Gomas extraídas de algas

«La alta alcurnia y las hazañas meritorias, sí no van unidas a la riqueza, son tan inútiles como las algas marinas.»

Quintus Horatius Flaccus, Sátiras (libro II) 30 a.c. (Poeta Horacio )

Afortunadamente en la época en que vivió el poeta romano Horacio (65 a.c. – 8 d.c.), no existía la globalización y por tanto las «fake news» no se extendían tan rápido, es más, posiblemente ni siquiera fueran más lejos del lugar donde fueron pronunciadas, sino tremendo lío el que se le hubiera armado a Horacio con los orientales por menospreciar las algas y con el General Sun-Tzu (El Arte de la Guerra) del lado de los orientales, eso hubiera sido la primer batalla histórica de los hoy conocidos «haters». Traigo esto a colación, porque en el mundo oriental, muchos siglos atrás, antes de que naciera nuestro estimado poeta Horacio, las algas ya eran consideradas un alimento digno de reyes… Y bueno, ahora con varios siglos después, las algas, además de ser un alimento, son una fuente muy valiosa y versátil de aditivos para la industria de alimentos.

Entre algunos de los aditivos alimentarios que se extraen de las algas son las gomas o hidrocoloides, comúnmente utilizadas como agentes gelificantes, espesantes y estabilizantes.

¿Y te preguntarás que es una goma o hidrocoloide? De forma sencilla podemos decir que son sustancias que gustan del agua y que modifican sus características de textura. Es decir, estas sustancias, que por lo general, son polisacáridos o proteínas al solubilizarse en agua van a incrementar la viscosidad (espesar) o van a formar un gel. Un polisacárido es un polímero formado por la unión de más de 10 azúcares sencillos y una proteína es un polímero formado por la unión de más de 20 aminoácidos.

Entre la gran cantidad de gomas que se utilizan en los alimentos, sólo el Agar, las Carrageninas, el Furcelarán y el Alginato son los extractos de algas marinas más importantes de uso comercial.

Se tienen documentadas más de 30,000 especies de algas que clasifican en unos 7 grupos. Las gomas que revisaremos aquí se extraen básicamente de 2 grupos, que son las algas rojas y las algas pardas.

El Agar, las Carrageninas y el Furcelaran se extraen de las algas rojas y el Alginato se extrae de las algas pardas. Vamos a revisar rápidamente sus características y su uso general en los alimentos.

EXTRACTOS DE ALGAS ROJAS

Agar

El agar es un componente que proporciona estructura a la pared celular de las algas rojas. Las algas que tienen un mayor contenido de agar se denominan «agarófitas», las especies que se utilizan como la fuente principal de esta materia prima son Gelidium, Gracilaria y Pterocladia. El agar consiste de una mezcla heterogénea de polisacáridos (galactanos) compuestos principalmente por los azúcares galactosa y 3,6 anhidro-L-galactosa. Algunos de estos azúcares pueden contener o no un grupo sulfato. El contenido de grupos sulfato en el agar es muy bajo (≤ 4.5%) al compararlo contra las carrageninas, esto hace que el agar sea un agente gelificante neutro que no requiere la adición o presencia de cationes (electrolitos) para solubilizarlo o gelificarlo. Para solubilizar el Agar solo se necesitan temperaturas ≥ 80°C, luego al enfriar la solucion se formará un gel a los 35°C (30°- 40°C), el gel es termorreversible y fundirá de nuevo al calentarse a temperaturas ≥ 85°C (76-92°C). El rango de temperatura de fundido depende de la especie de alga.

El agar se puede utilizar en una gran variedad de alimentos (confitería, panificación, cárnicos, helados, alimentos a base de vegetales, etc.) y también es muy común usarlo en laboratorios de microbiología para preparar los medios de cultivo. El nivel de uso en alimentos varía desde el 0.5% – 2%. El umbral de gelificación es del 0.2%.

Una de las mayores ventajas de los geles de agar viene dada por su textura firme y la alta tolerancia al calor para que estos no se derritan en altas temperaturas de calentamiento (≤85°C). Esta característica es de gran utilidad en glaseados para panificación y en productos de confitería para que no se derritan durante el transporte o en temperaturas cálidas. El gel de agar tiene una alta sinéresis pero posee un efecto sinérgico al mezclarse con otras gomas, por ejemplo, al combinarse con goma de algarrobo o goma guar es posible reducir la sinéresis y mejorar la elasticidad de los geles; al mezclarse con konjac podemos incrementar la fuerza de gel. Con la goma karaya tenemos un efecto negativo ya que al mezclarse se reduce la fuerza de gel.

