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¿QUÉ ES EL AGAR-AGAR?
Agar-agar o agar es una
substancia gelatinosa derivada de algas marinas.
Es un
heteropolisacárido con enlace α. Se extrae de
algas rojas o rodofíceas del género Gelidium. Se utiliza en
microbiología para cultivos y en la industria alimentaria como
espesante
y en la cocina tradicional japonesa, por sus propiedades gelificantes,
desde hace muchos siglos. En el listado de aditivos alimentarios de la
Unión Europea, el agar es el
E-406.
El agar es un
polisacárido
no digerible, que desde el punto de vista nutricional forma parte de la
"fibra".
También es conocido por
los siguientes nombres: gelosa, gelosina, gelatina vegetal, gelatina
china, gelatina japonesa, cola de pescado japonesa, etc.
Es un producto incoloro,
resistente y posiblemente uno de los mejores agentes formadores de geles,
partiendo de concentraciones sorprendentemente bajas.
Al contacto con el agua,
incluso a bajas temperaturas, puede llegar a aumentar treinta veces su
volumen. Destaca sobre las otras gelatinas porque mantiene su
consistencia tanto en tibio como en caliente, cosa que no es posible con
ningún otro producto de la misma naturaleza.
Su aplicación es muy
diversa, se emplea tanto en farmacología y microbiología como en la
industria alimentaria.
En el mercado es posible
encontrarlo en láminas, polvo para complemento dietético, en forma de
gel, copos y hebras, muy adecuadas para acompañar verduras al estilo
oriental. Lo más habitual es encontrarlo en crudo en las ensaladas y en
cocina elaborada como base de gelatinas esferificaciones o diversas
emulsiones.
El agar se considera
formado por la mezcla de dos tipos de
polisacáridos, la agarosa y la agaropectina. La agarosa es el componente principal, representando
alrededor del 70% del total. Tanto la agarosa como la agaropectina
tienen la misma estructura básica. Agarosa y agaropectina se diferencian
en la presencia de restos de sulfato y piruvato, relativamente abundantes
en la agaropectina y muy escasos (idealmente, ausentes) en la agarosa.
Los restos de sulfato aparecen sobre unidades de
galactosa, que entonces ocupan el lugar de una anhidrogalactosa en
la secuencia alterna. Existe una gradación de tipos entre la agarosa y
la agaropectina muy sulfatada. Precisamente las algas sintetizan el agar
en forma sulfatada, produciendose la anhidrogalactosa en la eliminación
enzimática del sulfato. Esto es un detalle muy importante, dado que el
contenido de sulfato decrece con la madurez de la planta, a la vez que
aumenta mucho la resistencia de los geles del agar obtenido a partir de
ella. También, dependiendo de las especies, algunos restos de
galactosa tienen grupos metilo en el carbono 6. La cantidad y
calidad del agar acumulado depende de diversos factores biológicos y
ambientales, en incluso es distinto en distintas zonas del alga.
Historia
En el siglo XVIII aparece
por primera vez en su estado sólido gracias al descubrimiento fortuito
realizado por un japonés. Éste logró purificarlo y deshidratarlo con el
fin de exportarlo a China. De allí pasó a Europa y a mediados del siglo
XIX viajó hasta el continente americano con la pretensión de convertirse
en sustituto de la gelatina convencional elaborada a base de cola de
pescado.
Características
Físicas del Agar-Agar
En estado sólido:
en este estado, el Agar-Agar es poroso, translucido y membranoso, se le
encuentra, generalmente, presentando un color blanco- amarillento. Muy
quebradizo cuando está seco y, prácticamente, insoluble en agua a 25ºC,
pero solubiliza en agua a 100ºC. Es ligeramente soluble en etanolamina y
soluble en formamida.
En solución: en
solución se puede romper su equilibrio eléctrico, agregando sales como
sulfato de magnesio, de sodio o de amonio, lo que produce la
precipitación parcial de la agaropectina, siendo este método muy
utilizado para la obtención de derivados.
La viscosidad de las
dispersiones de Agar-Agar es altamente influida por el tipo de alga y
las condiciones del proceso utilizado. La viscosidad de una dispersión
de Agar a 45ºC permanece relativamente constante, entre pH 4,9 y 9,0,
que no es muy afectada por el tiempo, ni por la fuerza iónica, cuando el
pH está entre 6,0 y 8,0. Sin embargo, cuando comienza la gelificación,
la viscosidad aumenta con el tiempo, a temperatura constante.
