Formulación de emulsiones gelificadas con aceites saludables y harinas de pseudocereales para la sustitución de grasa en productos cárnicos

Abstract

El futuro del sector cárnico depende de la adopción de prácticas más sostenibles y respetuosas con el medioambiente, alineadas con las recomendaciones institucionales y los retos derivados del cambio climático. Esta transición beneficiará al medioambiente y reflejará una industria capaz de responder a las demandas actuales de los consumidores, quienes valoran cada vez más la calidad, seguridad y valor nutricional de los alimentos, junto con una mayor conciencia medioambiental. No obstante, las formulaciones tradicionales de productos cárnicos, que incluyen grasa animal, presentan connotaciones negativas desde el punto de vista nutricional, ya que el consumo de grasas saturadas y trans está asociado a un mayor riesgo de enfermedades cardiovasculares, obesidad, hipertensión y cáncer. En respuesta, la industria alimentaria está investigando alternativas como la reducción o sustitución de las grasas animales por grasas vegetales para mejorar el perfil lipídico de estos productos. Entre las opciones más estudiadas se encuentran las emulsiones gelificadas, estructuras que El futuro del sector cárnico depende de la adopción de prácticas más sostenibles y respetuosas con el medioambiente, alineadas con las recomendaciones institucionales y los retos derivados del cambio climático. Esta transición beneficiará al medioambiente y reflejará una industria capaz de responder a las demandas actuales de los consumidores, quienes valoran cada vez más la calidad, seguridad y valor nutricional de los alimentos, junto con una mayor conciencia medioambiental. No obstante, las formulaciones tradicionales de productos cárnicos, que incluyen grasa animal, presentan connotaciones negativas desde el punto de vista nutricional, ya que el consumo de grasas saturadas y trans está asociado a un mayor riesgo de enfermedades cardiovasculares, obesidad, hipertensión y cáncer. En respuesta, la industria alimentaria está investigando alternativas como la reducción o sustitución de las grasas animales por grasas vegetales para mejorar el perfil lipídico de estos productos. Entre las opciones más estudiadas se encuentran las emulsiones gelificadas, estructuras que combinan propiedades de líquidos y sólidos, generando materiales coloidales con propiedades reológicas similares a las de la grasa animal. El objetivo principal de esta tesis fue analizar el impacto de la sustitución de grasa animal por emulsiones gelificadas elaboradas a partir de aceites vegetales (cáñamo, chía, lino y sésamo) y harinas de pseudocereales (amaranto, teff, trigo sarraceno y quinoa blanca) sobre las propiedades químicas, físico-químicas, nutricionales y sensoriales de diversos productos cárnicos y análogos de carne. En la primera etapa del estudio, se desarrollaron 40 emulsiones gelificadas combinando cada harina con cada aceite, así como con mezclas 1:1 de los aceites, para luego caracterizarlas y evaluar su estabilidad tras 15 días de congelación a -18 ºC. Las emulsiones más prometedoras, principalmente las combinaciones de harina de amaranto y trigo sarraceno con aceites de chía y cáñamo se utilizaron en productos cárnicos como hamburguesas de ternera, salchichas tipo Frankfurt, paté y embutidos tradicionales portugueses (alheiras), reemplazando diferentes proporciones de grasa animal (hasta un 100% en algunos casos). Además, se desarrolló una hamburguesa vegana, utilizando emulsiones gelificadas como fuente de grasa para mejorar sus propiedades tecnológicas y sensoriales. La incorporación de emulsiones gelificadas se mostró viable desde el punto de vista tecnológico, permitiendo una reducción significativa del contenido graso en los productos reformulados en comparación con los tradicionales. Asimismo, se observó una mejora en el perfil lipídico, con una disminución de los ácidos grasos saturados y un aumento de los poliinsaturados, destacando los ácidos α-linolénico y linoleico, lo que permitió etiquetar algunas hamburguesas de ternera como "altas en ácidos grasos omega 3". Esta mejora del perfil lipídico se tradujo en una reducción de índices nutricionales como los índices trombogénico y aterogénico, así como en una mejora en la relación entre ácidos grasos omega 3 y omega 6. Aunque las emulsiones a base de aceites vegetales son más susceptibles a la oxidación, en productos como las salchichas tipo Frankfurt y las alheiras no se observaron diferencias significativas en comparación con los productos control. En otros productos, la oxidación aumentó a medida que aumentaba el porcentaje de sustitución de grasa animal, pero sin superar el umbral de 2 mg de MDA/kg de muestra, lo que hubiera implicado una percepción de rancidez por parte de los consumidores. En cuanto a la evaluación sensorial, los productos reformulados obtuvieron una alta aceptación general. La principal diferencia respecto a las muestras control se observó en el color de algunos productos con altos niveles de sustitución de grasa, particularmente aquellos que contenían aceite de cáñamo, debido a su tonalidad verdosa. En conclusión, el uso de emulsiones gelificadas representa una innovación que contribuye a la salud de los consumidores y al cuidado del medio ambiente al reducir el uso de grasa animal, logrando productos más saludables sin comprometer sus propiedades tecnológicas, texturales, sensoriales o de seguridad alimentaria

