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• Odalis Toscano

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Aplicaciones de los Gelificantes en los alimentos Las sustancias capaces de formar geles se han utilizado en la producción de alimentos elaborados desde hace mucho tiempo. Entre las sustancias capaces de formar geles está el almidón y la gelatina, La gelatina, obtenida de subproductos animales, solamente forma geles a temperaturas bajas, por lo que cuando se desea que el gel se mantenga a temperatura ambiente, o incluso más elevada, debe recurrirse a otras substancias. Según la referencia que pudimos encontrar en el Buscador Google.cl (www.quiminet.com.mx/pr7/Gelatina.htm#m-mas_art), la industria alimentaria emplea los gelificantes en un sinnúmero de productos. Algunos ejemplos, para clarificar el tema: Los Gelificantes brindan a muchos alimentos elasticidad y consistencia deseada para facilitar la digestión, en los pasteles la gelatina estabiliza las cremas. Su propiedad Gelificante facilita la preparación de gelatinas de carne o verdura, que da como resultado un aspecto óptico atractivo. También en la dieta baja en calorías, la gelatina juega un importante papel, es capaz de absorber el agua, y por ello, es imprescindible para la producción de productos d tipo “Light”. L industria farmacéutica, es otro sector que aprovecha las propiedades de los gelificantes. Las capsulas de los gelificantes protegen los agentes y las vitaminas contra el aire, la luz y la humedad, impiden sensaciones irritantes de olores y sabores molestos. Además de la gelatina comestible y farmacéutica, existe la gelatina técnica que se utiliza en la industria fotográfica y en imprentas. Principales aplicaciones de los gelificantes  Gelificante Alimenticio  Dulces  Industria Cárnica y Arniceros  Productos de panadería  Productos de pastelería  Vino, Cidra y Cerveza  Elaboración de productos de pescado  Productos lácteos  Gelificante Hidrolizado  Estabilizadores  Emulsionantes  Potenciadores de sabor  Alimentos dietéticas  Reductores de sal  Floculantes  Gelificante Farmacéutico  Capsulas blandas  Capsulas duras  Pastillas  Supositorios  Sustituto de plasma de sangre

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Vitaminas

 Gelificante Fotográfico  Películas radiográficas  Películas graficas  Películas en color  Papel fotográfico negro y en color Clasificación de los Gelificante Podemos clasificar los Gelificante de acuerdo a sus características principales: Dependiendo de su comportamiento frente al agua 1. Gelificante hidrófilos o hidrogeles: Está constituido por agua, glicerina, propilenglicol u otros líquidos hidrofílicos. 2. Gelificantes hidrófobos o lipogeles: Son llamados oleogeles. Son gelificantes constituidos por parafina líquida adicionada de polietileno o por aceites grasos gelificados por anhídrido silícico coloidal o por jabones de aluminio y zinc. Los lipogeles son vehículos oleosos oclusivos, de muy diversa consistencia, que los hace aptos para el tratamiento de dermatosis crónica, por su acción emolientelubricante. Merecen especial mención dentro de este tipo de preparados los denominados Plastibases (N.R.), vehículos de consistencia de gel y reología plástica obtenidos por fusión a elevada temperatura de parafina líquida y polietileno, seguida de un enfriamiento rápido. Estos preparados presentan características muy aceptables de extensibilidad y adherencia a la piel. Según el número de fases en que están constituidos 1. Gelificantes Monofásicos: El medio líquido lo constituye una sola fase o líquidos miscibles; agua-alcohol, solución hidroalcohólica, aceite, etc. 2. Gelificantes Bifásicos: Constituidos por dos fases líquidas inmiscibles, formándose una estructura transparente con propiedades de semisólido. Ése tipo de gelificante de clasifica en 2 grupos: a) Los TOW gels b) Los TAS gels Los TOW gels son geles bifásicos micelares O / W; se presentan en forma de un sistema de cristales líquidos, transparentes, y viscosos. Son sonoros o vibrantes a la percusión, también se les denomina con el nombre de ringing gels. A estos geles se les puede incorporar sustancias tanto lipo como hidrosolubles. Esta formulación es simple en cuanto a ejecución y comprende: ◊ Uno o más emulgentes hidrófilos de elevado HLB, capaz de formar micelas. ◊ Un cosolvente que facilita la micelación del líquido.

◊ Un lípido fluido. ◊ Agua. Los TAS gels son geles transparentes basados en emulsiones de siliconas W / S (agua / silicona). Se consideran como una crema transparente de agua en siliconas, de gran aplicación cosmética. Modus operandi: Mezclar la fase acuosa sobre la fase oleosa lentamente y con agitación. Se elaboran en frío. A esta formulación pueden incorporarse diversas sustancias como clorhidrato de aluminio, filtros solares. Se aplican cuando hay que formular geles hidrorrepelentes. c.