Carrageninas

Las carrageninas también actúan como sustancias estructurales en las algas rojas ocupando los huecos dentro de la estructura de celulosa. Las algas que tienen un mayor contenido de carragenina se denominan «carragenófitas», las principales especies utilizadas como fuentes de esta materia prima son Chrondrus (Irish moss), Gigartina y Euchema. Las carrageninas están formadas por una mezcla heterogénea de polisacáridos que están compuestos principalmente por los azúcares galactosa y 3,6 anhidro-D-galactosa (galactanos). Se diferencian del agar en que contienen una mayor cantidad de grupos sulfatos (altamente sulfatadas 18-40%) y son fuertemente aniónicas, es decir requieren de la presencia de cationes para su solubilización o gelificación. De acuerdo con el número y la posición de los grupos sulfato, así como también de la cantidad de azúcar 3,6 anhidro-D-galactosa en el polímero, existen, de forma natural, varias combinaciones estructurales que crean diferentes tipos de carrageninas. Los tipos más importantes y de mayor uso comercial son las carrageninas kappa, iota y lambda. La variación en cada uno de sus componentes influye en la fuerza de gel, textura, solubilidad, temperaturas de fundido así como la sinergia con otras gomas. Por ejemplo, la carragenina kappa forma geles firmes y quebradizos en presencia de iones K⁺, la iota forma geles suaves y elásticos con iones Ca+ y la lambda no forma geles, sino que funciona como un agente espesante al incrementar la viscosidad. Todas las carrageninas son totalmente solubles en agua caliente (80°C). En agua fría sólo son solubles todas las sales de carragenina lambda y las sales de sodio de las carrageninas kappa e iota. Después de calentar y solubilizar la carragenina kappa e iota, se formarán geles de diferentes texturas al enfriarse a temperaturas entre 35°- 70°C, esto depende del tipo de carragenina y de la concentración de cationes (a mayor concentración de cationes, mayor temperatura de gelificación y fuerza del gel). Los geles de carragenina también son termorreversibles y fundirán al calentarse entre 5 a 10 grados por encima de la temperatura de gelificación, es decir funden a temperaturas mucho más bajas que los geles de agar.

Las carrageninas son, por sí solas, una familia de hidrocoloides (kappa, iota, lambda) en la cual cada integrante tiene diferentes propiedades y por lo tanto cuentan con una gran variedad de aplicaciones tanto solas, mezcladas entre ellas o con otras gomas con las cuales tienen sinergias. Se pueden utilizar como agentes gelificantes, espesantes y estabilizantes en productos cárnicos, lácteos, postres, salsa, aderezos, alimentos para mascotas, bebidas, helados, alimentos a base de vegetales y en el proceso de clarificación de vinos y cerveza. entre otros. Dependiendo de su aplicación y del efecto funcional que se necesite en el alimento, sus usos van desde el 0.01 – 3.0%.

Entre las propiedades interesantes de las carrageninas están su firmeza de gel, la rapidez de formación del gel, su transparencia, el amplio rango de texturas, la capacidad de ajustar la textura y la temperatura de fusión, las bajas viscosidades a altas temperaturas así como las sinergias con otras gomas, como por ejemplo, algarrobo, guar, xantano, konjac, almidones, pectinas, que ayudan a ampliar aún más el abanico de texturas, reducir la sinéresis de los geles, incrementar fuerzas de gel y mejorar la estabilidad de los alimentos.

Furcelarán

El furcelarán se extrae a partir de la especie de alga roja Furcellaria fastigiata. Esta sustancia, al igual que el agar y la carragenina, cumple también una función estructural. Es un polisacárido compuesto por los azúcares galactosa y 3,6-anhidro-D-galactosa con grupos sulfato en ambos azúcares. A este hidrocoloide se le conoce también como “Agar Danés” pero en composición, estructura y funcionalidad es muy similar a la kappa carragenina y debido a esto el furcelarán se incluye , por lo general, dentro del grupo de las carrageninas. La diferencia esencial con la kappa carragenina, es que el furcelarán tiene un contenido menor de grupos sulfato. Para solubilizarlo completamente se requiere calentamiento entre 75–80 °C y durante el enfriamiento, se forma el gel. Necesita de iones monovalentes como el K⁺ para incrementar la fuerza de gel y el Ca⁺ tiene un efecto casi nulo. La adición de azúcar tiene una influencia positiva en la fuerza del gel por lo que presenta una fuerte ventaja contra el uso de pectinas en mermeladas o jaleas con un contenido de azúcar por debajo del 50-60%. Las propiedades y aplicaciones del furcelarán en los alimentos son muy similares a la de la kappa carragenina. Se supone que esta sustancia llega a tener un sabor más limpio que la carragenina en algunas aplicaciones alimenticias.

