-prandial, aumentando la oxidación-β de las grasas lo mismo que manejando y previniendo la obesidad (Takase, 2007). De hecho, las propiedades saludables del aceite DAG fueron reconocidas por el gobierno Japonés cuando se les otorgó status de alimento para uso específico en la salud (FOSHU).

Tomonobu et al.(2006) recientemente condujeron un estudio con control de placebo, cruzado y doblemente ciego en el cual adultos saludables ingirieron una comida de prueba de 500 kcal. conteniendo proteínas (29.9g), grasa (18.8g), carbohidratos (50.8g), en una mayonesa conteniendo aceites DAG o TAG (triacilgliceroles) (10g DAG o 15g TAG en la mayonesa).

Los sujetos de prueba que ingirieron la mayonesa que contenía DAG tuvieron niveles de lípidos post-prandiales significantemente menores que los sujetos que ingirieron la mayonesa que contenía TAG. Las propiedades saludables de los aceites DAG están basadas en como se metabolizan. Los DAG tienen solamente dos ácidos grasos enlazados al glicerol. Los DAG (particularmente el sn-1,3-DAG) se metabolizan en forma diferente que los TAG.

La lipasa pancreática, la cual es específica para la configuración 1,3, hidroliza los DAG en ácidos grasos libres (AGL) y 1(3)- monoacylglycerol. Como este último se re-esterifica muy pobremente en TAG, la formación de partículas ricas en grasa (quilomicrones) que tienen la tendencia a obstruír los vasos capilares y depositarse en el tejido adiposo es menor.

De otra manera, la lipasa pancreática hidroliza los TAG en AGL y 2-MAG, el cual normalmente se re-esterifica en TAG y es liberado como partículas ricas en grasa. Aunque el aceite DAG se metaboliza en forma diferente que los TAG, tiene los mismos valores de energía y coeficientes de absorción que el aceite convencional TAG, esto indica que las propiedades saludables de los DAG son por supuesto debidas a la diferencia en el metabolismo de las grasas. En diferencia con los TAG, los cuales son depositados como grasa, los DAG son convertidos en energía.

Otro factor en relación con el consumo de los DAG es su efecto toxicológico. Desde su lanzamiento al mercado en 1999, no ha habido reportes de efectos dañinos en el consumo del aceite DAG en seres humanos. En un estudio clínico en humanos que duró un año, no se observaron efectos adversos en los indicadores de interés toxicológico, tales como los niveles de enzimas del hígado en plasma sanguíneo y la regulación glicémica e indicadores de química clínica. De hecho al aceite DAG se le ha concedido el staus GRAS (Generalmente Reconocido como Seguro) por la Food and Drug Administration (FDA) de Estados Unidos. Adicionalmente, una serie de documentos para aprobación del consumo seguro de los DAG ha sido suministrado a la Unión Europea, Canadá, Australia y Nueva Zelanda.

Rutas para la produccion de Aceites Dag
Generalmente, los DAG pueden ser producidos por la esterificación de los ácidos grasos o sus derivados con el glicerol; glicerolisis entre los TAG y el glicerol, hidrólisis de los TAG, o una combinación de estos métodos.

Los estudios sobre la esterificación de los AG o sus derivados al glicerol han sido bastante extensos. En pocas palabras, este proceso puede ser muy costoso debido al uso de ácidos grasos de valor económico alto como materia prima. Para reducir el costo de producción, Lo et al. (2004) reportaron el uso de destilados de ácidos grasos de menor costo para producir DAG con una pureza de 60%.
Sin embargo, este proceso requiere el uso de una enzima inmovilizada como catalizador, lo cual puede aumentar el costo promedio de producción.

 

Kristensen et al. (2005) describieron un proceso de glicerólisis de aceites de girasol y nabo para producir DAG. Algunos aspectos interesantes de este estudio fueron la temperatura de reacción más baja y la adición de MAG para inducir el equilibrio de la reacción hacia un mayor rendimiento de DAG.

En procesos de glicerólisis que involucren el uso de enzimas, se debe de considerar el tipo de soporte de la enzima que se use, ya que los soportes hídrófilicos tienden a aglomerarse durante la reacción y esto resulta en menores rendimientos.