Clasificación de los geles por su viscosidad ― Geles fluidos ― Geles semisólidos ― Geles sólidos (formulación de los sticks desodorantes y colonias sólidas)

d.

Clasificación de los geles por su estructura

Pueden ser geles elásticos y no elásticos. ·

Geles elásticos

Un gel típico elástico es el de gelatina, se obtiene por enfriamiento del sol liófilo que resulta cuando se calienta esta sustancia con agua. Otros soles dan geles elásticos, por ejemplo: agar, almidón, pectina, siempre que no sean demasiado diluidos. El gel elástico por hidratación se regenera. Cuando un gel elástico ha tomado mucho líquido, por ejemplo agua, de la fase vapor, todavía puede adsorber cantidades considerables cuando se lo coloca en el líquido, aumentando notablemente el volumen del gel; este fenómeno se llama imbibición o hinchamiento o sweeling. El pasaje de GEL a SOL y de SOL a GEL es gradual para los geles elásticos. Imbibición y Sinéresis Imbibición: es la capacidad de adsorber líquido. El disolvente penetra en la matriz del gel y aumenta su volumen. Sinéresis: el líquido intersticial es expulsado quedando en la superficie del gel y el sistema se contrae. Geles no elástico El gel no elástico más conocido es el del ácido silícico o gel de sílice. Se obtiene

mezclando soluciones de silicato de sodio con ácido clorhídrico en concentraciones apropiadas. Un gel no elástico (sílice) se hace vítreo o se pulveriza y pierde su elasticidad por secado. Los geles no elásticos no tienen imbibición o hinchamiento, pueden tomar líquido sin cambio de volumen. e.

f.

Clasificación en función del origen y / o naturaleza de los polímeros ( Ver cuadro de Agentes Espesantes en Coloides Hidrofílicos. Parte I Dispersiones Coloidales. Coloides)

En función de la naturaleza de la fase interna

Inorgánicos: ·

como el magma de bentonita

Orgánicos:

g.

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Naturales: como la goma arábiga y la gelatina

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Sintéticos: como la carboximetílcelulosa sódica e hidroxipropílcelulosa

Clasificación según su estructura química

POLÍMEROS GELIFICANTES SEGÚN SUS CARACTERÍSTICAS

ELECTROQUÍMICAS, REOLÓGICAS, SOLUBILIDAD Y VISCOSIDAD

TIPO COMPORTAMI SOLUBLIDAD VISCOSIDAD PROD ELECTROQUÍ ENTO UCTO MICO REOLÓGICO Ani Catió No Tixot Pseu Dila- Acei- Agua Agua Baja Me- Alta ó iónic ró- do te calie Fría dia nic nico o nte tante o pico plásti co Goma arábig a

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Deriva dos TIPO COMPORTAMI ELECTROQUÍ ENTO MICO REOLÓGICO SOLUBILIDAD VISCOSIDAD PROD UCTO Ani Catió No Tixot Pseu Dila- Acei Agua Agua Baja Me- Alta ó iónic ró- do tante fría dia nic nico o pico plásti te Calie o co nte Pectin a Goma agaragar Carrag enatos Algina tos Caseín a Gelati na Etilcel ulosa Etilme tílcelulosa. Etilhid roxietílcel ulosa.

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sulfato Na Alcoh ol polivi nílico Polivi nilpirr olidon a Carbo pol Acrilat os

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Bento nita

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Veegum

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El término gel es amplio e incluye semisólidos de diversas características. La USP los define como semisólidos, que pueden ser suspensiones de pequeñas partículas inorgánicas, o grandes moléculas orgánicas interpenetradas por un líquido. Si las partículas son inorgánicas, constituyen un sistema de dos fases, una suspensión. En los geles formados por moléculas orgánicas, las macromoléculas están disueltas, formando cadenas flexibles arrolladas aleatoriamente. A nivel macromolecular, constituyen una única fase, pero debido a su gran tamaño, se consideran sistemas de dos fases: el polímero coloidal y el disolvente. Elaboración de Geles La elaboración de geles no implica dificultad alguna, sin embargo según el dispositivo empleado puede incorporarse aire con facilidad perdiendo en gran medida la transparencia. En la oficina de farmacia su preparación requiere tiempo para la imbibición del polímero gelificante. Si se trabaja con un turbo agitador este tiempo es breve y la incorporación de aire mínima. En la industria se trabaja en recipientes al vacío o mediante desaireación posterior. Formulación de Geles Se debe tener en cuenta las características fisicoquímicas y farmacológicas del principio activo, a los que estará supeditado el vehículo excipiente. Los módulos a considerar en la formulación de un gel son: ― Líquido a gelificar --- Polímero gelificante ― Base neutralizante o acidificante en el caso que la gelificación dependa del pH Incorporación del principio activo La incorporación del principio activo por lo general, se efectúa por disolución en el medio líquido, previamente a la incorporación de la base gelificante. Cuando por las características del principio activo no permitan incorporarlo inicialmente, se añade sobre el gel, una vez obtenido, mediante agitación. Incorporación de principios activos insolubles en agua: ·

Disolver en un medio hidroalcohólico y posteriormente gelificar.

