Uso de análisis de laboratorio como herramientas en la evaluación de la oxidación de lípidos
Publicado: 9 de noviembre de 2020
Por: Natalia Vicentini – Gerente de Servicios Técnicos, Kemin América del Sur
Los lípidos están relacionados con las propiedades organolépticas de los alimentos (como sabor, color y textura), pero también aportan valor nutricional a los alimentos, constituyendo una fuente de energía metabólica, ácidos grasos esenciales (ácidos linoleico, linolénico y araquidónico) y vitaminas liposolubles. (A, D, E y K)2.
De ese conjunto de acciones, la adición de compuestos antioxidantes es sin duda una práctica actual, razón que justifica el interés actual en la búsqueda de nuevos compuestos con esta capacidad. Inversión asequible, facilidad de uso, eficacia, “neutralidad” organoléptica y ausencia reconocida de toxicidad, son premisas para su selección y uso en la industria3.
En ese contexto, es necesario, por un lado, controlar la calidad de los cuerpos grasos, determinando su grado de oxidación y, por otro lado, evaluar la capacidad antioxidante de nuevos compuestos. La gran diversidad de métodos analíticos (químicos, físicos y / o físico-químicos) propuestos en la literatura para evaluar el grado de oxidación lipídica y capacidad antioxidante plantea, en la práctica, algunas dificultades de selección¹.
1. MECANISMOS DE OXIDACIÓN
La degradación oxidativa de los ácidos grasos insaturados puede ocurrir por varias vías, dependiendo del medio y los agentes catalizadores¹:
- Fotoxidación
El mecanismo de fotooxidación de las grasas insaturadas es promovido principalmente por la radiación UV en presencia de sensibilizadores (clorofila, mioglobina), e implica la participación de oxígeno como intermedio reactivo.
El mecanismo de fotooxidación de las grasas insaturadas es promovido principalmente por la radiación UV en presencia de sensibilizadores (clorofila, mioglobina), e implica la participación de oxígeno como intermedio reactivo.
- Auto-oxidación
La auto-oxidación es un proceso dinámico que evoluciona con el tiempo. Durante la secuencia de reacción, es posible distinguir tres etapas de evolución oxidativa clásicamente divididas en iniciación, propagación y terminación 3,4,5,6,7.
La auto-oxidación es un proceso dinámico que evoluciona con el tiempo. Durante la secuencia de reacción, es posible distinguir tres etapas de evolución oxidativa clásicamente divididas en iniciación, propagación y terminación 3,4,5,6,7.
- Oxidación enzimática
La oxidación de lípidos puede ocurrir por catálisis enzimática, es decir, por la acción de lipoxigenasa. Esta enzima actúa sobre los ácidos grasos poliinsaturados (como los ácidos linoleico y linolénico y sus ésteres), catalizando la adición de oxígeno a la cadena de hidrocarburos poliinsaturados.
La oxidación de lípidos puede ocurrir por catálisis enzimática, es decir, por la acción de lipoxigenasa. Esta enzima actúa sobre los ácidos grasos poliinsaturados (como los ácidos linoleico y linolénico y sus ésteres), catalizando la adición de oxígeno a la cadena de hidrocarburos poliinsaturados.
Un aspecto importante del desempeño de la lipoxigenasa está relacionado con su capacidad para co-oxidar sustratos (carotenoides, tocoferoles, clorofila, proteínas, etc.), siendo responsable de iniciar nuevos procesos oxidativos6.
2. MÉTODOS PARA EVALUAR EL GRADO DE OXIDACIÓN DE LÍPIDOS
La evaluación del estado de oxidación de aceites y grasas, es decir, la medida de rancidez, es una determinación importante a nivel industrial. Es principalmente un medio para controlar y garantizar la calidad de las materias primas compradas, así como un método de control de calidad de los productos vendidos¹.
Es importante distinguir entre las pruebas para determinar la estabilidad oxidativa en condiciones normales de almacenamiento (pruebas de estabilidad en tiempo real) y la evaluación de la resistencia a la oxidación realizada por pruebas predictivas, que promueven el envejecimiento acelerado (pruebas de estabilidad aceleradas). ) (Fig. 1) 4.
