estimación de los parámetros cinéticos para la oxidació lipídica con brotes de soja

8/17/2019 Estimación de Los Parámetros Cinéticos Para La Oxidació Lipídica Con Brotes de Soja

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Resumen: E-076

U N I V E R S I D A D N A C I O N A L D E L N O R D E S T EC o m u n i c a c i o n e s C i e n t í f i c a s y T e c n o l ó g i c a s 2 0 0 4

DondeC: es la concentración de los productos totales de oxidación;Cmax: es la concentración máxima alcanzada al final del proceso

de oxidación,k: es la constante de velocidad de reacción

Estimación de los parámetros cinéticospara la oxidación lipídica con brotes de soja

Romero, Ana M. - Doval, Mirtha M. - Sturla, Mario A. - Fogar, Ricardo A. - Judis, María A.

Facultad de Agroindustrias- UNNE.

Cdte. Fernández 755. Sáenz Peña, Chaco. ArgentinaTe-Fax: 03732-420137. E-mail: [email protected]

ANTECEDENTESLos antioxidantes son usualmente aplicados para prevenir la peroxidación lipídica en las industrias alimentarias. Losantioxidantes sintéticos, frecuentemente utilizados, están siendo reevaluados por la posible toxicidad y carcinogenia delos componentes que se forman durante su degradación (Gow-Chin Yen y col, 2003). Por esa razón en los últimos añosse han comenzado a emplear antioxidantes naturales.El empleo de compuestos naturales como inhibidores de la oxidación, con o sin actividad enzimática, constituye unafuente alternativa capaz de prevenir o disminuir el desarrollo de rancidez en alimentos (Maestri y col., 1997).Estudios efectuados con brotes de soja adicionados sobre modelos de grasa fundida, han mostrado que los mismosejercen efecto antioxidante en el estado inicial del proceso de oxidación. Esto fue atribuido a la acción de cantidadesapreciables de la enzima superóxido dismutasa presente en los brotes y a su inusual estabilidad térmica (Doval y col,2001)Por otro lado, el análisis de la cinética química provee una herramienta apropiada para investigar los mecanismos dereacciónes químicas.(Yanislieva y col.,2002).La cinética de la oxidación lipídica ha sido descripta en detalle a través de un mecanismo de radicales libres. Elesquema clásico en etapas de iniciación, propagación y terminación es comúnmente empleado para ilustrar elmecanismo molecular por el cual la misma transcurre; de acuerdo a esto la cinética de la oxidación lipídica puede serexplicada a través de varias ecuaciones de velocidad (monomoleculares o bimoleculares) relacionadas con el estadoinicial de descomposición de hidroperóxidos (Ortolá y col., 1998).Pero la cinética es el estudio de las velocidades de reacción y éstas pueden variar con la temperatura, la velocidad decalentamiento, la humedad, el pH, la presión, la presencia y cantidad de reactantes y otros ingredientes; y algunas otrascondiciones experimentales. Como esas condiciones pueden tener un drástico efecto sobre la velocidad, se hace

imperativo registrar e informar la trayectoria del proceso. Por otra parte, los modelos experimentales usados paracalcular la velocidad en condiciones constantes conducen a velocidades totales, que pueden ser muy diferentes de lasvelocidades reales. La cuestión es, entonces, cómo estimar la velocidad de reacción para un proceso cuando más de unavariable independiente, está cambiando simultáneamente. El primer paso es asumir un modelo, y el siguiente aplicarecuaciones de regresión apropiadas a los resultados experimentales para estimar los parámetros cinéticos (Dolan, 2003).Özilgen y Özilgen en 1990 (1) propusieron un modelo matemático consistente en una ecuación “logística”, que tratade explicar la oxidación de lípidos en alimentos de origen animal, basada en el mecanismo de radicales libres. Estemodelo es capaz de simular la reacción autocatalítica completa, ya que si la concentración del compuesto formado esmucho menor que la concentración máxima alcanzada, la ecuación se transforma en una reacción de primer orden,mientras que en la fase de terminación cuando la concentración del producto se vuelve igual a la concentración máxima,el último término de la ecuación se vuelve cero y por lo tanto se arriba al final del proceso.

El objetivo de este trabajo fue estimar los parámetros cinéticos de la oxidación lipídica, en diversos sistemas modelos

alimenticios con el agregado de concentraciones crecientes de brotes de soja, ricos en enzima superóxido dismutasa,con el fin de evaluar su eficiencia antioxidante. Para ello se utilizó la ecuación propuesta por Özilgen y Özilgen.

−=

max

1..C

C C k

dt

dC (1)

MATERIALES Y METODOS Sistemas: Los sistemas lipídicos utilizados fueron (A) ácido linoleico (CN Biomedicals Inc. 99% de pureza), (B)Grasa de cerdo fundida (obtenida a 60º C bajo atmósfera de nitrógeno), (C) Grasa de pollo fundida (obtenida a 60º C

bajo atmósfera de nitrógeno) y (D) emulsión cárnica preparada a partir de carne vacuna (48 %), carne de cerdo (35%),

tocino dorsal (15%) y ClNa (2%), picada y emulsionada, moldeada con un peso de 100 ± 1 g, un diámetro de 90 ± 2mm y una altura de 20 ± 2 mm.


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Los sistemas A, B y C fueron distribuidos en recipientes abiertos, con una relación superficie: peso de 1,56 cm2/g.Todos los sistemas fueron sometidos a una oxidación acelerada en horno estático a 80 °C de temperatura durante 4horas.

Brotes de soja: Fueron preparados a partir de semillas previamente seleccionadas y lavadas, los que una vez secos (30°C durante 24 horas), se trituraron y emulsionaron en los sistemas lipídicos, en concentraciones: 0 %, 3 % y 6% (p/p).

