Obtaining and use of sunflower hydrolyzed lecithins in oil/water (O/W) emulsions

Las lecitinas son una mezcla compleja de fosfolípidos -principalmente fosfatidilcolina (PC), fosfatidiletanolamina (PE), fosfatidilinositol (PI)-, glicolípidos, carbohidratos y aceite. Si bien las lecitinas de soja lideran el mercado, el empleo de las lecitinas de girasol podría representar una alternativa interesante dado que son un producto no GMO y poseen rangos similares en la distribución de sus fosfolípidos mayoritarios. La introducción de cambios en la concentración relativa de estos componentes, mediante procesos de hidrólisis enzimática, puede originar lecitinas modificadas de mayor funcionalidad para la manufactura de diversos productos (margarinas, productos de panadería y emulsiones alimentarias). El objetivo de este trabajo fue investigar la aplicación de lecitinas hidrolizadas de girasol como agente emulsificante en sistemas O/W. Para ello, la lecitina nativa de girasol fue sometida a una hidrólisis enzimática utilizando una fosfolipasa A2 (Lecitase 10 L, Novo Nordisk). El proceso de hidrólisis se llevó a cabo -a escala laboratorio- en un reactor termostatizado con agitación continua (50 rev/min) a 60 ºC, 5 h. Se colocaron 27 g de lecitina, 18 ml de CaCl2 0.4 M y 0,54 ml de la enzima ajustando el pH inicial a 7 y 9, respectivamente, con eliminación posterior del aceite residual (deoiling). Las lecitinas hidrolizadas fueron utilizadas en la formulación de emulsiones O/W (30:70 p/p) en un rango de concentraciones de 0,1 - 2.0% con respecto a la fase acuosa, mediante la homogeneización en Ultraturrax T25 (10.000 rpm, 1 min). Por otra parte, lecitina hidrolizada de soja (Solec K-EML, Solae Company) y lecitina nativa de girasol sin aceite, fueron utilizadas en las mismas condiciones con fines comparativos, estudiando la estabilidad de las distintas emulsiones mediante su caracterización óptica en función del tiempo con un analizador vertical de barrido (Quick Scan). Las emulsiones obtenidas con lecitinas hidrolizadas a pH 7 y 9 (LH7 y LH9) presentaron un aumento de su estabilidad hasta niveles de concentración de 0,5%, disminuyendo levemente esta capacidad –en ambos casos- entre 1 - 2%. Estas emulsiones exhibieron diferencias altamente significativas (p < 0,01) en este parámetro con respecto a las obtenidas con lecitina nativa de girasol en todas las concentraciones estudiadas. Con respecto a la lecitina hidrolizada de soja, no presentaron diferencias a niveles de concentraciones 0,1 – 0,5%, aunque ciertas diferencias se evidenciaron a mayores concentraciones. La conversión de fosfolípidos a lisofosfolípidos por hidrólisis enzimática así como el aumento del balance hidrofílico-lipofílico (HLB) serían los responsables del aumento del poder emulsificante asociado a las lecitinas hidrolizadas obtenidas frente a la lecitina nativa de girasol, lo cual les confiere una alta potencialidad como emulsificante a nivel industrial.Lecithins are a complex mixture of phospholipids – mainly phosphatidylcholine (PC), phosphatidylethanolamine (PE), phosphatidylinositol (PI)-, glycolipids, carbohydrates and oil. Although soybean lecithins are leader of the market, the use of sunflower lecithins could be an interesting alternative because they are non-GMO products and the distribution of their main phospholipids is similar to soybean lecithins. The introduction of changes in the relative concentration of these compounds by enzymatic hydrolysis, can originate modified lecithins with a high functionality, which could be used for the manufacturing of several products (margarines, bakery products, food emulsions). The aim of this work was to investigate the application of sunflower hydrolysed lecithins as emulsifying agent in O/W systems. Native Sunflower lecithin was used asa a substrate of enzymatic hydrolysis using an A2 phopholipase (Lecitase 10 L, Novo Nordisk). The hydrolysis process was carried out –at a laboratory scale- in a thermostatized reactor with continuous agitation (50 rpm) at 60 ºC, 5 h Lecithin (27 g), CaCl2 0.4 M (18 ml) and the enzyme (0.54 ml) were placed in the reactor, adjusting the initial pH to 7 (LH7) and 9 (LH9), with a subsequent elimination of residual oil (deoiling). The hydrolysed lecithins were used in the formulation of O/W emulsions (30:70 w/w) in a range of concentrations (0.1 - 2.0% with respect to the aqueous phase) with the homogenization in an Ultraturrax T25 homogenizer (10,000 rpm, 1 min). On the other hand, soybean hydrolysed lecithin (Solec K-EML, Solae Company) and native sunflower lecithin deoiled, were used in the same operative conditions, studying the stability of the different emulsions through their optical characterization time-dependent with a vertical scan analyzer (Quick Scan). The emulsions obtained with LH7 and LH9 showed an increase of their stability at 0.5%, with a slight decrease of this capacity –in both cases – between 1 – 2%. These emulsions showed highly significant differences (p &lt; 0.01) in this parameter with respect to those obtained with native sunflower lecithin in all concentrations studied. Regarding soybean hydrolysed lecithin, significant differences (p &lt; 0.01) were found at concentrations greater than 0.5% but not in the range of 0.1 – 0.5% (p &gt; 0.05).The conversion of phospholipids to lisophospholipids by enzymatic hydrolysis and the increase of the hydrophilic – lipophilic balance (HLB) would be the responsible of the high emulsifying properties of the hydrolysed lecithins with respect to the native sunflower lecithins, which gives a high potential as an emulsifier to industrial scale.Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimento