presentación de powerpoint - páginas web educativas...

04/10/2013

1

ANTIOXIDANTES

M. en C. Mariel Calderón Oliver

Antioxidante

Sustancias que prolongan la vida de almacén de los productos, protegiéndolos del deterioro ocasionado por la oxidación.

(Acuerdo Nacional de salud, CODEX, FDA).

Oxidación

• Ganancia de oxígeno:

C + O2 CO2 (el carbono es oxidado a dióxido de carbono)

• Pérdida de electrones:

Na Na+ + e- (el átomo de sodio es oxidado al ión sodio)

O2.- O2 + e- (el radical superóxido es oxidado a oxígeno)

Reducción • Pérdida de oxígeno:

CO2 + C 2CO (El CO2 es reducido a monóxido de carbono; el C es oxidado a CO).

• Ganancia de hidrógeno:

C + 2H2 CH4 (el carbono es reducido a metano).

• Ganancia de electrones:

Cl + e- Cl- (El átomo de cloro es reducido al ión cloro).

Agente oxidante Es el que oxida a otro químico

a) Tomando electrones de él.

b) Tomando hidrógeno.

c) Adicionando oxígeno.

Durante la reacción, el agente oxidante se reduce.

Agente reductor

• Es el que reduce a otro químico:

a) Donando electrones.

b) Donando hidrógeno.

c) Removiendo oxígeno.

• Durante la reacción, el agente reductor se oxida

04/10/2013

2

• Entonces:

–¿un antioxidante es un agente reductor o un agente oxidante?

Agente reductor

–¿qué reacción lleva a cabo?

Reducción

Radical libre y especies reactivas de oxígeno y nitrógeno

• Radical libre: Un radical libre es cualquier especie capaz de existir independientemente y que contiene uno o mas electrones desapareados.

• ERO y ERN: Radicales o no radicales derivados del oxígeno y del nitrógeno (reducción del oxígeno).

AMBOS PARTICIPAN EN LOS PROCESOS DE OXIDACIÓN.

RADICALES NO RADICALES

Superóxido (O2•-) Peróxido de hidrogeno (H2O2)

Hidroxilo (OH•) Ácido hipocloroso (HOCl)

Peroxilo (ROO•) Singulete de oxígeno (1O2)

Alcoxilo (RO•) Peroxinitrito (ONOO-)

Hidroperoxilo (HOO•) Ozono (O3)

ESPECIES REACTIVAS DE OXÍGENO Y DE NITRÓGENO ¿Porqué utilizar antioxidantes?

En organismos:

• Disminuir o prevenir la formación de radicales libres.

• Disminuir o prevenir el estrés oxidante.

• Prevenir enfermedades donde el estrés oxidante este involucrado (diabetes, Alzheimer, enfermedades cardiacas, etc).

En alimentos:

• Evitar la oxidación y degradación de proteínas, carbohidratos y LÍPIDOS.

–Prevenir rancidez

–Prevenir reacciones de oscurecimiento

• Evitar pérdidas de color, sabor y textura.

• Evita pérdida de vitaminas.

• Alargar vida de anaquel.

¿Oxidación en alimentos? Factores que “aceleran” las reacciones de oxidación:

Cantidad de oxígeno

Luz (fotones)

Aw y pH

Metales

Temperatura

Empaque

Naturaleza del alimento (insaturaciones y oxigenados)

04/10/2013

3

Clasificación de antioxidantes

POR SU ORIGEN:

• NATURALES

– Enzimáticos: Catalasa, superóxido dismutasa, glutatión peroxidasa

–No enzimáticos: Vitamina C, β-caroteno, α-tocoferol

• SINTÉTICOS ARTIFICIALES

BHT, BHA, Galato de propilo.

Artificiales vs Naturales ARTIFICIALES NATURALES

Bajo costo Alto costo (tipo de extracción y

purificación)

Aplicaciones varias Aplicaciones varias y siguen en estudio su uso y restricciones

Capacidad antioxidante de media a alta

Amplio rango de capacidad antioxidante

Pueden ser no inocuos Son considerados como inocuos

Algunos son de uso prohibido o restringido

Uso y aplicaciones en expansión

Baja solubilidad en agua Amplia gama de solubilidades

Tendencias a disminuir su uso Aumenta su uso e interés

No se metabolizan, se acumulan en tejido adiposo

Se metabolizan con facilidad

POR SU MODO DE ACCIÓN:

• PRIMARIOS, DIRECTOS: – Unión directa a radicales (Vit. E y carotenos) – Donadora de protones – Transferencia de carga (Polifenoles) – Ruptura de enlaces (tocoferol)

• SECUNDARIOS, INDIRECTOS:

– Inducción de proteínas antioxidantes, evitan la formación de nuevos radicales (sulforafano, CAT, SOD)

– Unión a metales (EDTA)

• TERCIARIOS: Reparan el daño (enzimas reparadoras)

Antioxidantes primarios: Mecanismo de acción

Badui. 4ta ed. 2006. Química de los alimentos.