The future of the meat sector depends on adopting more sustainable and environmentally friendly practices, in line with institutional recommendations and the challenges posed by climate change. This transition will not only benefit the environment but will also demonstrate an industry capable of meeting the demands of today’s consumers, who increasingly prioritize food quality, safety, and nutritional value, alongside greater environmental consciousness. However, traditional formulations of meat products, which often include animal fat, carry negative nutritional The future of the meat sector depends on adopting more sustainable and environmentally friendly practices, in line with institutional recommendations and the challenges posed by climate change. This transition will not only benefit the environment but will also demonstrate an industry capable of meeting the demands of today’s consumers, who increasingly prioritize food quality, safety, and nutritional value, alongside greater environmental consciousness. However, traditional formulations of implications, as the consumption of saturated and trans fats is linked to a higher risk of cardiovascular disease, obesity, hypertension, and cancer. In response to these concerns, the food industry is exploring alternatives, such as reducing or replacing animal fats with vegetable fats to improve the lipid profile of these products. Among the most studied options are gelled emulsions, structures that combine properties of liquids and solids, generating colloidal materials with rheological properties like those of animal fat. The main objective of this thesis was to evaluate the impact of replacing animal fat with gelled emulsions made from vegetable oils (hemp, chia, flaxseed, and sesame) and pseudocereal flours (amaranth, teff, buckwheat, and white quinoa) on the chemical, physicochemical, nutritional, and sensory properties of several meat products and meat analogs. In the initial phase of the study, 40 gelled emulsions were formulated by combining each flour with each oil, as well as with 1:1 mixtures of the oils. These emulsions were then characterized and assessed for their stability after 15 days of freezing at -18°C. The most promising emulsions, particularly the combinations of amaranth and buckwheat flours with chia or hemp oils, were incorporated into meat products such as beef burgers, Frankfurters, pâté, meat products, which often include animal fat, carry negative nutritional and traditional Portuguese sausages (alheiras), replacing different proportions of animal fat (up to 100% in some cases). Additionally, a plan- based burger was developed using gelled emulsions as a fat source to enhance its technological and sensory properties.The incorporation of gelled emulsions proved to be technologically feasible, allowing a significant reduction of fat content in the reformulated products compared to traditional ones. An improvement in the lipid profile was also observed, with a decrease in saturated fatty acids and an increase in polyunsaturated fatty acids, especially α-linolenic and linoleic acids, which allowed some beef patties to be labeled as ‘high in omega 3 fatty acids’. The enhanced lipid profile also contributed to a decrease in nutritional indices, such as thrombogenic and atherogenic indices, and improved the omega 3 to omega 6 fatty acid ratio. While vegetable oil-based emulsions are generally more susceptible to oxidation, no significant differences were observed in products like Frankfurters and alheiras compared to control samples. In other products, oxidation increased as the percentage of animal fat substitution increased, but without exceeding the threshold of 2 mg MDA/kg sample, which would have implied a perception of rancidity by consumers. Sensory evaluations revealed a high level of overall acceptance for the reformulated products. The most notable difference compared to control samples was a slight alteration in the color of some products with higher fat replacement levels, especially those containing hemp oil, due to their greenish hue. In conclusion, the use of gelled emulsions represents a significant innovation that promotes consumer health and environmental sustainability by reducing the reliance on animal fats. This approach enables the production of healthier meat products without compromising their technological, textural, sensory, or food safety characteristics