Monocapas de ácidos grasos. III. Ácidos paimítico, láurico y oleíco sobre disoluciones acuosas que contienen solutos con grupos funcionales alcohólicos.

Vol. 42 Fase. 5 (1991), 339-348 339 Monocapas de ácidos g asos. III. Ácidos paimí ico, láu ico y oleíco sob e disoluciones acuosas que con ienen solu os con g upos uncionales alcohólicos. Po J. M. Rod íguez Pa ino, J. de la Fuen e Fe ia y O. Gómez He e a. Depa amen o de Ingenie ía Química. Facul ad de Química. Uni e sidad de Se illa. 01. P o . Ga cía González, s/n. 41012 - SEVILLA (España). Fax: 462 49 52. RESUMEN Monocapas de ácidos g asos. III. Ácidos palmí ico, láu ico y oleico sob e disoluciones acuosas que con ienen solu os con g upos uncionales alcohólicos. Se ha es udiado la in luencia que eje cen la longi ud y la insa u ación de la cadena acílica sob e las ca ac e ís icas de las monocapas de ácidos g asos espa cidas sob e medios acuosos que con ienen e anol, glice ina, glucosa o saca osa, u ilizando una balanza de supe icie de ipo Langmui . La es abilidad de la monocapa es unción de la longi ud de la cadena acílica y de la p esencia de insa u ación. En gene al, los mismos ac o es que disminuyen la es abilidad de la monocapa pueden a o ece las ansiciones iiacia con igu aciones con es uc u as más expandidas. PALABRAS-CLAVE: Balanza de supe icie - Disolución acuosa de moléculas hid ox licas - Láu ico (ácido) - Oleico (ácido) - Palmí ico (ácido). SUMMARY Monolaye s o a y acids. III. Palmi ic, Lau ie and Oleic Acids on aqueous solu ions con ainig solu es wi li alcoho- lic unc ional g oups. Tiie in luence exe ed by he leng h o he insa u a ion o acyl chain on cha ac e is ics o a y acid monolaye s sp ead on aqueous solu ions con aining e hanol, glyce ol, glucose o suc ose, is s udied using a Langmui ype su ace balance. The monolaye s abili y is unc ion o acyl chain leng h and p esence o insa u a ion. Gene ally, he ac o s dec easing monolaye s abili y can help ans o ma ions owa ds con igu- a ions wi h mo e expanded s uc u es. KEY-WORDS: Aqueous solu ion o hyd oxy lie molecules - Lau ie (acid) - Oleic (acid) - Palmi ic (acid) - Su ace balance. 1. INTRODUCCIÓN En las aplicaciones indus iales de los adi i os alimen a ios u ilizados como emulsionan es o es- abilizado es de in e ases, las ca ac e ís icas de las monocapas o madas en la in e ase ai e-medio acuoso poseen un in e és p ác ico de i ado de su in luencia sob e la es abilidad y p opiedades de espumas y emulsiones (1-4), o sob e alguna de las e apas de p ocesado o aplicación de de e mi- nados alimen os (5) (6). Además de la a iación que se p oduce en las p opiedades ísicas del sis ema monocapa-sub a- se, al a ia los componen es de la iji ima y su concen ación (7) (8) exis e o o ac o no de menos impo ancia que incide sob e la disposición de las moléculas en la monocapa; dicho ac o es el ipo de in e acción que exis a en e las moléculas de lípidos y en e ellas y la sub ase. Pa a una monocapa de un lípido insoluble un análisis gene al de las ue zas supe iciales debe conside a las in e acciones lípido-lípido y iípido- sub ase. Los mé odos clásicos pa a e alua es as ue zas en sis emas condensados han consis ido en la medida de las ene gías in e nas del sis ema. No obs an e, la baja p esión de apo de la mayo ía de los lípidos que o man monocapas condensa- das in oduce una limi ación p ác ica en la medida di ec a de la ene gía in e na (9), aunque se han desa ollado di e sos mé odos al e na i os (10) (11). Uno de es os mé odos (11) u iliza el hecho de que pa a se ies homologas de compues os ali á icos no males exis e una cons an e, indepen- dien e de la na u aleza del g upo pola , que con empla el inc emen o de la ene gía lib e con la comp esión de la monocapa cuando aumen a la longi ud de la cadena hid oca bonada. Es e esul- ado es consis en e con el p incipio de Langmui de independencia de la acción supe icial (12) (13). Según es e p incipio las monocapas condensadas pueden conside a se cons i uidas de dos pa es: la pa e supe io co espondien e a la cadena hi- d oca bonada, que se compo a como una ase sepa ada con una ene gía in e na ca ac e ís ica, y el dominio del g upo pola que ambién con ibuye independien emen e a la p esión supe icial de la monocapa. (c) Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas Licencia C ea i e Commons 3.0 España (by-nc) h p://g asasyacei es. e is as.csic.es 340 G asas y Acei es Las ue zas in e molecula es que ac úan en una monocapa se pueden inclui en alguna de las si- guien es ca ego ías: a) In e acciones de la go alcance en e las cabezas pola es; b) In e accio- nes de co o alcance en e los á omos de ca bono de las cadenas hid oca bonadas si uados a mayo dis ancia del g upo pola ; c) A acciones de la go alcance o in e acciones de Van de Waals en e las cadenas; d) in e acciones de la go alcance en e las cadenas enden es a in oduci un deso den en el sis ema. De hecho, se han p opues o una se ie de modelos eó icos pa a explica las es uc u as de las monocapas según las in e acciones en e las moléculas (14-19). Es os modelos es án basa- dos en la impo ancia ela i a de las ue zas in e - molecula es an es ci adas, de las cuales las in e- acciones de Van de Waals es án con empladas en odos. El e ec o de la longi ud de la cadena se ha incluido sólo en con adas ocasiones, aunque Ma ceija (20) y Caillé (14) (21) han in es igado su impo ancia en unción de la dependencia en e el pun o de usión del lípido y el ipo de cadena hid oca bonada. Recien emen e, PekaIskI (22) ha p opues o un modelo en el cual de e mina la elación en e los e ec os de la longi ud de la cadena hid oca bonada de un lípido sob e el diag ama de ases, conside ando la In e ención de las cua o in e acciones ci adas. Según las expe iencias e ec uadas en balanza de supe icie, de las que es os es udios iniciales sob e ácidos g asos (23) (24) pueden se i de e e encia pa a el es udio de sis emas más complejos y de mayo in e és indus ial, como los cons i uidos po los monoglicé idos y es e es de los p opios ácidos g asos con policies, las ca ac- e ís icas de es as monocapas se esumen en la es uc u a que adop an las moléculas que las cons i uyen y en su solubilidad en el medio acuo- so, según las condiciones de ealización del p oceso. El obje i o del p esen e abajo se cen a en el es udio de la in luencia de la longi ud de la cadena hid oca bonada y de la p esencia de insa u ación en la misma sob e las ca ac e ís icas de las monocapas. 2. MATERIALES Y MÉTODO Las iso e mas (cu as p esión de espa cimien- o, TC, en e al á ea po molécula. A) se han ob enido en una balanza de supe icie come cial ipo Langmui , equipada con un sis ema de medida con inuo y egis ado . La empe a u a de la bandeja que con iene la monocapa y la sub ase se man- iene cons an e du an e cada ope ación median e la ci culación de agua desde un e mos a o, con una sensibilidad en el con ol de empe a u a de ±0,01-0,03°C. La o ma de ope a se ha desc i o en un abajo an e io (23). Los p oduc os usados son de calidad analí ica y no han sido some idos a pu i icación pos e io : ácido palmí ico (Me ck, Ca . 800508), ácido laú ico (Me ck, Ca . 805333), ácido oleico (Reagen e, BDH), e anol (Me ck, Ca . 971), glice ina (Me ck, Ca . 4093), glucosa (Me ck, Ca . 8346), saca osa (Me ck, Ca . 7654). El agua ue pu i icada median- e una unidad de il ación Millipo e (Mille Q™). Los lípidos ue on espa cidos sob e la sub ase p e ia disolución en benceno (Me ck, Ca . 1783). La al a de ac i idad supe icial de los componen- es de la sub ase y del benceno usado se ha comp obado expe imen almen e. 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 3.1. Monocapas de ácido palmí ico. Monocapas de ácido palmí ico espa cidas sob e agua desionizada. Las expe iencias e e idas al ácido palmí ico como cons i uyen e de la monocapa se inician es- pa ciendo el lípido sob e agua desionizada. Los esul ados ob enidos al a ia la empe a u a del sis ema se ep esen an en la igu a 1. De es as expe iencias se deduce lo siguien e: • 1 c: 60 50 40 30 20 10 0 - - 7 6 * ^ V ^ NX ^ . 1 *^- 1 . 1 1 0.1 0.2 0.3 ®-* A (i«^/«>léc.) Figu a 1 Iso e mas de comp esión p esión supe icial-á ea po mo- lécula de ácido palmí ico espa cido sob e agua desioni- zada. Tempe a u as. 1: 5°C, 2: 10-15°C, 3: 20°C, 4: 25°C, 5: 30°C, 6: 35°C, 7: 40°C. * A la meno empe a u a de ope ación (5°C), la iso e ma egis ada mues a la exis en- (c) Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas Licencia C ea i e Commons 3.0 España (by-nc) h p://g asasyacei es. e is as.csic.es Vol. 42 Fase. 5 (1991) 341 cia de una ansición en la es uc u a de la monocapa de ipo líquido condensado*;^ sólido. Es a ansición se p oduce a la p esión de 23,4 mN/m y el alo del á ea molecula , que se deduce po la p olonga- ción del segmen o ca ac e ís ico de la es uc u a sólida de la monocapa, es de 0,244 nm^/molécula. * Al inc emen a se la empe a u a po enci- ma de los 5°C se obse an dos hechos que epe cu en de o ma dis in a sob e las es- uc u as que adop an las moléculas de la monocapa: ** En el in e alo comp endido en e 10°C y 20°C la monocapa adquie e una es uc u a de líquido condensado si bien, como consecuencia posiblemen e de la disolución del lípido en la sub ase, las iso e mas egis adas no mues an una incidencia signi ica i a de la a iable independien e sob e la solici ud de á ea po las molécu- las, aunque sí es obse able una disminu- ción de la p esión de colapso de la mono- capa con el ci ado inc emen o de la em- pe a u a. ** En el in e alo comp endido en e 30°C y 40°C, la monocapa p ísee las es uc u as de líquido condensado y de líquido expan- dido en unción del alo de la p esión de comp esión, es la ípica es uc u a in e me- dia (!) de inida po Ha kins (25). Aunque la monocapa man iene es a es uc u a expan- dida, la p esión de colapso se inc emen a al aumen a la empe a u a, una ca ac e- ís ica in e sa a la obse ada a empe a- u as in e io es. Además, al aumen a el alo de es a a iable se p oduce una aslación de las iso e mas egis adas hacia meno es solici udes de á ea, un hecho cuya jus i icación más cohe en e ha de a ibui - se al inc emen o de la solubilidad de las moléculas de la monocapa en el sen ido de las empe a u as c ecien es, según las a- zones expues as en a ículos an e io es (23) (24). Monocapas de ácido palmí ico espa cidas sob e disolución acuosa de e anol Las monocapas espa cidas sob e una disolu- ción de e anol a 0,5 mol/L como sub ase ( igu a 2) poseen una es uc u a sólida, independien emen- e de la empe a u a de ope ación. No obs an e, la p esión de colapso aumen a sensiblemen e con el inc emen o de la a iable adqui iendo unos alo es, a las mayo es empe a u as, supe io es a los obse ados con el mismo lípido espa cido sob e agua desionizada. Además, la solubilidad de la monocapa se inc emen a al aumen a la empe a- u a en mayo p opo ción como consecuencia de la p esencia de e anol en la sub ase. Véase que el á ea po molécula ob enida po ex apolación de cada iso e ma se educe en un po cen aje que supe a el 70% al modi ica se la empe a u a desde 5°C has a 40°C ( abla I). Los esul ados ob enidos pueden se explicados en unción de la exis encia de in e acciones en la cadena hid oca bonada, que se aduce en la p esencia de ue es epulsiones en la monocapa como pa a man ene la es uc u a sólida independien emen e de la empe a u a (26), e in e acciones en e el g upo pola del lípido y las moléculas supe iciales de la disolución alcohóli- ca, que se aduce en una modi icación de la solubilidad del mismo con la empe a u a (27-29). I 60 50 40 30 20 10 0 • U m • • W • uWWW s^ , . , 1 0.1 0.2 0.3 0.4 k{m m é a Figu a 2 Iso e mas de comp esión p esión supe icial-á ea po molé- cula de ácido palmí ico espa cido sob e disolución acuosa de e anol a 0.5 mol/L. Tempe a u as. 1: 5°C, 2: 10°C, 3: 15°C, 4: 20°C, 5: 25°C. 6: 30°C, 7: 35°C. 8: 40°C. Tabla I P esión de colapso y á ea lími e en unción de la em- pe a u a pa a monocapas de ácido palmí ico sob e disolución de e anol a 0,5 mol/L. T CO 5 10 I 15 20 25 30 35 40 w^ (mN/in) 28'0 36'2 52'4 54*0 53*5 54*0 55'7 55'5 A^^^ (nmVmoléc.) 