Directos vs Indirectos DIRECTOS INDIRECTOS

Actividad redox Pueden tener o no actividad

redox

Se consumen durante las funciones antioxidantes

Funcionan a través de la induccción de proteínas

Necesitan ser regenerados No necesitan ser

regenerados

Son de corta duración Tienen una vida media larga

Pueden tener efectos pro-oxidantes

Poca probabilidad de efecto pro-oxidante

¿Cómo saber si el alimento necesita un antioxidante?

• Potencia

• Facilidad de incorporación

• Resistencia al tratamiento o procesamiento

• Estabilidad al pH deseado

• Disponibilidad

• Costo

¿Cómo elegir un antioxidante?

• % de grasa

• Manipulación y proceso

04/10/2013

4

Dosis: 0.008% y 0.020% con respecto al contenido graso. Pierden su efecto a altas temperaturas y tiempo prolongado (por lo que hay que ir renovando el aceite de freír). Se recomienda utilizar mezclas de ellos.

• Butilhidroxianisol (BHA)

– Liposoluble (a 25°C en aceites vegetales).

– 2 isómeros (2 y 3 terbutilhidroxianisol).

– Fusión: 48-55°C. Ebullición: 267°C.

– Atrapa radicales libres resultantes de la auto-oxidación de lípidos.

– No rebasar 0.02% (contenido graso).

– Sinérgico: BHT, propil-galato y ácido cítrico.

• Se utiliza en procesos de freído y horneado; en pH cercanos a la neutralidad.

• Leche en polvo y en quesos procesados (temp. de refrigeración).

• Aceites vegetales para uso doméstico e industrial.

ALIMENTO DOSIS MÁXIMA

Leche en polvo y crema en polvo 100 mg/Kg

Manteca de cerdo 200 mg/Kg

Grasas y aceites vegetales 200 mg/Kg

Hielos comestibles (sorbetes), postres a base de grasa 200 mg/Kg

Productos de cacao y chocolate 200 mg/Kg

Dulces, turrones, caramelos 200 mg/Kg

Goma de mascar 400 mg/Kg

Productos de panadería 200 mg/kg

• Hidroxitolueno butilado (BHT)

– Liposoluble (a 25°C en diversos aceites vegetales).

– Fusión: 69-72°C. Ebullición: 265°C.

– Atrapa radicales libres resultantes de la auto-oxidación de lípidos. Previene rancidez.

– Menor efectividad que el BHA (gpos terbutilo).

– Sinérgico: BHA, galato de propilo, ácido cítrico.

– Dosis: 0.02% (200 ppm) con respecto al contenido graso.

• Productos cárnicos: retarda la oxidación catalizada por la hematina en el lardo, decoloración de salchichas y rancidez de carne molida y tocino.

• Lácteos: Estabiliza leche entera (no exceder 80 ppm por resabio fenólico al calentarla).


Leche en polvo y crema en polvo 200 mg/Kg


Emulsiones grasas 200 mg/Kg

Cereales para desayuno 100 mg/Kg

Productos cárnicos 100 mg/Kg

Sopas y caldos 100 mg/Kg

Complementos alimenticios 400 mg/Kg

• Terbutilhidroquinona (TBHQ)

– Liposoluble.

– Fusión: 126.5-128.5°C. Ebullición: 273°C.

– Previene la rancidez.

– Considerado como el mejor antioxidante artificial para aceites vegetales destinados para freído sin embargo no es tan eficaz para producto horneados.

– Sinérgico: BHA, ácido cítrico y tocoferoles.

04/10/2013

5

• Mejor estabilidad de grasa fundida de pollo y pavo.

• Protege aceites de algodón, cártamo, canola, palma y soya.

• Protege aceites esenciales de limón, mandarina, menta y naranja.