EXTRACTOS DE ALGAS PARDAS

Alginatos

El alginato se produce en las paredes celulares y los espacios intercelulares de las algas pardas. El alginato cumple también una función estructural, proporcionando flexibilidad y resistencia a las algas adaptadas a las condiciones especiales del mar. Las principales fuentes de esta materia prima son las especies Laminaria, Ascophyllum y Macrocystis. Los alginatos son las sales del ácido algínico (la forma ácida libre del alginato). El ácido algínico es un polisacárido compuesto por los azúcares ácido manurónico y ácido gulurónico y dependiendo del tipo de alga variarán las proporciones de cada uno de estos azucares, así como la configuración de los polímeros, lo cual afecta a las propiedades de solubilidad, viscosidad y gelificación de los alginatos. Podemos encontrar el alginato en versiones insolubles en agua (ácido algínico y alginato de Ca) y en solubles en agua (alginato de sodio y alginato de potasio). Una de las propiedades características de este hidrocoloide es la interacción de las sales de alginato con cationes de calcio para modificar sus propiedades de textura. Cuando las versiones solubles del alginato se hidratan, estas comienzan a incrementar rápidamente su viscosidad. Sí se desea incrementar aún más la viscosidad del alginato a bajas dosis de uso (≤ 0.75%), se puede adicionar una pequeña cantidad de sales de calcio ligeramente solubles (sulfato de calcio, tartrato de calcio o citrato de calcio). Los iones de calcio van a reaccionar con el alginato para enlazar sus moléculas, incrementando su peso molecular y la viscosidad de la solución. Pero la propiedad más importante y que hace a esta goma una de las más atractivas para su aplicación en alimentos, está basada en la reacción de los iones de calcio con soluciones entre el 1 – 2% de alginato, ya que pueden formar casi de inmediato geles en frío, esto es sin la necesidad de calentar el alginato para solubilizarlo, que es lo común para gelificar el agar y las carrageninas. El gel de alginato se forma rápidamente a temperatura ambiente y es altamente estable a procesos térmicos severos (Temperaturas ≥ 85°C), es decir NO se funde, es un gel que NO es termorreversible. La capacidad de formación de gel y su fuerza dependerá de la cantidad de ácido gulurónico, así como de la longitud de los polímeros de ácido gulurónico. La velocidad de formación de los geles de alginato, para su aplicación en alimentos, se puede controlar mediante la liberación de ácidos o de sales de calcio. Para lograr esto podemos mezclar el alginato con agentes acidulantes (glucono-delta-lactona), agentes secuestrantes (fosfatos, citratos, EDTA) y/o diferentes fuentes de calcio (cloruro, lactato, carbonato, fosfato, sulfato). El alginato se puede conseguir comercialmente en forma de sal (ejemplo, alginato de sodio) o como un sistema, es decir, una mezcla de alginato con una sal de calcio, un acidulante y/o un agente secuestrante. Las dosis de uso, según la funcionalidad requerida en el alimento, va desde el 0.25 – 2.0%

En la industria alimentaria, los alginatos se utilizan como estabilizantes, gelificantes, espesantes y como formadores de película. Las áreas de aplicación son diversas, por ejemplo, para reestructurar alimentos (cárnicos, frutas y vegetales), en alimentos para mascotas, en rellenos horneables para panificación, helados, mermeladas, salsas, aderezos, postres, bebidas, lácteos, alimentos a base de vegetales, encapsulación (sabores, aceites, probióticos), gastronomía molecular, etc.

Una de las aplicaciones del alginato en la industria de alimentos, que genera el mayor interés, es el proceso de reestructurado de alimentos, el cual se basa en unir partes de los alimentos que han sido cortados, triturados o molidos (por ejemplo, recortes de carne, frutas y verduras) para formular nuevos productos alimenticios que se parezcan a los productos originales, por ejemplo, medallones de pollo, filetes de carne, aros de cebolla, trozos de manzana para relleno de pay, rellenos de anchoas o de pimientos rojos para aceitunas, surimi (tipo camarón o cangrejo,)  trozos cárnicos para alimento de mascotas, sustitutos de grasa como adorno en productos cárnicos, entre otras aplicaciones.

REGULACIÓN

Todos los hidrocoloides extraídos de algas (agar, carrageninas y alginato) tienen una larga historia de uso y están permitidos en todo el mundo para su uso en alimentos. Están aprobados por organismos muy reconocidos en seguridad alimentaria como JECFA (el Comité Mixto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios), que contribuye con el Codex Alimentario (las Normas Alimentarias Internacionales); la Administración de Alimentos y Medicinas en Estados Unidos (FDA) y la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA).

La carragenina y el alginato son considerados 100% fibras solubles ya que no son asimiladas o digeridas por nuestro organismo y por lo tanto no proporcionan calorías. Al agar por ejemplo en Asia no se le considera un aditivo sino más bien un alimento, nuestro sistema puede digerirlo y por tanto nos aporta calorías.

Es muy importante considerar que todas estas gomas proceden de algas marinas que durante siglos han servido como una fuente de alimentos nutritivos en diferentes países de Asia y Europa sin haberse encontrado nunca evidencia de efectos negativos en la salud humana.

Creo que por el día de hoy es todo. La información es muy general y básica, pero al menos espero que haya quedado claro que las algas marinas son, sin lugar a dudas, mucho más útiles que la alta alcurnia y las hazañas meritorias que no van unidas a la riqueza. Y ahora sí, ya me voy de aquí porque la banca donde estoy sentado es tan pequeña, que estoy como el poeta Horacio… con una alga en el espacio.