La temperatura de
gelificación varía entre 30º y 40ºC (para soluciones al 1,5% en peso),
dependiendo del tipo de materia prima, del proceso de obtención
utilizado y de la concentración. La gelificación ocurre a una
temperatura bastante menor, que la temperatura de licuefacción; esta
característica lo hace único entre los polisacáridos. Muchos de sus usos
dependen por sobre todo de este alto grado de histérisis.
El Agar-Agar es uno de
los mejores agentes formadores de geles. Para que se lleve a efecto la
gelificación de una solución de Agar-Agar se requiere concentraciones
tan bajas, como 0,04%.
En disolución, a
temperatura alta, las cadenas de agar están desenrolladas y plegadas al
azar.
Como gel: por sus
propiedades de acción protectora, su textura, elasticidad, transparencia
relativa y reversibilidad es muy empleado como agente de suspensión,
estabilización y espesamiento.
Por existir muy pocos
microorganismos que metabolizan el Agar-Agar o que elaboran enzimas
capaces de degradarlo, le confiere una mayor estabilidad, con respecto a
geles de otros coloides naturales, que lo hacen muy útil cuando es usado
como mezcla con otros geles, polisacáridos y proteínas, en el sentido
que la degradación marcada no ocurre cuando sus dispersiones son
mezcladas. La temperatura de fusión de un gel es función de la
concentración y del peso molecular. Un gel con una concentración de 1,5%
en peso, funde entre 60ºC y 97ºC.
Una característica muy
importante en la calidad del Agar-Agar, es su resistencia a ser vencido,
en estado de gel, por la presión. Esta fuerza de gel debe ser medida
bajo ciertas condiciones y se define como la presión en gr/cm2
de superficie que resiste un gel, de concentración 1,5% en peso y
durante 20 segundos a 20ºC.
Los geles de agar se forman fundamentalmente por uniones en forma
de doble hélice entre las cadenas de agarosa. La presencia de grupos
sulfato, como sucede en la agaropectina, impediría la formación de estas
hélices.
Los geles de agar se forman
a concentraciones de menos del 1% de
polisacárido, y son transparentes,
duros y quebradizos. Esta última propiedad los diferencia de la mayoría
de los otros geles de
polisacáridos, que son más elásticos. Además
tienen la propiedad particular de presentar una gran histéresis térmica.
Es decir, mientras que el gel se forma (en el caso del agar de
Gellidium) a una temperatura de alrededor de entre 30ºC, volver de
nuevo a la disolución exige calentar el gel hasta entre 75ºC y 90ºC,
según el tipo. Los geles de agar de Gracillaria presentan el
mismo fenómenos, pero menos acusado. Con esta salvedad, los geles de
agar son reversibles térmicamente.
Dentro de este estado
físico, el Agar-Agar presenta una característica física de particular
importancia para determinar su calidad, es la fuerza de gel.
Fuerza de Gel:
como se mencionó anteriormente, se conoce como fuerza de gel, la presión
en grs/cm2 de superficie, que resiste un gel, a una concentración de
1,5% en peso durante 20 segundos a 20ºC .
La determinación se
realiza luego de 15 hrs. de permanencia en proceso de gelificación,
tiempo en el que el gel alcanza su máxima resistencia. En general, la
fuerza de gel disminuye por vibraciones ultrasónicas, fuertes
radiaciones gamma, por agitación intensiva y también por altas
temperaturas.
En el proceso de
gelificación, luego de una hora de permanencia a 25ºC la fuerza de gel
aumenta alrededor de 1% / hr durante 8 hrs. El incremento posterior
tiene una velocidad decreciente llegando a ser estable después de 15
hrs.
Características
Químicas del Agar-Agar
El Agar es un
polisacárido encontrado en los espacios intracelulares y en las
paredes celulares de las algas rojas, Agarophytas. La estructura
química de este polisacárido fue analizada y determinada en 1958. Se
encontró que el Agar contiene dos fracciones principales, un polímero
neutro, Agarosa, y un
polísacárido sulfatado, Agaropectina. Los polisacáridos son
hidratos de carbono de alto peso molecular; se pueden considerar
como polímeros de ”condensación“ de
monosacáridos, enlazados mediante uniones glicosídicas, con
eliminación de agua. La ecuación empírica de este proceso es la
siguiente: nC2H12O6=(C6H10O5)
+ (n-1)H2O.
El Agar está compuesto
principalmente por
D-galactosa, 3-6 anhiro - L-galactosa, sulfatos y ácido pirúvico; a
veces 6 - 0 metil - D - galactosa y ácido urónico entran en su
composición. La Agarosa está constituida por unidades alternadas de ß-D
- galactopiranosa unión 1,3 y 3,6 anhiro- -L galactopiranosa unión 1,4.
