La interesterificación es una reacción de grasas y aceites en la que los ésteres de ácidos grasos reaccionan entre sí o con ácidos grasos , lo que da como resultado el intercambio de grupos de ácidos grasos y la formación de nuevos ésteres. De forma simplificada, la interesterificación se puede considerar como la división de glicéridos individuales , eliminando un ácido graso seleccionado al azar, mezclándolo con otros ácidos grasos y reemplazándolo con otro ácido graso seleccionado al azar. Debido a la ocurrencia aleatoria del reordenamiento de los ácidos grasos en los aceites y grasas naturales, el proceso de transesterificación a veces se denomina aleatorización o reordenamiento [1] .
El registro más antiguo de interesterificación química data de 1844 , cuando Théophile-Jules Pelouze publicó un estudio sobre la síntesis de triglicéridos por esterificación de glicerol con ácido butírico [2] . En 1920, Wilhelm Norman, quien también patentó la hidrogenación catalítica de ácidos grasos, recibió una patente para la interesterificación química de lípidos dietéticos [3] . La interesterificación química se ha vuelto industrialmente viable en la industria alimentaria desde su uso en la década de 1940 para mejorar la capacidad de untar y hornear la manteca de cerdo . En la década de 1970 hubo un renovado interés en este proceso, especialmente como reemplazo de la hidrogenación para producir margarinas sin isómeros trans [4] .
La reacción de interesterificación se aplica directamente a los aceites o grasas de origen natural, oa los aceites hidrogenados o fraccionados . Normalmente la materia prima (producto inicial) es una mezcla de dos o más aceites [5] .
Según el catalizador utilizado , se distinguen los siguientes tipos de interesterificación: química y enzimática (enzimática). Cada método tiene sus ventajas y desventajas [6] .
El efecto de la interesterificación sobre las propiedades de fusión del producto depende de la materia prima. Se logra una pendiente más pronunciada de la curva de fusión y un punto de fusión más bajo del producto mediante la interesterificación de grasas refractarias y aceites líquidos. Además, se ralentiza la transición de los cristales a la forma β más estable, lo que permite que las grasas interesterificadas se estabilicen en forma de cristales en forma β' [6] .
En la transesterificación al azar, los radicales de ácidos grasos se mueven libremente de una posición a otra en el mismo glicérido, o de un glicérido a otro. Después de la reorganización de los ácidos grasos, se alcanza un equilibrio, que se basa en la composición de la materia prima [1] . Si se aplica la transesterificación a dos triglicéridos puros, cada uno con tres ácidos grasos idénticos (AAA y BBB), el resultado puede contener seis triglicéridos diferentes (AAA, AAB, ABA, ABB, BAB y BBB). El número es 6, no 23 = 8, debido a la simetría del esqueleto de glicerol . Este número es mucho mayor si la materia prima contiene tres o más ácidos grasos diferentes [7] .
El reordenamiento dirigido evita el promedio de la composición de ácidos grasos, cambiando el equilibrio de la mezcla. Este proceso se realiza a bajas temperaturas para conseguir que parte de la mezcla cristalice mientras continúa el intercambio de ácidos grasos en la fase líquida. En este caso, se forman productos de diferente composición, que contienen una mayor proporción de glicéridos refractarios y una correspondiente mayor proporción de glicéridos de muy bajo punto de fusión. El grado de diferencia depende de la temperatura, la duración y otras condiciones de reacción [1] .
En la interesterificación química, se utilizan catalizadores de sodio (metóxido o etóxido de sodio), que son los más comunes, requieren el cumplimiento de las condiciones de almacenamiento: embalaje hermético, lejanía de fuentes de fuego abierto, alta humedad . Estos compuestos no son verdaderos catalizadores de la reacción, sino que sirven solo como semilla para la formación de los mismos (glicerato de sodio). Después de la reacción, el catalizador debe inactivarse y eliminarse porque la transesterificación es reversible. La destrucción se lleva a cabo introduciendo agua o ácido fosfórico en el sistema. El producto obtenido por interesterificación química se somete a una purificación adicional y cumple con todos los requisitos de seguridad establecidos por los documentos reglamentarios vigentes [8] .
Las ventajas de la interesterificación química sobre la interesterificación enzimática se relacionan principalmente con la recuperación de la inversión (o la recuperación de los costos de producción) y la inversión inicial. Los catalizadores químicos son mucho más baratos que las lipasas . Incluso con los procedimientos de inmovilización con lipasa, el costo del proceso sigue siendo alto. En segundo lugar, la interesterificación química es un proceso probado; existe desde hace bastante tiempo, y las tecnologías y los equipos industriales están ampliamente disponibles [9] .
En la interesterificación enzimática, se utilizan enzimas como catalizadores , a saber, lipasas de diversas fuentes. Cuando se utilizan lipasas no específicas, así como en la interesterificación química, se obtiene una mezcla aleatoria.
El uso de lipasas específicas de 1,3 da como resultado una distribución no estadística de ácidos grasos. La escisión selectiva generalmente afecta a los ácidos grasos ubicados en las posiciones sn-1 y sn-3 de los triacilglicéridos sin afectar la posición sn-2. El uso de lipasas específicas de 1,3 abre grandes oportunidades para la obtención de productos grasos y oleosos con cierta distribución de ácidos grasos en moléculas de triacilglicéridos, como análogos de manteca de cacao , lípidos estructurales, sustitutos de la grasa de la leche materna [7] .
Las enzimas se han utilizado ampliamente en la medicina y la industria alimentaria debido al rápido desarrollo de la biotecnología . Después de una gran cantidad de trabajo llevado a cabo por los fabricantes de preparados enzimáticos, la interesterificación enzimática ha estado disponible en la producción de productos de aceite y grasa a escala industrial hace relativamente poco tiempo [8] .
Esto se debe a que los procesos enzimáticos tienen lugar en medio acuoso, ya que las moléculas de proteína de los biocatalizadores son altamente solubles en agua, mientras que las grasas y aceites son insolubles en agua. Durante mucho tiempo se creyó que los biocatalizadores no podían funcionar en ausencia de agua o en disolventes orgánicos. Sin embargo, los estudios han demostrado que las preparaciones de enzimas en polvo seco son activas y estables en un ambiente anhidro bajo ciertas condiciones, lo que llevó a la posibilidad de utilizar biocatalizadores en la modificación de grasas y aceites. Investigación en esta área a principios de los años 80. lideró empresas como Unilever, Novozymes y Fuji Oil [10] .
La interesterificación enzimática tiene amplias oportunidades para la fabricación de productos grasos con una determinada composición química y propiedades tecnológicas. Sus principales ventajas son: obtención de grasas con la necesaria distribución de ácidos grasos, conservando los tocoferoles, proceso respetuoso con el medio ambiente y seguro. Pero vale la pena mencionar las desventajas significativas de este método, que dificultan su desarrollo: este es el alto costo de las enzimas, su alta sensibilidad al pH del medio ambiente, a los ácidos grasos libres y productos de oxidación, preparación más completa de las grasas iniciales se requiere [11] .