Resumen de Producción de concentrados de acilglicéridos ricos en ácidos grasos omega-3

Ángela García Solaesa, Rodrigo Melgosa Gómez, Teresa Sanz Díez, Sagrario Beltrán Calvo

• español

  La producción de concentrados de omega-3 resulta de gran interés en la indus- tria alimentaria, farmacéutica y cosmética. Son muchos los trabajos científicos publi- cados sobre los beneficios demostrados de estos ácidos grasos en la salud humana. Numerosos estudios epidemiológicos y clínicos muestran que un consumo habitual de EPA y DHA reduce el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares, ayuda al buen funcionamiento neuronal y desarrollo cerebral y de la retina, e incluso se les atribuye una disminución en el riesgo de padecer cáncer de colon y mama. Sin embargo, la obtención sostenible de concentrados estables a la oxidación y altamente biodisponibles por el ser humano está todavía en desarrollo.

  Los aceites de pescado, particularmente aquellos que habitan en aguas frías y profundas, son una de las fuentes más ricas en EPA y DHA. Especies con poco valor comercial o bien subproductos provenientes de pescados procesados resultan materias atractivas en la obtención de concentrados de omega-3. Los ácidos grasos no suelen presentarse en forma libre, si no que de manera natural lo hacen esterificados a una molécula de glicerol, formando los llamados triglicéridos. Concentrar los omega-3 en forma de triglicéridos es complejo, ya que se encuentran distribuidos más o menos al azar en la molécula de glicerol. Generalmente se emplean técnicas combinadas de reacción enzimática (hidrólisis, etanolisis o glicerolisis) seguida de un método de fraccionamiento para separar y concentrar los derivados lipídicos de interés. La estabilidad y la biodisponibilidad de los concentrados de omega-3 dependen de la forma química en la que se encuentren. Estos pueden presentarse como ácidos grasos libres, etil o metil ésteres, acilglicéridos (monoglicéridos y diglicéridos) o como fosfolípidos, dependiendo de la reacción empleada en su producción. Varios estudios muestran que la estabilidad frente a la oxidación de los omega-3 es mayor si éstos están en forma de acilglicérido que como ésteres. Además estos acilglicéridos presentan la mayor biodisponibilidad ya que son sustratos directos de la enzima pancreática. Por todo esto, los monoglicéridos (MG) y los diglicéridos (DG) que con- tengan ácidos grasos omega-3 tendrán importantes aplicaciones tanto en alimentos funcionales, así como suplementos dietéticos. Además estas moléculas, especialmente los MG, tienen excelentes propiedades emulsionantes, de hecho representan el 70% de los emulsionantes sintéticos producidos en la actualidad.

  Los MG y DG se producen habitualmente a partir de una reacción química o enzimática. El uso de temperaturas suaves y tiempos cortos de reacción hace que la catálisis enzimática sea preferible frente a la catálisis química, siendo la glicerolisis la reacción que mayor cantidad de MG y DG produce. A la hora de llevar a cabo esta reacción, hay que tener en cuenta que los sustratos, aceite y glicerol, son inmiscibles; es decir, tenemos un sistema de dos fases. Esto se traduce en un contacto reducido entre los sustratos y la enzima y por tanto, baja conversión en los productos. Para solventar este problema se suelen emplear disolventes orgánicos o bien surfactantes que sean capaces de homogeneizar el sistema. Damstrup y col. concluyeron que los alcoholes terciarios (tert-butanol y tert-pentanol), por sus características de polaridad, son una de las mejores alternativas para llevar a cabo esta reacción. Son capaces de hacer del sistema una mezcla homogénea, y por lo tanto dar lugar a altos rendimientos de reacción.

  Por todo esto, en este trabajo se estudia la producción de MG y DG por glicerolisis enzimática de aceite de sardina, con 2 lipasas comerciales y con tert-butanol y tert-pentanol como medios de reacción. Previamente a las cinéticas enzimáticas se estudió el equilibrio entre las mezclas ternarias, tert-alcohol + aceite de sardina + glicerol [12] para conocer la cantidad mínima de disolvente que hay que emplear para asegurar que el sistema es homogéneo dependiendo de las condiciones de reacción (temperatura y relación de molar de sustratos).

• English

  The production of omega-3 concentrates is of great interest in food, pharmaceutical and cosmetic industries. Many scientific papers about the proven benefits of these fatty acids in human health have been published. Numerous epidemiological and clinical studies show that regular consumption of EPA and DHA reduces the risk of cardiovascular disease, helps the good neuronal function and cerebral and retinal development, and it has been even attributed a decrease in the risk of colon and breast cancer. However, the sustainable production of concentrates oxidatively stable and highly bioavailable by humans is still under development.

  Fish oils, particularly from species which live in cold and deep waters, are one of the richest sources of EPA and DHA. Fish species with little commercial value or byproducts from processed fishes are attractive materials to obtain omega-3 concentrates. The fatty acids are not usually presented as free forms; they are naturally esterified to glycerol molecule, forming the triglycerides. The concentration of omega-3 as triglyceride form is very complex, since they are more or less randomly distributed on the glycerol skeleton. Combined techniques of enzyme reaction (hydrolysis, glycerolysis or ethanolysis) followed by fractionation method to separate and concentrate lipid derivatives of interest are generally used. The stability and bioavailability of omega-3 concentrates depend on the chemical form in which they are. They can be presented as free fatty acids, ethyl or methyl esters, acylglycerides (monoglycerides and diglycerides) or phospholipids, depending on the reaction used in their production. Some studies have showed that the oxidative stability of omega-3 in acylglyceride form is higher than omega-3 in ethyl ester form. Furthermore, the acylglycerides present the highest bioavailability since they are direct substrates of pancreatic lipase. Therefore, monoglycerides (MG) and diglycerides (DG) containing omega-3 fatty acids have important applications in functional foods and dietary supplements. Furthermore these molecules, especially MG, have excellent emulsifying properties, in fact they represent the 70% of synthetic emulsifiers currently produced.

  MG and DG are usually produced by chemical or enzymatic reaction. The enzymatic catalysis is preferable to the chemical one because of using mild temperatures and short reaction times. The glycerolysis reaction produces the highest amount of MG and DG. When this reaction is carried out, it should be taken into account that the substrates, oil and glycerol, are immiscible; this is a two-phase system. Consequently, there is a reduced contact between the substrates and the enzyme and hence low conversion products. To solve this problem, organic solvents or surfactants are often used to homogenize the system. Damstrup et al. concluded that tertiary alcohols (tert-butanol and tert-pentanol), due to their polarity, are one of the best ways to carry out this reaction. They are able to produce a homogeneous mixture and therefore, lead high reaction yields.

  In conclusion, in this work MG and DG production by enzymatic glycerolysis of sardine oil with two commercial lipases and tert-butanol and tert-pentanol as reaction media have been studied. Before to kinetic study, the liquid-liquid equilibrium of the ternary mixtures: tert-alcohol + sardine oil + glycerol were studied to determine the minimum amount of solvent should be employed to ensure that the system is homogeneous, depending on the reaction conditions (temperature and substrate mole ratio).