La fracción más altamente
sulfatada, Agaropectina, es más variable en su composición, pero
básicamente tiene la estructura de la Agarosa con grupos ésteres
sulfatados en algunas unidades del polisacárido.
Referente al peso
molecular del Agar, se estima que es de aproximadamente 3.000 a 160.000,
dependiendo esto del tipo de coloide.
Aplicaciones del
Agar-Agar
Debido a las propiedades
descritas anteriormente, el Agar se utiliza ampliamente en los casos en
que se necesita un agente de suspensión,
estabilización,
espesamiento o
gelificación. Así es posible encontrar diversas aplicaciones en la
industria de alimentos, farmacología, microbiología y distintas ramas de
producción.
El agar es un
polisacárido
relativamente caro, por lo que se utiliza en forma limitada, y en muchas
aplicaciones se ha sustituido por el
carragenano. Como
gelificante, se
emplea en productos cárnicos y de pescado de gama alta, para mimetizar
la
gelatina, que tiene el inconveniente de fundir a temperatura baja,
así como en otros productos "gelatinosos". Como estabilizante, puede
utilizarse en productos lácteos y helados, combinado con la
goma de
algarroba.
Disuelto en agua caliente
y enfriado se vuelve gelatinoso. Su uso principal es como medio de
cultivo en microbiología, otros usos son como laxante, espesante para
sopas, gelatinas vegetales, helados y algunos postres y como agente
aclarador de la
cerveza.
Aunque el Agar es
prácticamente indigerible, se utiliza en la elaboración de muchos
productos alimenticios donde sus propiedades son muy útiles. Debido a
que no contiene calorías, ni tampoco es nutritivo, no es utilizado como
alimento propiamente tal, sino, como donante de propiedades. El mayor
campo de aplicación dentro del rubro de alimentación lo tiene el Agar en
la fabricación de conservas de carnes y de pescados, en donde se usa
como
aglutinante para formar una masa consistente y, además como aislante
de las paredes metálicas que dañan la conservación del producto. Es
utilizado como coagulante en los confites, como espesante en los jugos
de frutas, sopas, salsas y como
estabilizante de baños de pasteles, merengues, rellenos y aliños
para ensaladas. Se utiliza como buen agente clarificante y purificador
en la fabricación de
cerveza,
vino y licores, ya que coagula las impurezas en suspensión
haciéndolas precipitar.
Las enzimas capaces de degradar el agar son
extraordinariamente raras,
incluso entre los microorganismos. Por eso el agar es también un valioso
medio de cultivo en bacteriología, utilizándose en esta aplicación desde
la década de 1880. El agar nutritivo es usado como medio de cultivo para
el crecimiento de bacterias y hongos, pero no para virus aunque los
virus bacteriófagos crecen frecuentemente en bacterias cultivadas en
agar.
Los medios de agar
selectivos son utilizados para aplicar una presión selectiva a los
organismos que crecen en ellos, por ejemplo para seleccionar solamente
bacterias gram-negativas se usa el agar Mac Conkey, que a su vez tiene
un colorante que indica si la bacteria es fermentadora de lactosa o no.
El medio de cultivo es un
polisacárido sin ramificaciones obtenido de la pared celular de
varias especies de algas rojas de los géneros Gelidium,
Euchema y Gracilaria entre otros actuando como pigmento que
da un color característico a cada una. La palabra agar viene del malayo
agar-agar, que significa jalea.
Una de las aplicaciones
más importantes es la de su gran utilidad como medio de cultivo de
bacterias. Destacan entre las ventajas que posee para este efecto, las
siguientes:
-
Su resistencia a no
ser licuado por las bacterias, muy pocas lo logran e incluso no es
licuado por aquellas que licuan los medios preparados con gelatina
animal.
-
Permanece en estado
sólido a la temperatura de incubación y no sufre desgarros al
efectuar la siembra de bacterias.
-
La propiedad de ser
llevado de gel a sólido y viceversa, permite que los microorganismos
pueden ser mezclados totalmente con él, a una temperatura que no los
afecte.
-
El agar a sido
utilizado ampliamente como laxante en el tratamiento del
estreñimiento. Es un ingrediente de píldoras y cápsulas médicas, de
lubricantes quirúrgicos y de muchos tipos de emulsiones. Se utiliza
como agente disgregante y como excipiente en tabletas. En la
industria de cosméticos, se emplea como ingrediente de cremas y
lociones. En odontología se le conoce como el mejor material para la
fabricación de moldes dentales. Con este fin se usa un gel muy
concentrado, al que se le agregan materias colorantes y
desinfectante.