Figura 1– Pruebas de estabilidad oxidativo4
Los ensayos acelerados, utilizando las condiciones estandarizadas de oxidación acelerada (oxigenación intensiva y / o tratamiento térmico, permiten estimar rápidamente la estabilidad oxidativa de una materia grasa o la efectividad “teórica” de un antioxidante, solo o en combinación¹. Los fenómenos de oxidación natural son procesos lentos, que a menudo tienen lugar durante varios meses.
La estabilidad en tiempo real a veces se vuelve incompatible con el control de calidad a nivel industrial8. De esa forma, las pruebas de estabilidad aceleradas son de particular importancia en la rutina analítica.
Análisis Sensorial
En la evaluación sensorial, la recogida de muestras a lo largo del tiempo permite seguir la aparición progresiva de los productos de degradación lipídica, que provocan malos olores, provocando el característico olor rancio y cambios de color¹.
Sin embargo, este análisis no puede constituir en sí mismo un método de control. Si, por un lado, los diferentes componentes de un producto influyen en la percepción, por otro lado, la sensibilidad difiere de un individuo a otro8,4,6,10.
Análisis de Sustratos de Oxidación
- Oxígeno
Los métodos de absorción de oxígeno se basan en el hecho de que la oxidación de grasas y aceites se traduce en un consumo medible de oxígeno atmosférico9.
Los métodos de absorción de oxígeno se basan en el hecho de que la oxidación de grasas y aceites se traduce en un consumo medible de oxígeno atmosférico9.
El estudio cinético del consumo de oxígeno, inherente a la degradación oxidativa, permite medir la duración de la fase de inicio (período de inducción) y / o su extensión bajo el efecto de un agente antioxidante.
Prueba de bomba de oxígeno (OXITEST): en este método la muestra se coloca en una bomba de acero inoxidable, que se conecta a un registrador de presión. El proceso oxidativo se acelera por el oxígeno a presión y el calentamiento Como resultado de la absorción de oxígeno, la presión dentro de la bomba disminuye9,10.
El Índice de Estabilidad Oxidativa (OSI): es un método que determina la resistencia relativa de grasas o aceites a la oxidación. El análisis OSI se puede utilizar, por ejemplo, para comparar varios aceites para evaluar la eficacia de los antioxidantes.13
Análisis de Productos Primarios de Oxidación
- Peróxidos
La evaluación de este parámetro de oxidación es generalmente realizadapor la determinacióndel Índice de Peróxido (IP), durante los primeros estados del proceso oxidativo. La variación en el nivel de peróxidos a lo largo del tiempo se produce de forma gaussiana, por lo que un nivel bajo de peróxidos no es garantía de una buena estabilidad oxidativa y, por el contrario, puede ser sinónimo de cambio pronunciado4.
La evaluación de este parámetro de oxidación es generalmente realizadapor la determinacióndel Índice de Peróxido (IP), durante los primeros estados del proceso oxidativo. La variación en el nivel de peróxidos a lo largo del tiempo se produce de forma gaussiana, por lo que un nivel bajo de peróxidos no es garantía de una buena estabilidad oxidativa y, por el contrario, puede ser sinónimo de cambio pronunciado4.
Análisis de Productos Secundarios de Oxidación
Los peróxidos, productos de oxidación primaria, son intermedios inestables, especialmente a temperaturas elevadas o en presencia de metales de transición. En el curso de su descomposición se producen compuestos de muy distinta naturaleza (aldehídos, cetonas, hidroxiácidos, hidrocarburos, polímeros), que genéricamente se denominan productos secundarios¹.
- Compuestos volátiles
Compuestos volátiles, hidrocarburos (pentano, n-hexano, etano), aldehídos (pentanal, hexanal, hexenal, 2-octenal, 2-nonenal) o cetonas (1,5-octadien-3-ona, 1-octen-3- ona), resultan de la descomposición de los productos primarios del proceso oxidativo (peróxidos). Aparecen en una etapa muy temprana del ciclo evolutivo y son la causa de la rancidez2,4. El hexanal es uno de los compuestos habitualmente determinados, ya que proviene de la degradación del ácido linoleico y araquidónico, que son parte integrante de una amplia variedad de productos¹.