0*206 0'200 0*180 - 0*145 0*116 0*091 0*096 0*055 (c) Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas Licencia C ea i e Commons 3.0 España (by-nc) h p://g asasyacei es. e is as.csic.es 342 G asas y Acei es Monocapas de ácido palmí ico espa cidas sob e disolución acuosa de glice ina En la igu a 3 se ep esen an las iso e mas egis adas co espondien es a las comp esiones de monocapas de ácido palmí ico espa cidas sob e una disolución acuosa de glice ina a 0,3 mol/L como sub ase. Desde un pun o de is a cuali a i o puede a i ma se que, como consecuencia de la p esencia de las moléculas de glice ina en la sub ase, la a iación de la empe a u a del sis ema eje ce una in luencia sob e las in e acciones de las cadenas hid oca bonadas del lípido en e sí que es signi ica i amen e supe io a su incidencia sob e la es abilidad de la monocapa. En e ec o, a pa i de los esul ados ob enidos se deduce la exis en- cia de un polimo ismo, unción de la empe a u a de ope ación, que se mani ies a en la adopción, po las moléculas que cons i uyen la monocapa, de una es uc u a líquido condensado que se ans o ma en sólida as la comp esión, a las meno es empe a u as (5-10°C). A empe a u as supe io es las moléculas de la monocapa adquie- en una con igu ación de líquido expandido, que se po encia al aumen a la empe a u a. Además, la unción exis en e en e la p esión de colapso de la monocapa y la empe a u a es dec ecien e en el in e alo es udiado, según se expone en la abla II. Es os esul ados pueden se la consecuencia de la exis encia de una ines abilidad de la mono- capa po disolución de la misma en la sub ase. Como es sabido, una educción de las ue zas de cohesión de Van de Waals en e las moléculas de la monocapa suele aduci se en un descenso de la p esión de colapso (8) (30) e, incluso, condicio- na la p opia exis encia de la monocapa (8). Así pues, la expansión que se p oduce en la es uc- u a de la monocapa al aumen a la empe a u a no se mani ies a en un inc emen o pa alelo de la solici ud de á ea molecula como consecuencia de la exis encia de una cie a solubilidad del lípido en la sub ase, lo que jus i ica que las dis in as iso e - mas egis adas es én si uadas en el diag ama %- A de la igu a 3 en una banda es echa. Tabla II P esión de colapso de monocapas de ácido palmí ico espa cidas sob e disoluciones acuosa de glice ina a 0,3 mol/L. T (• 5 10 15 20 25 30 35 40 C) TT^ (mN/m) 5V5 57'5 50 47'6 43 33'7 36*5 39'5 Monocapas de ácido palmí ico espa cidas sob e disolución acuosa de glucosa I 60 50 40 30 20 10 0 • 6 __l M A A^ •M ^^^^ *-^ 1 1 ^ ^'ii^ j _J 0.1 0.2 0.3 0.4 A (m /m éc.) Figu a 3 Iso e mas de comp esión p esión supe icial-á ea po mo- lécula de ácido palmí ico espa cido sob e disolución acuosa de glice ina a 0.3 mol/L. Tempe a u as. 1: 5-10°C, 2: 15°C, 3: 20-25°C, 4: 30°C, 5: 35°C, 6: 40°C. Las monocapas de ácido palmí ico espa cido sob e unadisolución acuosadeglucosaaO,1 mol/L p esen an una es uc u a cla amen e expandida, según se mues a en la igu a 4. Es a es uc u a expandida se mani ies a incluso a alo es ele a- dos de la p esión de comp esión, de 40 mN/m a la empe a u a de 25°C, en las expe iencias ea- lizadas con es e sis ema. Desde o o pun o de is a, el inc emen o espe able en la expansión de las moléculas de la monocapa po aumen o de la empe a u a se compensa p ác icamen e po el aumen o de la solubilidad de las mismas. Como ca ac e ís ica undamen al de es as monocapas puede des aca se su baja comp esibilidad, [-(1/A) (d7c/dA)], independien emen e del alo de la empe a u a de ope ación o de la p esión eje cida sob e las moléculas que la cons i uyen. (c) Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas Licencia C ea i e Commons 3.0 España (by-nc) h p://g asasyacei es. e is as.csic.es Vol. 42 Fase. 5 (1991) 343 0.1 0.2 0.3 0.4 A (m'^/wléc.) Figu a 4. Iso e mas de comp esión p esión supe icial-á ea po molécula de ácido palmí ico espa cido sob e disolu- ción acuosa de glucosa a 0.1 mol/L. Tempe a u as. 1: 5°C, 2: 10°C, 3: 20°C, 4: 25°C. Discusión global Una discusión global de los esul ados ob eni- dos con monocapas de ácido palmí ico se puede esumi en los siguien es pun os: * La empe a u a y la composición de la sub ase eje cen una in luencia decisi a sob e la es uc u a de la monocapa: ** Un aumen o de empe a u a p oduce una expansión en la es uc u a de la monocapa, ma- ni es ándose ansiciones has a los es ados gaseo- so o líquido expandido, según sea el solu o de las disoluciones u ilizadas como sub ases. Es as an- siciones siguen el o den indicado en la abla IM. Tabla III In e dependencia en e la es uc u a de monocapas de ácido palmí ico y la empe a u a, en unción de la composición de la sub ase. ESTRUCTURA: DISOLUCIÓN LA SUBFASE AUMENTO DE TEMPERATURA > SOLIDO --— LIQUIDO -—. LIQUIDO —J c- GASEOSA CONDENSADO EXPANDIDO DE <- AGUA DESIONIZADA -> <- ETAN0L-> < GLICERINA ^> < GLUCOSA > Las monocapas espa cidas sob e e anol cons i uyen una excepción del compo a- mien o ci ado p e iamen e, obse ándose la pe sis encia de la es uc u a sólida inde- pendien emen e de la empe a u a del sis ema. ** En las monocapas con es uc u as sólida o de líquido condensado, un aumen o de empe a u a p oduce un inc emen o en el alo de la p esión de colapso. En las monocapas con es uc u as de líquido expandido o gaseosa se obse a el enó- meno in e so, excep o en el sis ema con sub ase de agua desionizada en el cual la solubilidad de la monocapa .juega un papel undamen al a las empe a u as medias y ele adas. * La empe a u a y la composición de la sub- ase eje cen una in luencia desigual sob e la solubilidad de la monocapa: ** En gene al, un aumen o de empe a u a p oduce un inc emen o de la solubilidad de la monocapa que es cuan i a i amen e más impo an e a alo es de la a iable supe- io es a 20°C. ** En unción de los desplazamien os de las iso e mas egis adas, como consecuencia del aumen o dé empe a u a, hacia meno- es solici udes de á eas, un enómeno que se ha asociado a la exis encia de disolu- ción de moléculas de la monocapa, la com- posición de la sub ase educe la solubili- dad de la misma en el siguien e o den: Hp > ETANOL > GLICERINA > GLUCOSA 3.2. MONOCAPAS DE ÁCIDO LÁURICO El ácido láu ico es el que posee la cadena hi- d oca bonada lineal con meno núme o de á omos de ca bono de odos los es udiados en la misma se ie homologa. Ello aconseja cen a la a ención de las expe iencias en la es abilidad de la mono- capa y, en e ec o, a pa i de los es udios p e ios ealizados con es e lípido, se ha c eído con enien- e e ec ua su espa cimien o a la meno empe a- u a de ope ación (5°C). Monocapas de ácido láu ico espa cidas sob e agua desionizada Las expe iencias ealizadas con el ácido láu- ico espa cido sob e agua desionizada se esu- men en la igu a 5. Las comp esiones de la monocapa a la empe a u a de 5°C se epi en es eces, p oduciéndose una aslación de las iso e - (c) Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas Licencia C ea i e Commons 3.0 España (by-nc) h p://g asasyacei es. e is as.csic.es 344 G asas y Acei es mas hacia la zona de meno es eque imien os de á ea po molécula. Es e hecho pod ía se a ibuido a la exis encia de un p oceso de disolución de la monocapa; sin emba go, las iso e mas egis adas poseen dos ca ac e ís icas cuyos e ec os se pod ían con adeci con la posible pé dida de moléculas de solu o desde la supe icie: la monocapa se hace menos expandida y la p esión de colapso dismi- nuye al epe i se las comp esiones. Es os son dos enómenos que es án di ec amen e elacionados con las in e acciones en e las cadenas hid oca - bonadas y en e el g upo pola y las moléculas su- pe iciales de la sub ase (8). Es posible, no obs an e, que as la p ime a comp esión se haya p oducido el colapso de la monocapa y que las di e encias en e las iso e mas co espondien es a comp esiones sucesi as sean debidas a un p oce- so de elajación has a la adopción, po las molé- culas que cons i uyen la monocapa, de una es uc- u a es able con una " educción" ic icia del á ea molecula (8). 1 60 50 40 30 20 10 0 1 k A 1 = i k.! 0.1 0.2 0.3 0.4 A (m^/aoléc.) Figu a 5 Iso e mas de comp esión p esión supe icial-á ea po molécula de ácido láunco^ espa cido sob e agua des- ionizada. Tempe a u as. 1: 5°C (1.^ comp esión), 2: 5°C (2.^ comp esión), 3: 5°C (3.^ comp esión), 4: 20°C (1.^ comp esión), 5: 20°C (2.^ comp esión), 6: 40°C. Las iso e mas egis adas a la empe a u a de 20°C pa ecen con i ma la ausencia de disolución signi ica i a de la monocapa a la empe a u a de 5°C. En e ec o, éase que a la empe a u a de 20°C la monocapa posee la misma es uc u a de líquido condensado, pe o con mayo es eque imien- os de á ea po molécula. Además, esul a in e e- san e des aca que du an e la comp esión no se egis a la ípica in lexión ca ac e ís ica del colap- so en o os lípidos (8) sino que, supe ado el alo de 50 mN/m, la p esión se hace independien e del á ea po molécula de la monocapa. Pa a p o undiza en es os pun os se ealizan dis in os ensayos, man eniéndose cons an e la em- pe a u a en 20°C. * Se e ec úa un ensayo comple o de comp e- sión pe o man eniéndose es á ica la ba e- a mó il, du an e un pe íodo de un minu o, en las posiciones co espondien es a un núme o pa de nanome es cuad ados/ molécula en el alo del á ea ocupada po las moléculas de la monocapa. Cada ez que se de iene la ba e a mó il se p oduce un descenso en el alo de la p esión (K') que depende de la solici ud de á ea po las moléculas de la monocapa, según se indica en la abla IV. Es e descenso en el alo de la p esión, que es dis in o al que ca ac e- iza la llegada al pun o de colapso ya que al einicia la expe iencia el sis ema uel e a la misma posición de pa ida (8), pa ece indica que, si se ha p oducido un colapso p e io a la empe a u a de 5°C, la nue a es uc u a adqui ida po la monocapa es es able al menos du an e el pe íodo co es- pondien e a las expe iencias ealizadas. Es a iso e ma (cu a 4 en la igu a) se di e encia de la egis ada con una comp esión con- inua de la monocapa po posee una meno pendien e (cu a 5 en la igu a). Es deci , las moléculas que la cons i uyen adquie en una con igu ación más expandida. Tabla IV A (n a^/moléc) 0'24 0'26 0*28 0'30 0'32 0'34 0*36 0*38 0*40 n* (mN/m) 7'35 1 7'25 7'25 6'5 5*0 3'4 2'5 1'25 0*5 Una pos e io comp esión con un alo de la elocidad de a ance de la ba e a mó il mi ad del ijado en expe iencias an e io es (1'15 cm/min), conduce a un egis o que se iden i ica con la exis encia de una es- (c) Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas Licencia C ea i e Commons 3.0 España (by-nc) h p://g asasyacei es. e is as.csic.es Vol. 42 Fase. 5 (1991) 345 uc u a lige amen e más expandida de las moléculas de la monocapa: los alo es del á ea molecula co espondien es a las elocidades de 3'3 y 1'15 cm/min y a la p esión de 50mN/m son 0'244 y 0'23 nm^/ moléc, espec i amen e. A la empe a u a de 40°C se ealiza una p i- me a comp esión de la monocapa deduciéndose de la iso e ma co espondien e una es uc u a en las moléculas más expandida y con mayo es eque imien os de á ea, si se la compa a con los egis os a empe a u as in e io es. Al igual que a es as empe a u as, una ez supe ado el alo de 52 mN/m, la p esión es independien e del á ea ocupada po las moléculas de la monocapa y la iso e ma egis ada se hace ho izon al en el in e - alo comp endido en e 0,24 y 0,05 nm^/moléc. Finalmen e, y a la misma empe a u a de 40°C, se p ocede a la ealización de dis in as comp e- siones a p esión cons an e, ijándose los alo es de la a iable en dis in os po cen ajes de su alo máximo o al ca ac e ís ico pa a cada sis ema. Los esul ados ob enidos se esumen en la Tabla V. Como es usual en expe iencias con monocapas, las moléculas de es as adquie en con igu aciones más condensadas al aumen a la p esión supe i- cial. Tabla V Solici ud de á ea po molécula a 40°C co espondien e a una monocapa de ácido láu ico espa cida sob e agua desionizada, en expe iencias ealizadas a p esión cons- an e. P esión : seleccionada (%P) 30 50 60 80 90 100 P esión egis ada (inN/iD) 18'5 29*5 35-75 47*75 53 "75 59'75 P esión o al equi alen e (mN/m) 61*6 59*0 59'6 59*7 59'7 59*75 w = 59*9 Solici ud de á ea (nn^/moléc.) 0*157 0*146 0*146 0*142 0*133 0*045 Monocapas de ácido láu ico espa cidas sob e disolución acuosa de ácido cí ico Las expe iencias p e ias ealizadas con ácido láu ico espa cido sob e disoluciones acuosas de e anol y glice ina mues an la al a de es abilidad de las monocapas, de i ada p esumiblemen e de la exis encia de disolución de la misma, lo cual di icul a ex ao dina iamen e abo da su es udio. Se ha c eído con enien e comple a el es udio con es e lípido ealizando una se ie de expe iencias espa - ciendo el lípido sob e una disolución acida, que impida su ionización en la in e ase. Como al se han u ilizado una disolución acuosa de ácido cí ico a 0,1 mol/L. Los esul ados ob enidos, a la em- pe a u a de 5°C, se ep esen an en la igu a 6. Como ca ac e ís icas undamen ales de la mono- capa se pueden des aca la p ác ica ausencia de di usión desde la in e ase (las cu as egis adas as epe idas comp esiones son esencialmen e las mismas) y la baja comp esibilidad de la monoca- pa. Véase que, incluso a bajas empe a u as, las moléculas de la monocapa adquie en una es uc- u a al amen e expandida (p ác icamen e coinciden- e con una es uc u a gaseosa) y con un alo de la p esión de colapso de 42 mN/m, ap oximada- men e. 60 50 40 30 20 10 0 ^"^^^^^• c^ 0.1 0.2 0.3 0.4 A (nsVaBléc.) Figu a 6 Iso e mas de comp esión p esión supe icial-á ea po molécula de ácido láu ico espa cido sob e disolución acuosa de ácido cí ico a 0.1 mol/L. Tempe a u a: 5°G (nume adas po o den de com- p esión). 3.3. l /lonocapas de ácido oíeico El ácido oleico se di e encia de los es udia- do p e iamen e po la p esencia de un doble enlace en la cadena hid oca bonada, lo cual puede al e- a signi ica i amen e las in e acciones en e las mismas. Monocapas de ácido oleico espa cidas sob e agua desionizada Las expe iencias ealizadas con ácido olei- co sob e agua desionizada, cuyos esul ados se esumen en la ep esen ación de la igu a 7, se (c) Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas Licencia C ea i e Commons 3.0 España (by-nc) h p://g asasyacei es. e is as.csic.es 346 G asas y Acei es inician espa ciendo las moléculas del lípido a la empe a u a de 20°C. Es obse able que, indepen- dien emen e de la empe a u a de ope ación, la monocapa posee una es uc u a ca ac e ís ica de líquido expandido. Es deci , las in e acciones en e las cadenas hid oca bonadas de las moléculas que cons i uyen la monocapa son p ác icamen e insen- sibles a las a iaciones de la empe a u a del sis ema, lo cual puede se lógico, si se iene en cuen a que con es a con o mación, y como se deduce de los alo es de á eas molecula es egis adas, la sepa ación en e las ci adas molé- culas ha de se signi ica i amen e mayo . Como consecuencia de ello se puede ex ae una con- clusión de in e és p ác ico: las monocapas de ácido oleico espa cidas sob e agua desionizada se ca ac e izan po su baja comp esibilidad. m I c: 0.2 0.4 0.6 A (naVaoléc.) Figu a 7 Iso e mas de comp esión p esión supe icial-á ea po molécula de ácido oleico espa cido sob e agua desioni- zada. Tempe a u as: 1:5°C, 2:10°C, 3:15°C, 4:20°C, 5:25°C, 6: 35°C, 7: 40°C. Desde o o pun o de is a, es admisible pensa que el ácido oleico posee, en las condiciones de expe imen ación, una cie a capacidad de di usión hacia la sub ase según se deduce de los despla- zamien os, hacia meno es eque imien os de á ea molecula , de las iso e mas egis adas a empe- a u as c ecien es. No obs an e, la pé dida de moléculas de la monocapa que puede deduci se de la ep esen ación de la igu a 7 puede se e ónea al exis i una doble incidencia de la empe a u a. En e ec o, es obse able que al modi ica se la empe a u a a la cual se ealiza la ex ensión de las moléculas de lípido sob e la In- e ase se p oduce una a iación de la línea base, según se expone en la Tabla VI. Po lo an o, si se e ec úa una aslación de las iso e mas, según los alo es en que se modi ica la línea base, las di e encias en e ellas quedan signi ica i amen e educidas, aunque la opinión de exis encia de ines abilidad en la monocapa, po disolución de sus moléculas, pe manece siendo álida. Finalmen- e, debe indica se la exis encia de una educción en la p esión de colapso de la monocapa al aumen a la empe a u a, un enómeno que se ha obse ado en expe iencias an e io es con o os lí- pidos, y se ha asociado a la disolución del mismo en la sub ase (23) (24). Tabla VI. P esión de colapso y educción de p esión a expan- sión in ini a (ATCJ, en monocapas de ácido oleico espa cidas sob e agua desionizada. T (" 5 10 15 20 25 35 40 C) TTp (mN/m) 39*5 39*5 39'5 33*0 33'0 31'0 28'4 Ln^ (mN/m) 2 4 4 0 0*5 -0*8 -1'4 Monocapas de ácido oleico espa cidas sob e disolución acuosa de e anol Las expe iencias con el ácido oleico se com- ple an espa ciendo el mismo sob e una disolución de e anol a 0,5 mol/L. Los esul ados ob enidos se ep esen an en la igu a 8. Compa adas con las monocapas del mismo lípido ex endido sob e agua desionizada, discu idas p e iamen e, la p esencia de e anol en la sub ase po encia la expansión de la molécula de la monocapa y su disolución. 3.4. Conside aciones de ca ác e p ác ico Median e las iso e mas %-A de una monocapa es posible ex ae in o mación sob e dos ca ac e- ís icas de la misma de impo ancia desde un pun o de is a de aplicación de es as sus ancias como es abilizado as de emulsiones. Es as ca ac e ís i- cas son la solubilidad y la es uc u a que adop an las moléculas en la película in e acial, las cuales se pueden op imiza en unción de la composición de la sub ase, de las moléculas que cons i uyen la monocapa y de la empe a u a. La solubilidad de una monocapa de un emul- sionan e alimen a io puede es ablece la acción (c) Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas Licencia C ea i e Commons 3.0 España (by-nc) h p://g asasyacei es. e is as.csic.es Vol. 42 Fase. 5 (1991) 347 0.2 0.4 O.i A (M^/Miléc.) Figu a 8. Iso e mas de comp esión p esión supe icial-á ea po molécula de ácido olelco espa cido sob e disolución acuosa de e anol a 0.5 mol/L. Tempe a u as: 1: 5°C (P ime a comp esión), 2: 5°C (Segunda comp esión), 3: 10°C, 4: 25°C. de las can idades pe mi idas del mismo en una o mulación alimen a ia que es e icaz en el p oce- so. La es abilidad de una monocapa de ácido g aso se puede inc emen a , en gene al, si: a) Aumen a la longi ud de la cadena hid oca bonada del ácido g aso o exis en insa u aciones en la misma, b) Disminuye la empe a u a del sis ema, c) Disminu- ye el núme o de g upos alcohólicos en la molécula de solu o que cons i uye la sub ase, d) Disminu- ye, pa a un mismo solu o, su concen ación, en la sub ase. La es uc u a de la monocapa o ece una in- o mación aliosa pa a la aplicación de un adi i o alimen a io, po su elación con la es uc u a que adop a en el seno de la ase y con las ca ac e- ís icas eológicas y comp esibilidad de la mono- capa. Es os ac o es inciden du an e las e apas del p ocesado del alimen o y sob e las p opieda- des del p oduc o inal. Según las expe iencias ealizadas, las monocapas de ácidos g asos espa cidas sob e medios acuosos que con ienen g upos alcohólicos p esen an un polimo ismo es uc u al que se mani ies a median e las siguien- es ansiciones de ases: SOLIDA -^ LIQUIDACONDENSADA-^ -^LIQUIDA EXPANDIDA -> GASEOSA. En gene al, los mismos ac o es que hacen disminui la es abilidad de la monocapa pueden a o ece las ansiciones de ases en el o den in- dicado. BIBLIOGRAFÍA 1. Boyd, J. V.; Pa kinson, O. and She man, P.- "Fac o s a - ec ing emulsions s abili y and HLB (hyd ophilic-liophilic ba- lance) concep ".- J. Colloid In e ace Sci. 41 (1972) 359- 370. 2. La sson, K.- "S abili y o emulsions o med by pola lipids".- P og. Ghem. Fa s O he Lipids. 16 (1978) 163-169. 3. Dickinson, E. and S ainsby, G.- "P og ess in he o mula- ion o ood emulsions and oams".- Food Technol. 41 (1987) 74-81. 4. K og, N. J.; Riison, T. 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