En el 2007 Cheong et al reportaron el uso de una lipasa comercial inmovilizada para catalizar la hidrólisis de TAG bajo condiciones controladas para producir DAG. La ventaja de este proceso reside en el proceso hidrolitico de un solo paso sin la mayor adición de otro substrato reactante tal como el glicerol. Sin embargo, el control preciso del contenido de agua durante el proceso hidrolítico es crucial para producir DAG de alta pureza.

Estos procesos de producción usualmente involucran el uso de catalizadores enzimáticos o químicos. La reacción enzimática es eficiente en el uso de energía, con condiciones moderadas (50-60°C), pero incurre en un alto costo de catalizador. La reacción química, sin embargo, tiene un mas alto consumo de energía (180-240°C) pero con un costo de catalizador significantemente menor.

En años recientes, la aplicación de ingeniería de solventes en las reacciones enzimáticas ha aumentado por un número de razones. Una de las razones para usar solvente es aumentar la estabilidad de la lipasa y su activación, lo cual consecuentemente contribuye a que se aumente la eficiencia de la reacción.

Ademàs de eso, los solventes también ayudan con la disolución de substratos inmiscibles y a la dispersiòn o fragmentación de las enzimas a través del medio de reacción. Varios estudios también demostraron que la polaridad de los solventes juega un papel en influenciar la selectividad de las lipasas. No obstante los efectos benéficos en mejorar la eficiencia de la reacción, la ingeniería de solventes en las reacciones enzimáticas se ha considerado indeseable ya que puede crear problemas en el manejo de desperdicios y ser así ambientalmente indeseable.

Con la tendencia de los consumidores a gastar más favoreciendo los productos verdes el llevar a cabo una reacción enzimática en un líquido iónico tiene gran potencial. Como un medio de reacción, los líquidos iónicos ofrecen mayores ventajas que los que ofrecen los solventes orgánicos.

Su característica para mejorar la estabilidad de las enzimas, modificar el equilibrio de la reacción e incrementar la reciclabilidad y recuperabilidad de las enzimas se traduce en mayor eficiencia en el costo de las enzimas.

De hecho, Guo et al.(2005) demostraron el potencial para la aplicación industrial de la glicerólisis de aceites y grasas catalizada por lipasas en líquidos iónicos para la producción de MAG, incluyendo un alto rendimiento de producto (90% MAG) y excelente estabilidad operacional y reusabilidad de la enzima.

Propiedades Fisico-Quimicas de Aceites Dag
Hasta la fecha, pocas de las propiedades físicoquímicas de los DAG se conocen tanto a un nivel fundamental como práctico. La presencia de un grupo hidroxilo dictamina la diferencia en propiedades
físico-químicas entre los DAG y los TAG. Por ejemplo, los DAG tienen mayores puntos de fusión que los TAG, debiéndose esto a la fuerza de la unión del hidrógeno del grupo hidroxilo y al acomodo en la cadena de los ácidos grasos de los isómeros DAG.

También ha sido propuesto que el grupo hidroxilo de los DAG actúa como un grupo antioxidante, similar a los de la cadena en un azúcar/alcohol, lo que conduce a que la estabilidad oxidativa de los DAG sea mayor o igual a la de los TAG. El tener un grupo hidroxilo unido al glicerol también aumenta las propiedades hidrófilicas y emulsionantes y la habilidad de retención de agua de los DAG.

Aunque no en forma extensiva, unos cuantos estudios han sido realizados sobre el comportamiento en la cristalización de los DAG. Dependiendo de sus isómeros, los DAG pueden existir tanto en cristales β como β’. Uno de los aspectos interesantes del comportamiento de cristalización de los DAG es su habilidad para demorar la transformación de los cristales β’ a β. La mayor parte de las grasas pueden solidificar en más de una forma cristalina, que son la forma α, la forma β’ y la forma β. En la mayoría de las aplicaciones comestibles, es deseable la forma β’.

Debido a su fina red cristalina y gran área de superficie, la forma β’ es capaz de inmovilizar una gran cantidad de aceite líquido y gotas de fase acuosa. De aquí, que proporcione una textura suave, continua y homógenea. No obstante, durante el almacenamiento, la forma β’ usualmente se transforma en la más estable forma β. En contraste a la forma β’, la forma β proporciona una textura granosa y áspera.

De aquí que la habilidad de los DAG para estabilizar la forma β’ y demorar su transformación a la forma β provea una propiedad deseable para las aplicaciones comestibles de las grasas.

