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¿QUÉ SON LOS CARRAGENANOS?
Es un
polisacárido de origen natural, producido por diversas algas (Chrondrus
crispus , Gigartina stellata , Euchema spinosum, E. cottonii) en
Europa, Asia y América. Es una mezcla compleja de
polisacáridos.
El carragenano o más
propiamente los carragenanos, dado que es una mezcla de varios
polisacáridos, se encuentra rellenando los huecos en la estructura de
celulosa de las paredes celulares de algunas algas rojas de varias
familias de Rhodophyceae. Chondrus crispus, el alga
tradicional productora de carragenano, conocida como "musgo irlandés",
es de pequeño tamaño, y vive en aguas frías, estando distribuida en las
costas del Atlántico Norte.
Los carragenanos tiene
carácter ácido, al tener grupos de sulfatos unidos a la cadena de
azúcar, y se utilizan sobre todo como sales de sodio, potasio, calcio o
amonio. Forman geles térmicamente reversibles, y es necesario
disolverlos en caliente. Algunas de las formas resisten la congelación,
pero se degradan a alta temperatura en medio ácido.
Historia
Estas algas se han
utilizado de forma tradicional en Irlanda desde hace al menos 600 años
para fabricar postres lácteos, simplemente haciéndolas hervir en
leche
para que se liberen los carragenanos. En el siglo XVIII, los irlandeses
emigrados a Norteamérica encontraron algas semejantes que también podían
utilizarse para las mismas aplicaciones. El nombre de carragenano
procede supuestamente del lugar de Carrageen (o Carragheen), en
el condado de Waterford, en Irlanda. Sin embargo, probablemente el
nombre del lugar proceda a su vez de una expresión gaélica antigua para
designar el alga, "cosáinín carraige". El nombre de "furcelerano"
se utilizó antiguamente para el carragenano obtenido de Furcellaria,
pero actualmente está en desuso, al ser el mismo producto.
El carragenano se obtuvo
por primera vez en forma pura en 1844, mediante extracción en medio
alcalino y precipitación con
alcohol, sistema que, entre otros, aún se
utiliza. En la década de 1930 comenzó su producción industrial en
Estados Unidos, que se expandió durante la Segunda Guerra Mundial, al no
disponer de suministro de agar de Japón. En la Unión Europea le
corresponde el código de aditivo alimentario
E-407.
Tipos
Existen tres tipos
importantes de carragenano, designados cada uno de ellos mediante una
letra griega, k , kappa, l , lambda, y i ,
iota.
Chondrus crispus
produce un carragenano que es mezcla de los carragenanos kappa e
iota. También se obtienen carragenanos por recolección del alga
Furcellaria fastigiata en las costas europeas del Atlántico Norte,
de Phyllophora nervosa en el mar Negro, de algas del género
Hypnea en las costas de Brasil, y de Gigartina en Argentina y
Perú. Estas algas son de gran tamaño. Desde la década de 1980, una parte
muy importante de la producción mundial de carragenano se obtiene
mediante cultivos de algas de las especies Kappaphycus alvarezii
y Eucheuma denticulatum en las zonas costeras de Filipinas e
Indonesia. Estas algas se cosechan cada tres meses.
El alga Euchema spinosum
produce un carragenano en el que predomina el iota carragenano, lo mismo
que E. isiforme y E. uncinatum. Las algas Euchema
cottonii, E. striatum, E. procrusteanum, E.
procrusteanum y E. speciosum producen un carragenano en el
que predomina el kappa carragenano.
Estructura química
Los carragenanos están
formados por unidades de
galactosa y/o de anhidrogalactosa, sulfatadas o no, unidas por
enlaces alternos a(1-3) y b(1-4). El peso molecular es normalmente de
300.000 a 400.000. La longitud de la cadena es importante, ya que por
debajo de 100.000 de peso molecular, el carragenano no es útil como
gelificante. Dependiendo del grado de sulfatación, de las posiciones de
los grupos sulfato y de la presencia de grupos de anhidrogalactosa se
distinguen varios tipos de carragenano, con propiedades como
hidrocoloides claramente distintas. A mayor proporción de grupos
sulfato, la solubilidad es mayor, y a mayor proporción de grupos de
anhidrogalactosa la solubilidad es menor. Aunque existen alrededor de
una docena de tipos, los más importantes son los carragenanos k, i y l.
El carragenano k está
formado por unidades alternas de
galactosa con un grupo sulfato en el carbono 4 y unidades de
anhidrogalactosa sin sulfatar.
El carragenano i está
formado por unidades alternas de
galactosa con un grupo sulfato en el carbono 4 y de anhidrogalactosa
con un grupo sulfato en el carbono 2.
El carragenano l está
formado por unidades alternas de
galactosa con un grupo sulfato en el carbono 2 y de anhidrogalactosa
con dos grupos sulfato, uno en el carbono 2 y otro en el carbono 6
Tanto el k -carragenano
como el i - carragenano son capaces de formar geles. A temperaturas
elevadas, las cadenas se encuentrad desenrolladas y dispuestas al azar.