Seguimiento de la oxidación lipídica: se realizó efectuando periódicamente la determinación del valor de peróxido(VP) expresado en meq de O2/Kg de muestra (IDF-FIL 74A: 1991).En el caso de la emulsión cárnica el seguimiento se realizó sobre la fracción lipídica extraída por el método de Bligh yDyer (1959).

Determinación de los parámetros cinéticos

Para la determinación de los parámetros cinéticos se procedió a integrar la ecuación cinética propuesta (1) obteniéndose,de los gráficos resultantes, las constantes de velocidad de reacción.

DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOSLos resultados obtenidos en los distintos sistemas lipídicos se muestran en las Tablas 1 a 4, en ellas es posible observarque las concentraciones de soja ensayadas ejercieron efecto antioxidante en todos los modelos, siendo en algunos casosmás efectivas. También se puede ver que los valores máximos de peroxidación alcanzados en los distintos sistemasfueron diferentes, siendo el más notable el de la grasa de pollo, quien tiene una composición más rica en ácidos grasosinsaturados.

Tabla 1. VP en sistema ácido linoleico Tabla 2. VP en sistema grasa de cerdo

Tabla 3. VP en sistema grasa de pollo Tabla 4. VP en sistema emulsión cárnica

Para el análisis de los parámetros cinéticos la ecuación (1) fue integrada resultando:

)1(1max

0

0

kt

kt

eC

C

eC C

−−

=

La forma linealizada de la ecuación (2) es :

−+

−=

X

X

C

C kt

o 1ln1ln max

Tiempo(h)

0% 3% soja 6% soja

0 2,14 2,14 2,14

0,5 22,17 14,67 14,00

1 20,28 20,46 16,33

1,5 34,00 29,27 28,62

2 50,97 48,46 42,05

3 84,78 68,30 62,86

4 130,67 87,99 79,49

% RP 32,65 39,16

Tiempo(h)

0% 3 % soja 6 % soja

0 4,05 4,05 4,05

12 30,64 21,05 15,28

24 21,87 19,47 17,03

36 22,55 26,66 27,70

48 92,65 67,57 64,17

60 79,33 44,86 63,55

72 163,64 158,47 152,31

84 198,10 151,47 136,88

% RP 23,53 30,90

Tiempo(h)

0% 3 % soja 6% soja

0 16,93 16,93 16,93

8 66,36 42,01 42,65

23 295,99 170,93 174,37

32 662,13 285,56 271,97

49 1068,63 608,86 424,79

% RP 43,02 60,24

Tiempo(d)

0% 3 % soja 6 % soja

0 2,03 2,47 2,29

7 67,73 64,12 47,62

15 118,93 54,14 30,77

% RP 54,47 72,14

Donde C0 es la concentración inicial de laoxidación de los productos totales de oxidación

Donde X= C/Cmáx

(2)

(3)


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La ecuación (3) representa una línea siendo t la variable independiente y el Ln(X/(1-X)) la variable dependiente. La pendiente de esta recta es k y su intersección con el eje (t= 0) es – Ln ((Cmáx/C0)-1) . Los datos experimentalesajustados según la ecuación propuesta se muestran en la Figura 1.

Fig 1. Determinación de los parámetros del modelo cinético para los diferentes sistemas lipídicos.

Las constantes de velocidad calculadas presentaron valores muy diferentes para cada sistema lipídico ensayado (Tabla5), advirtiendo además que las mismas fueron disminuyendo en cada uno de ellos a causa del agregado del antioxidante.

Tabla 5. Valores numéricos de los parámetros cinéticos calculados

0 % 3 % soja 6 % sojaSistemas

k r 2 k r

2 k r

2

Acido linoleico (1er

orden) 0,838 0,78 0,782 0,77 0,769 0,78

Acido linoleico 1,5 0,98 1,64 0,97 1,74 0,98

Grasa de cerdo 0,62 0,84 0,043 0,83 0,048 0,92

Grasa de pollo 0,089 0,82 0,076 0,89 0,071 0,76

Emulsión cárnica 0,618 0,99 0,327 0,99 0,239 0,99

En el caso del ácido linoleico, si bien presentó un buen ajuste al modelo propuesto este comportamiento no pudoobservarse, sin embargo si el análisis se realiza suponiendo una ecuación cinética de primer orden ( C


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BIBLIOGRAFÍA

Dolan,K.D. (2003). Estimation of kinetic parameters for nonisothermal food proceses. Journal of Food Science. 68(3):728-741 Doval, M.; Romero, A.; Sturla, M. y Judis M.(2001) Antioxidative effect of soya bud in model systems. European FoodResearch and Technology. 213 (4-5):297-300Gow-Chin Yen, Yung-Chi Chang,Sep-Wen Su (2003) Antioxidant activity and active compounds of rice koji fermentedwith Aspergillus candidus. Food Chemistry .83(1): 49-54Maestri, D.M.; Meriles, J.M.; Labucas, D.O.; Lamarque, J.A.; Zygadlo, J.A. y Guzman, C.A. (1997). Evaluación de la

Potencialidad Antioxidante del Anetol, Eugenol, Timol y 1,8 Cineol en Aceite de Soja. Anales de la Asociación QuímicaArgentina. 85 (3):179-187Özilgen, S.; Özilgen, M. (1990). Kinetics model of lipid oxidation in foods. Journal Food Science. (55): 498 –536.Yanislieva, N.; Kamal-Eldin, A.; Marinova, E.;Toneva,A. (2002). Kinetics of antioxidant action of α- and γ-tocopherols in sunflower and soybean tricylglycerols. Eurpean Journal of lipid Science and Technology. 104:262-270

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