Usos de los Aceites Dag en alimentos.
Las propiedades físico-químicas únicas en conjunto con sus saludables características hacen actualmente a los DAG un muy atractivo ingrediente para alimentos. Además de aceite para cocinar, los DAG pueden ser usados en otras numerosas aplicaciones, incluyendo productos alimenticios emulsionados tales como margarina y mayonesa, aceites para ensalada y aderezos para ensalada y otros alimentos comestibles tales como mantecas, grasas para confitería, grasas para helados, productos horneados y bebidas.

Algunos de estos productos han sido elaborados con DAG y se ha reportado que tienen igual o mejores comportamientos y propiedades organolépticas que los productos convencionales elaborados con TAG.

El aceite para cocinar DAG se ha estudiado para evaluar su deterioro térmico y su aceptación sensorial. En comparación con el aceite para cocinar TAG de igual composición de ácidos grasos y contenido de tocoferoles, el deterioro termal del aceite para cocinar DAG no fue significantemente diferente (P > 0.05). Ambos aceites DAG y TAG se reportaron con índices de deterioro similares, tales como valor de peróxido e índice de p-anisidina.

El aceite DAG de cocinar se hidrolizaba más fácilmente que el aceite de cocinar de TAG. lo que se reflejaba en un mayor valor de ácido. No obstante, la hidrólisis del aceite DAG no estaba relacionada con deterioro termal, Esto se atribuyó a la presencia de un grupo hidroxilo en la estructura del DAG, lo que resultaba en una mayor afinidad con las moléculas de agua. En términos de evaluación sensorial, tanto los aceites DAG como el TAG producían productos de aceptación sensorial similar.

Nosotros recientemente estudiamos el comportamiento en panadería y la aceptación sensorial de grasas para panadería DAG basadas en aceite de palma y las comparamos con las TAG. también basadas en aceite de palma. Se encontró que los cakes producidos con las grasas DAG tenían mayor volumen específico, humedad y una textura más suave y aereada. Los DAG, que son emulsionantes, facilitan la dispersión de la fase grasa y la fase acuosa, en esta forma aumentando la incorporación de aire y la capacidad de retención de agua del batido del cake. La más alta humedad y la textura más suave y aereada de los cakes producidos con las grasas DAG de panadería basadas en aceite de palma generaron una significantemente mayor aceptación sensorial (P < 0.05).

Las galletas producidas usando las grasas para panadería DAG basadas en aceite de palma tuvieron una insignificante reducción (P > 0.05) en el derrame en la charola comparada con las grasas para panadería TAG pero una más suave textura y mayor compactación. Estos atributos son debidos al grupo hidroxilo en los DAG, los cuales retienen más agua durante el horneo y en esa forma mejoran el desarrollo del gluten. Como los cambios en textura fueron no significantes, la aceptación sensorial de las galletas se encontró ser similar a las formuladas con grasas de panadería TAG basadas en aceite de palma.

Prospectos futuros para los Aceites Dag
Ya que la epidemia de obesidad y las enfermedades relacionadas al estilo de vida moderno continúan aumentando, las tendencias de mayor gasto de los consumidores muy probablemente se muevan hacia productos alimenticios más saludables y funcionales. El aceite DAG, el cual es un alimento funcional con la habilidad para reducir peso y niveles de lípidos en la sangre , está en una posición emergente como un atractivo ingrediente para formular alimentos.

Aunque mucha investigación sobre las rutas de producción ha sido realizada, un mayor énfasis se requiere para reducir aún más el alto costo de producción. Con un costo de producción menor , es concebible que el aceite DAG provocará mayor interés en la industria alimentaria.

*Ling-Zhi Cheong.- está en trabajo post doctoral en el Departamento de Biología Molecular, Universidad de Aarhus, Dinamarca. Ella puede ser contactada en [email protected].

*Oi-Ming Lai.- es un miembro del Departamento de Tecnología de Bioprocesos, Facultad de Biotecnología y Ciencias Biomoléculares, Universidad Putra Malaysia. Ella puede ser contactada en omlai@biotech. upm.edu.my.

Información

Cheong, L.Z., C.P. Tan, K. Long, M.S.A., Yussof, N. Ariffin, S.K. Lo, and O.M. Laii, Production of a diacylglycerol-enriched palm olein using lipase-catalyzed partial hydrolysis: Optimization using response surface methodology, Food Chem. 105:1614-1622(2007).

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