ALIMENTO DOSIS

MÁXIMA


Manteca de cerdo, sebo, aceite de pescado 200 mg/Kg


Galletas saladas 200 mg/Kg

Sopas y caldos 200 mg/Kg

Aperitivos listos para el consumo 200 mg/Kg

Salsas y productos análogos 200 mg/Kg

• Galato de propilo:

– Liposoluble. Poco soluble en agua.

– Fusión: 146-150°C.

– Altamente reactivo, y por lo mismo forma complejos coloridos en presencia de iones metálicos.

– No es termoresistente (no se usa en productos fritos y horneados).

– Se emplea con otros antioxidantes para la “protección” de aderezos, cereales para desayuno, pudines, quesos, pastelería (coberturas de chocolate), chiclosos.

– Sinérgico: BHA y BHT.


Leche en polvo 200 mg/Kg

Postres lácteos 90 mg/Kg

Emulsiones grasas 200 mg/Kg

Manteca 100 mg/Kg

Postres a base de fruta 90 mg/Kg

Granos enteros 100 mg/Kg


Postres a base de huevo 90 mg/Kg

Bebidas energéticas 1000 mg/Kg

Alternativas a artificiales Tendencias de mercado Pocas restricciones de uso, ni orden de aplicación. Dosis 0.01% y 0.020%.

Critical Reviews in Food Science and Nutrition,

53:162–179 (2013)

• Taninos: – Ácido Tánico (frutos).

– Color amarillo, inodoro.

– Soluble en agua y en alcohol.

– Alta reactividad.

– Sabor astringente (vinos, jamaica y tamarindo).

• Flavonoides: – Metabolitos secundarios de plantas.

– Quelantes de iones metálicos.

– Varios grupos.

04/10/2013

6

• Tocoferoles (α, γ, δ)

– Liposolubles.

– Funciona como radical libre que termina la oxidación lipídica.

– Valor nutricional inversamente proporcional a su capacidad antioxidante.

– Dosis: 0.01% y 0.1%.

– Sinérgico: ácido cítrico y el palmitato de ascorbilo.

• Bebidas.

• Salsas.

• Mayonesas y aderezos.

• Sopas y bases para sopas deshidratadas.

• Saborizantes, colorantes y aceites esenciales.


Manteca y grasa de leche anhidra 500 mg/Kg

Grasas para untar, grasas lácteas para untar y mezclas de grasas para untar

500 mg/Kg

• Ácido ascórbico (vitamina C) – Hidrosoluble (1g/3mL agua).

– Obtiene de jugos cítricos.

– Alta estabilidad a pH ácidos (< 3.0)

– Fusión: 190-192°C

– Atrapador de diversas formas de oxígeno, reduce radicales libre. Previene reacciones de oscurecimiento en frutas y vegetales.

– Dosis máxima 100 ppm (0.01% de producto terminado) → pro-oxidante

– Sinérgico: Tocoferoles, BHA y BHT.

• Termolábil

• Fotosensible


Zumos (jugos ) de fruta BPF

Concentrados para zumos BPF

Néctares de frutas BPF

Concentrado para néctares de frutas BPF

↓ [Oxígeno]: Retardan las reacciones de oscurecimiento no enzimático. Efecto quelante: que evita la precipitación de otros aditivos o componentes del alimento, inactivación enzimática y cambios químicos.

• Eritorbato de sodio

– Hidrosoluble (1 g /7 mL agua).

– Fusión: 164-171°C

– Atrapador de diversas formas de oxígeno, reduce radicales libre. Previene reacciones de oscurecimiento en frutas y vegetales. Agente reductor. Menor capacidad antioxidante que el ácido ascórbico.

– Sinérgico: Tocoferoles, BHA y BHT.

– Mismas funciones que el ascorbato de sodio, pero es mas empleado en productos cárnicos.

– Ayuda a la absorción de hierro.

04/10/2013

7

• Glucosa oxidasa

o Enzima que cataliza:

Β-D-glucosa + O2 + H2O D-glucono-δ-lactona + H2O2

o pH óptimo: 3-7. Temperatura: 50°C.

o Panificación (obtiene una masa mas fuerte).

o Remueve el oxígeno de materiales de empaque y la glucosa para prevenir reacciones de Maillard, estabiliza terpenos cítricos.

GOX

• Palmitato de ascorbilo –Poco soluble en agua y en aceites vegetales (1g/4.5 mL alcohol).

–Se obtiene de la reacción del ácido palmítico con el ácido ascórbico en frutas y vegetales.

–Inestable a pH alcalino. Fusión:113°C.

–Previene la rancidez, atrapador de radicales, protege carotenoides.