·

Elaborar el gel en agua y añadir el principio activo disuelto en el alcohol, considerando el grado alcohólico final para evitar la coagulación del polímero.

Las sustancias ácidas deben ser previamente neutralizadas para ser incorporadas a un gel de Carbomer para que no pierda su viscosidad. Incorporación de principios activos solubles sólo en aceite: Se solubiliza el principio activo en aceite y se añade al gel, ya que los geles acuosos, de elevada viscosidad, lo admiten a concentraciones moderadas, dispersándose en el gel formando emulsiones libres o privadas de emulgente, donde el polímero gelificante actúa como coloide protector. Ensayo de Geles Para geles medicamentosos se realizan ensayos de identificación y valoración del principio activo. Los ensayos más importantes en geles son los estudios reológicos (determinación de la viscosidad a distintas fuerzas de corte), es un parámetro muy importante, se evalúa la viscosidad con viscosímetros adecuados y luego se realizan los reogramas.

Estabilidad de Geles Los factores desencadenantes de la inestabilidad de un gel son: temperatura, cambios de pH, agitación violenta y electrólitos. Los geles con el tiempo pierden su condición de tal y su estructura puede llegar a romperse. La estabilidad de un gel también depende de su correcta formulación. Incompatibilidades En la elaboración de geles se pueden presentar incompatibilidades de la forma farmacéutica y otras específicas del polímero utilizado. A continuación, se dan como ejemplo algunas características de los gelificantes más usados. Goma Arábiga Incompatibilidades Alcohol, adrenalina, amidopirina, bismuto, subnitrato, bórax, cresol, eugenol, sales férricas (cloruro férrico), morfina, fenol, fisostigmina (eserina), taninos, timol, silicato sódico, vainillina, subacetato de plomo y jabones. Las soluciones de goma arábiga poseen carga negativa, y pueden formar coacervatos con la gelatina y otras sustancias.

PH Solución acuosa al 5% = 4.5 – 5.0

Carboximetílcelulosa (CMC) Carboximetílcelulosa sódica (CMC- Na)

Incompatibilidades Las dispersiones son incompatibles con ácidos fuertes y sales solubles de hierro, aluminio, mercurio y cinc. PH La solución en agua al 1% tiene un pH = 6.5 – 8.5 Esterilización

La esterilización del polvo seco como de las soluciones acuosas, produce un descenso de la viscosidad. La irradiación de las soluciones también provoca el mismo fenómeno. Metílcelulosa Incompatibilidades Clorocresol, cloruro de mercurio, fenol, resorcinol, ácido tánico, nitrato de plata, cloruro de cetilpiridinio, ácido p-hidroxibenzoico, ácido p-amino benzoico, metil phidroxibenzoato, propil p-hidroxibenzoato, butil p-hidroxibenzoato. Concentraciones elevadas de electrólitos incrementan la viscosidad debido al salting out de la MC. A concentraciones muy elevadas de electrólitos, la MC puede precipitar completamente formando un gel compacto. PH Las soluciones son estables en el rango pH = 2 – 12 Temperatura Calentada una solución de MC a 60º C, o más, dependiendo de la concentración y de su grado de polimerización, la solución se enturbia y precipita. Este precipitado por lo general se redisuelve al enfriar.

Hidroxietilcelulosa PH En solución acuosa al 1% = 6.0 – 8.5 Estabilidad Variaciones de pH de 2 – 12 tienen incidencia en la viscosidad de sus soluciones. Carbopol ® ( Carbomer ) Incompatibilidades Es incompatible con fenol, polímeros catiónicos, ácidos fuertes y electrólitos a elevada concentración. pH Solución al 1% = 3 aproximadamente Estabilidad Las dispersiones mantienen su viscosidad durante largos períodos de tiempo a temperatura ambiente o a elevadas temperaturas si están protegidas de la luz o con adición de un antioxidante. Gelatina pH En solución acuosa 1% a 25º C = 3.8 – 7.4 Estabilidad Puede despolimerizarse lentamente en soluciones acuosas a temperatura próxima 50º C.