La carga neutra y el bajo
grado de complejidad química de la agarosa hacen poco probable que
interaccione con biomoléculas, como
proteínas. Los geles hechos de agarosa purificada tienen un tamaño
de poro relativamente grande, haciéndolo útil para la separación basada
en el tamaño molecular de complejos de
proteínas o
proteínas mayores a 200 KDa y fragmentos de ADN mayores a 100 pares
de bases. La agarosa se puede utilizar para la separación
electroforética en la electroforesis de gel de agarosa o para la
cromatografía de exclusión molecular.Y como también otro contenido.
Esta alga ¿qué alga?
tiene su origen en los mares del sur de África. Es incoloro, insípido y
absorbe agua en cantidades de 200 y 300 veces su peso, formando una
gelatina. También hay un producto comercial denominado "agar-agar". Se
utiliza entre otras cosas como estabilizador de algunos alimentos y
comestibles y para la realización de gelatinas.
Su poder gelificante es
su gran baza pues, con muy poco polvo de gelatina en una proporción de
agua abundante, da lugar a una gelatina muy dura y compacta; en caliente
gelifica, a diferencia de la gelatina de colas de pescado que tiene que
estar completamente fría para que cuaje.
También cabe destacar que
gelifica zumos de frutas exóticas (como la
piña)
y que la gelatina normal no puede gelificar por la acidez de éstos
zumos. Por otra parte también se puede utilizar en la fabricación de
gominolas o gomitas.
No hace efecto para
gelatinizar en contacto con productos grasos, como caldos sin desgrasar
o productos aceitosos.
Para hace gelatinas
rígidas se deben de añadir a caldos hirviendo 16 gramos por litro, y
para gelatinas más blandas para base de platos añadir 6 gramos y 5 hojas
de cola de pescado por litro; tiene que cocer bien para que no aparezca
el agar-agar en forma de puntos.
El agar a sido encontrado
adecuado para usarse en fotografía, ya que las películas preparadas con
este material son mucho más delgadas, menos solubles en agua y estable
frente a climas calurosos con respectos a las películas preparadas con
gelatinas. En galvanoplastía se utiliza para lograr mejores
recubrimientos en los depósitos de ciertos metales, tales como el plomo
y el zinc. Por su naturaleza aniónica el agar se concentra en la zona
catódica de alta densidad de corriente, de este modo aumenta la
resistencia y permite que el recubrimiento sea homogéneo.
En curtiduría se emplea
el agar para lograr mejores acabados de diversas calidades de pieles; se
usa como activador en insecticidas químicos, y también, como agente de
suspensión en lubricantes para el estiramiento de metales; especialmente
alambres de wolframio para lámparas eléctricas. El agar y especialmente
la Agarosa están siendo usados para separar toxinas bacterianas, para
estimar la longitud de cadenas de ácidos nucleicos, para fraccionar
antibióticos, para clasificación de tamaños de partículas vírales y para
reparación y purificación de enzimas. La industria textil lo utiliza
como apresto para los tejidos y como adhesivo para el teñido y estampado
de telas. La industria papelera lo utiliza para dar a ciertas calidades
de papel; resistencia a la penetración de agua, grasas, ceras y resinas.
Obtención
En la producción de agar,
se utilizan algunos géneros de algas pertenecientes al grupo de los
Rodofíceas. Entre ellos los más importantes son la Gracilaria y
el Gelidium. Las especies más comunes y abundantes de cada uno de
estos géneros existentes en el país se encuentra en la siguiente tabla.
Para obtener el agar de Gracillaria, el alga se trata en
medio alcalino antes de la extracción del
polisacárido, para reducir su
contenido de sulfato y mejorar sus propiedades. Esta técnica,
desarrollada en la década de 1950, ha permitido utilizar el agar de este
alga, que sin tratamiento alcalino es de muy mala calidad.
También se obtiene de otras
algas, entre ellas especies de los géneros Gracillaria, de las
que procede actualmente la mayoría del agar, y de Gelidiella y
Pterocladia, que aportan pequeñas cantidades. El agar de mejor
calidad de obtiene de Gelidium, aunque en los últimos años se ha
extendido mucho la obtención a partir de cultivos marinos de
Gracillaria, que son ahora la fuente principal de este polisacárido.
En España se obtiene sobre todo de Gelidium corneum.
Composición química de
las algas
La composición de las
algas marinas, comparada con la de las plantas terrestres, es mucho más
sencilla; encierran, desde luego, alrededor de un 85% de agua; queda un
15% para los demás componentes, que son sales minerales y materias
orgánicas. Los constituyentes orgánicos se clasifican en solubles e
insolubles. Los principales son diversos polímeros de
hidratos de carbono y compuestos nitrogenados. El Agar-Agar es un
hidrato de carbono unido al ácido sulfúrico, que se define como “
éster sulfúrico de un galactano lineal “, y que en el alga, se presenta
como sal de Ca o una mezcla de sales de Ca y Mg de ácido libre (ac.
agarínico). Además las algas contienen celulosa (Algulosa), 10-30%, del
peso y
ácidos grasos, 1% particularmente (Palmítico
y
Oleico).
Proceso Productivo del
Agar-Agar
El proceso productivo
consta de ocho etapas secuenciales y estos son los siguientes:
Secado preliminar de
algas: las algas son secadas y empaquetadas en fardos.
Tratamiento alcalino:
el alga es transportada hacia un estanque de tratamiento alcalino, en
donde las algas se juntan con un agente alcalino (NaOH por ejemplo) y
soda a una temperatura de 80°C aproximadamente. Luego de esto, se lava e
hidrata las algas con agua fría.
Lavado y blanqueo:
una vez terminado el tratamiento alcalino, las algas pasan por un
proceso de lavado con agua fría a la cual, generalmente, se le añaden
burbujas de aire comprimido para la homogeneidad del proceso. Luego de
finalizado el lavado, se agrega un agente blanqueador (hipoclorito de
sodio). También es necesario reducir el pH de la mezcla, lo que se
consigue agregando ácido sulfúrico. La etapa termina con un nuevo lavado
de las algas con agua fría.
Extracción y cocción:
en esta etapa, las algas son depositadas en un estanque con agua por
sobre los 80°C. Antes de iniciar la cocción, se agrega ácido sulfúrico
para mantener el pH entre 6.5 y 7, y hexametafosfato. Posteriormente se
eleva la temperatura de la mezcla a 100°C durante un par de horas para
llevar a cabo la cocción. Finalizado esto se agrega agua caliente y
tierra filtrante para ajustar la viscosidad de la mezcla.
Filtración: en
esta etapa es necesario eliminar todos los residuos nocivos para la
formación del gel, y para esto primero se pasa el líquido por un tamiz,
en el cuál se separan las piedras, conchas de mar, etc. Y se deposita en
un estanque de líquido pre-filtrado. Debido a que el líquido ya contiene
tierra filtrante, es necesario instalar en el estanque un agitador
lento, para que las tierras no decanten y con inyección de vapor, para
mantener la temperatura. El líquido filtrado se deposita en un estanque
de líquido filtrado, y el agua, que sale del filtro mezclada con gel de
Agar, se deposita en otro estanque, desde donde se traslada a un
tercero.
Gelificación: para
obtener la consistencia del gel, es necesario reducir la temperatura del
líquido filtrado, desde 80 ºC hasta 25ºC. Esto se realiza en dos etapas
sucesivas. La primera consiste en refrigerar el líquido filtrado con
agua, haciendo la transferencia de calor en un enfriador de placas.
Luego el liquido es enviado a cañerías de acero inoxidable recubiertas
por cañerías de plástico, por las cuales pasa liquido refrigerante por
algunos minutos, tiempo necesario para llevarse a cabo el proceso de
gelificación. El gel resultante contiene un 1% de Agar.
Prensado: el gel
es depositado en una válvula dosificadora, para luego vaciarlo sobre un
paño de nylon, formando una capa de 1 cm aproximadamente. La capa se
cubre con un paño similar y se repite la operación. Todo esto es llevado
a las prensas. El agar ya prensado, es colocado sobre una mesa y secado
manualmente.
Secado: el agar
prensado se coloca en un carro de secado, sobre cañerías de aluminio y
se ingresa al túnel de secado. Dentro del túnel de secado se pone el
carro, haciéndolo correr en sentido contrario al flujo de aire caliente.
La temperatura del aire es de 70ºC a 80ºC, debiendo ser controlada
constantemente. El flujo de aire caliente puede ser producido mediante
un radiador de vapor con ventilador. El vapor proveniente de la planta
térmica posee una presión de 10 Kg/cm2.
Molienda: el agar
prensado y seco debe ser introducido, rápidamente, el molino de
martillo, para evitar la absorción de la humedad. Las escamas de agar se
depositan en un silo. Todo pasa por molinos y luego el polvo de agar es
tamizado una y otra vez. Una muestra del polvo obtenido es enviada para
chequeo al laboratorio. Finalmente, el agar es pasado por un molino
desintegrador para eliminar grumos y se pasa por un tamiz de seguridad,
antes de ser empacado.
DOCUMENTACIÓN
Y REFERENCIAS
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