Al bajar la temperatura, las cadenas de polisacárido se asocian por
puentes de hidrógeno formando hélices dobles, quedando hacia el exterior
los grupos sulfato y los puentes de la anhidrogalactosa. Estas
interacciones no suelen ser suficientes para formar un gel, ya que las
cargas de los grupos sulfato hace que las hélices se repelan.
Dependiendo de la presencia de iones que neutralicen los sulfatos, y del
tipo de carragenano, las hélices pueden agruparse entre ellas una vez
formadas, produciéndose entonces primero la formación del gel, en el que
las zonas desorganizadas son las que retienen la mayoría del agua, y
eventualmente la compactación del gel y la sinéresis.
Propiedades físicas y
químicas
Los carragenanos son
solubles en caliente, a temperaturas del orden de 80ºC, y se mantienen
en disolución al enfriar, si se encuentran en forma de sal sódica. Los
geles de carragenano son reversibles térmicamente. A pH neutro, el
calentamiento prácticamente no le afecta, aunque las cadenas se rompen
por hidrólisis cuando se calienta en medio ácido, especialmente por
debajo de pH 3,5.
Las propiedades reológicas,
y especialmente la capacidad de formación de geles, varía mucho
dependiendo del tipo de carragenano. El l-carragenano, el que tienen
mayor contenido de sulfato y consecuentemente mayor carga negativa, no
es capaz de formar geles por si mismo. Forma disoluciones
pseudoplásticas, con un comportamiento no newtoniano en cuanto a la
viscosidad. La viscosidad depende del tipo concreto, pero se ve
relativamente poco influida por la presencia de sales.
El k -carragenano, por el
contrario, forma geles rígidos y quebradizos, semejantes a los del
agar,
en presencia de iones potasio. Son más opacos que los de
agar, pero la
transparencia aumenta en presencia de azúcar. Estos geles son muy
propensos a la sinéresis, tanto más cunato mayor sea la concentración de
potasio, y no resisten la congelación / descongelación, siendo la
sinéresis aún mayor en presencia de iones calcio. Las propiedades de
estos geles mejoran mucho si se forman en presencia de
goma de
algarroba, al asociarse las hélices del k -carragenano con las regiones
no ramificadas de la goma de algarroba. También actúa de la misma forma
la goma konjac, pero no otras. El k -carragenano se utiliza en
concentraciones entre el 0,02 % y el 2%.
El i -carragenano forma
geles en presencia de iones calcio, geles que son elásticos, sin
tendencia a la sinéresis y que resisten la congelación. Este tipo de
carragenano mejora las propiedades de los geles de
almidón,
evitando la sinéresis y obtener geles mucho más resistentes. También
permite obtener de esta forma "salsa bechamel" que sólida en frío, que
puede cortarse fácilmente en piezas del tamaño y forma adecuados, y que
se funde al calentar.
Tanto el k -carragenano
como el i - carragenano forman geles mixtos con la
proteínas de la
leche, geles que se asemejan en sus propiededes a los del
polisacárido, es decir son quebradizos en el caso del k -carragenano y
elásticos en el caso del i carragenano. Sin embargo, no presentan
tendencia a la sinéresis, como el k -carragenano. La unión del
polisacárido y la
caseína
es de tipo iónico, entre las cargas negativas del carragenano y las
positivas de la zona externa de la micela. Esta asociación aumenta mucho
la resistencia del gel, de tal forma que se pueden obtener productos
sólidos, como postres lácteos, con una concentración de carragenano de
solamente el 0,2%.
La variabilidad de las
propiedades de los carragenanos en función de cual sea el tipo
predominante, los hace muy versátiles, y cada vez tienen más
aplicaciones en la industria alimentaria. La interacción con las micelas
de caseína hace que el carragenano tenga aplicaciones en todos los
materiales que contienen
leche. Además de formar geles, a concentraciones muy bajas, del
orden del 0,02% estabiliza suspensiones en medios lácteos, como batidos.
También se comporta muy bien en productos cárnicos procesados y
reestructurados, y en postres de tipo
gelatina, mermeladas, gominolas o gomitas y derivados de frutas, siempre que
el pH sea superior a 3,5.
Obtención
El carragenano se obtiene
por extracción acuoso a partir de cepas naturales de algas de las
familias de las Gigartinaceae, Solieriaceae, Hypneaceae
y Furcellariaceae, familias de la clase de las Rhodophyceae
(algas rojas). Los únicos agentes de precipitación orgánicos autorizados
son el
metanol,
el
etanol
y el propan-2-ol. Se compone esencialmente de sales de potasio, de
sodio, de calcio y de magnesio de ésteres sulfatados de
polisacáridos que, por hidrólisis, dan
galactosa y 3,6-anhidrogalactosa. El carragenano no debe estar
hidrolizado ni haber sufrido cualquier otra degradación química.
