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Agar-agar
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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.

En la industria Alimenticia

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.

En Medicina y Farmacia

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.

Usos en biología molecular

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.

Uso en la cocina

Es incoloro, insípido y absorbe agua en cantidades de 200 y 300 veces su peso, formando una gelatina. 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.

Otras Aplicaciones

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

http://www.degustalo.com/
http://html.rincondelvago.com
http://es.wikipedia.org/