Compuestos volátiles, hidrocarburos (pentano, n-hexano, etano), aldehídos (pentanal, hexanal, hexenal, 2-octenal, 2-nonenal) o cetonas (1,5-octadien-3-ona, 1-octen-3- ona), resultan de la descomposición de los productos primarios del proceso oxidativo (peróxidos). Aparecen en una etapa muy temprana del ciclo evolutivo y son la causa de la rancidez2,4. El hexanal es uno de los compuestos habitualmente determinados, ya que proviene de la degradación del ácido linoleico y araquidónico, que son parte integrante de una amplia variedad de productos¹.
La determinación de esos productos generalmente se realiza mediante inyección directa CG o headspace2,11. Los cromatogramas obtenidos no siempre son fáciles de interpretar debido al elevado número de picos presentes.
4. EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD ANTIOXIDANTE
Los antioxidantes pueden definirse como sustancias que, en una concentración considerablemente inferior a la del sustrato oxidable, retrasan la rancidez oxidativa, ralentizando la reacción o prolongando su período de inducción3,4,12.
La determinación de la eficacia de un antioxidante a menudo corresponde a la medida de la extensión del período de inducción resultante de su adición. Este agrandamiento a veces se expresa como un índice antioxidante o factor protector.(Fig.2)9.
Figura 2 – Determinación de la capacidad antioxidante9
5. CONCLUSIÓN
La metodología utilizada para evaluar el grado de efectividad de los sistemas antioxidantes es básicamente la misma que se utiliza para determinar la estabilidad oxidativa de los sistemas lipídicos, por lo que su interpretación se puede realizar en conjunto. La aplicación de diferentes técnicas analíticas, la adopción de diferentes condiciones de ensayo y la medición de diferentes indicadores de oxidación sirven como herramienta en la toma de decisiones sobre aspectos oxidativos y también en la calificación de proveedores y garantía de la calidad del producto final.
1 Silva,F.A.M.; Seminário de Mestrado, Faculdade de Farmácia, Universidade do Porto, Portugal,1997 (emparte).
2 St.Angelo,A.J.; Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 1996, 36, 175.
3 Castera-Rossignol,A.; Bosque,F.; OCL 1994, 1, 131.
4 Berset,C.; Cuvelier,M.-E.; Sciences des Aliments 1996, 16, 219.
5 Coupland,J.N.; McClements,D.J.; Trends Food Sci. & Technol. 1996, 7,83.
6 Hamilton,R.J.; Rossell,J.B.; Hudson,B.J.F.; Löliger,J.; In Rancidity in Foods; AllenJ.C., Hamilton R.J.,Ed.; Applied Science Publishers LTD.; London, 1983, p.1.
7 Ladikos,D.;Lougovois,V.;FoodChem.1990,35,295.
8 Frankel,E.N.;TrendsFoodSci.&Technol.1993,4,220.
9 Jadhav,S.J.; Nimbalkar,S.S.; Kulkarni,A.D.; Madhavi,D.L.; Rajalakshmi,D.; Narasimhan,S.; In Food Antioxidants:Technological, Toxicological, and Health Perspectives; Madhavi D.L., DeshpandeS.S., Salunkhe D.K., Ed.; Marcel DekkerInc.; NewYork 1996; p.5.
10 Sims,R.J.;Fioriti,J.A.; In CRC Handbook of Food Additives, 2ª edition,vol.II; Furia T.E.,Ed.; CRC Press Inc. 1980;p.13.
11 Frankel,E.N.; Huang,S.-W.; Kanner,J.; German,J.B.;J.Agric.FoodChem. 1994, 42,1054.
12 Halliwell,B.; Aeschbach,R.; Löliger,J.; Aruoma,O.I.;FdChem.Toxic.1995,33,601.
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Autores:
Kemin Industries, Inc
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