Otras denominaciones
Gelosa de musgo de Irlanda,
Eucheuman (de Eucheuma spp. Iridophycan (de Irdidaea spp.), Hypnean (de
Hypnea spp.), Furcelaran o agar danés (de Furcellaria fastigiata),
Carragenano (de Chondrus y Gigartina spp.), Irish Moss.
Presentación
Polvo grueso a fino, cuyo
color varía del amarillento al incoloro, prácticamente inodoro.
Sinergias
El carragenano en sus
diversas variantes presenta sinergias con varias sustancias.
Existen sinergias de la
goma garrofín y goma tara
con el kappa
carragenato y el
agar-agar.
Mayor compatibilidad descrita con la
goma garrofín que con la tara.
Interacción de manera que queda modificada ligeramente las
características de los geles formados con carragenato
o agar.
aumentando la dureza y la elasticidad. Por otro lado, con garrofín
también se consigue reducir la sinéresis típica del kappa
carragenato.
La
goma de konjac
interacciona fuertemente con el kappa-carragenato formando un gel
elástico termorreversible.
El kappa-carragenato tiene
una sinergia mayor con la
goma de konjac
que con otros hidrocoloides como la
goma garrofín o
goma
de algarroba y puede usarse como sustituto total o parcial en aquellos
productos donde haya mezclas de kappa-carragenato y
goma garrofín, ya
que los geles que se obtendrán tendrán las mismas propiedades de
textura, sinérersis, etc. pero con menor conjunto de sólidos totales.
Usos
Se usa como agente
espesante y
estabilizante.
Los carragenanos son muy
utilizados en la elaboración de postres lácteos, ya que interaccionan
muy favorablemente con las
proteínas de la
leche.
Se usa para estabilizar
helados y leche chocolatada, en alimentos para lactantes y para
mascotas, en comidas instantáneas, dulces y productos de panadería.
También en cosméticos, cremas, pastas dentales y lociones.
Los efectos buscados a
través del agregado de carragenanos son variados. Las cremas
dentífricas, por ejemplo, lo incorporan para evitar el secado y extender
el período de comercialización en estantería, mientras que las leches en
polvo incrementan la cremosidad con su adición.
La mayor cantidad del
carragenano más barato se utiliza preferentemente para comidas de
mascotas. Pero actualmente se intenta ampliar su consumo como componente
de las hamburguesas de bajo contenido en calorías y en grasas.
Precauciones y efectos
colaterales
No se conocen efectos
colaterales para las concentraciones usadas; sin embargo, las altas
concentraciones producen flatulencias y acumulación de gases, debido a
la fermentación realizada por la flora intestinal (así como ocurre con
todos los polisacáridos no digeribles). Los carragenanos de cadena corta
pueden producir daños intestinales por lo que su uso no está permitido
en los alimentos.
A partir de una
concentración del 0,025% los carragenanos estabilizan suspensiones y a
partir del 0,15% proporcionan ya texturas sólidas. En España está
autorizado su uso en derivados lácteos, conservas vegetales, para dar
cuerpo a sopas y salsas, en la cerveza, como cobertura de derivados
cárnicos y de pescados enlatados, etc. Estabiliza la suspensión de pulpa
de frutas en las bebidas derivadas de ellas. Se utiliza a veces mezclado
con otros gelificantes, especialmente con la
goma de algarroba
(E-410).
La seguridad para la salud
del consumidor en la utilización de los carragenanos como aditivos
alimentarios ha sido cuestionada desde hace bastantes años. Cantidades
muy altas de esta sustancia son capaces de inducir la aparición de
úlceras intestinales en cobayas. Sin embargo este hecho es propio de
este animal, porque las úlceras no se producen ni en otros animales, ni
en el hombre. Más serio parece ser el efecto de lo que se conoce como
carragenano degradado, producido al romperse las cadenas de carragenano
normal, del que se demostró en 1978 que a dosis relativamente altas es
capaz de producir alteraciones en el intestino de la rata que pueden
llegar hasta el cancer colorrectal. Además, parte de los fragmentos
pueden absorberse, pasando a la circulación y siendo captados y
destruidos por los macrófagos, uno de los tipos de células
especializadas del sistema inmune. Esta captación puede estar
relacionada con ciertos trastornos inmunológicos observados también en
animales, así como en el mecanismo de afectación intestinal. El
carragenano degradado no se encuentra presente en proporciones
significativas en el carragenano usado en la industria, ya que al no ser
capaz de formar geles no tiene utilidad. Su eventual presencia puede
detectarse midiendo la viscosidad del que se va a utilizar como materia
prima en la industria . Estas medidas, con niveles mínimos que debe
superar el producto destinado a uso alimentario, son requisitos legales
en muchos países, incluidos los de la CE.
El E407a presenta una composición ligeramente diferente; y además,
contiene una cantidad considerable de celulosa.
Los denominados
furceleranos (antes con el número E-408) son prácticamente idénticos, y
desde 1978 se han agrupado con los carragenanos, eliminando su número de
identificación.
DOCUMENTACIÓN
Y REFERENCIAS
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