– Sinérgico: α-tocoferol.

–Se administra en solución (500 ppm), dosis final en alimento: 2%. ALIMENTO DOSIS MÁXIMA

Leche en polvo 500 mg/Kg

Queso madurado 500 mg/Kg

Postres lácteos 500 mg/Kg

Postres a base de grasa 80 mg/Kg

Frutas desecadas 80 mg/Kg

Confitería 500 mg/Kg

Envolturas o tripas comestibles 5000 mg/Kg

Sopas y pastas 200 mg/Kg

• Sulfitos (Na y Mg)

– Sales del ácido sulfuroso, resultantes del dióxido de azufre en medio alcalino.

– Hidrosoluble.

– Azufre cambia de estado de oxidación: S+4 a S+6.

– Provocan dificultades respiratorias en personas que los consumen.

– Ampliamente utilizados en cerveza, vino, frutas deshidratadas, jarabes concentrados y de glucosa, encurtidos, botanas y frituras, huevo en polvo.

– Dosis varía: 50 ppm en cerveza, 200 ppm en sidra, 300 ppm en salsas.

• Ácido cítrico y sus sales – Hidrosoluble (200 g/100 mL).

– Fusión 152-154°C (anhídrido), 135-153°C (hidratado). Se obtiene de la fermentación del Aspergillus niger.

– Secuestrante de metales. Dosis: 0.25%. GRAS (uso ilimitado en varios alimentos).

– Alimentos congelados: promueve la acción de antioxidante.

– Sinérgico: Varios antioxidantes.


Queso de proteínas de suero BPF

Manteca BPF

Zumos (jugos ) de fruta 3000 mg/Kg

Néctares de frutas 5000 mg/Kg

Concentrados para néctares de frutas 5000 mg/Kg

• EDTA (Etilen-diamino-tetracetato de calcio y sodio) – Hidrosoluble.

– Fusión 36.5°C y se descompone a 245°C.

– No es estable a pH ácidos.

– Secuestrador de metales.

– Sinérgico: Galato de propilo y BHT

– Utilizado en aderezos, bebidas, emulsiones, jarabes.


Grasas lácteas 100 mg/Kg

Frutas desecadas 265 mg/Kg

Frutas en vinagre 250 mg/Kg

Rellenos de fruta para pastelería 650 mg/Kg

Hortalizas, nueces y semillas desecadas 800 mg/Kg


Edulcorantes de mesa 1000 mg/Kg

Cerveza y bebidas a base de malta 25 mg/Kg

Métodos para determinar la capacidad antioxidante

• Oxidación en alimentos:

– TBARS (ENSAYO DE SUSTANCIAS REACTIVAS AL ÁCIDO TIOBARBITÚRICO)

OO

NH

NH

O

OS

N

N

S

N

NOHOH

OH OH

SHMalondialdehído (muestra)

ácido tiobarbitúrico

Cromógeno (532 nm)

+ 2

ácido

¿Desventajas? ¿ventajas?

04/10/2013

8

• Índice de peróxidos (valor peróxido) – Reactividad de los hidroperoxidos: liberación de iodo del KI,

oxidación de fierro, etc.

– Método oficial, liberación de iodo, cuantificación volumétrica.

ROOH + KI (exceso) → ROH + KOH + I2

Útil solo para etapas iniciales de deterioro, pues su evolución incluye un periodo de incremento y posterior disminución.

• Absorcion ultravioleta (dienos conjugados) • Se establece un incremento en la absorción ultravioleta

al aumentar la oxidación (230 y 375 nm). • Los dienos absorben a 234 nm y los trienos a 268 nm. • En las primeras etapas de la oxidación la absorción UV

aumenta en forma proporcional a la fijación de oxígeno y la formación de peróxidos.

• Aplicación para pruebas de estabilidad.

• Prueba de Kreis

Información sobre la cantidad de aldehídos producidos (malonaldehído)

Reacción con floroglucinol desarrollo de color rojo Evaluación espectrofotométrica a 540 nm

• Oxidación de proteínas

– Reacción de grupos carbonilos con 2,4 dinitrofenilhidrazina (DNPH).

N

O

ON

O

O

NHNH2

+ O

R

R

-H2ON

O

ON

O

O

NHN R

R

DNPH Proteína-hidrazonaCarbonilo de

proteína 370 nm

• Capacidad antioxidante de un compuesto

– Radical DPPH (2,2-difenil-1-picril-hidracilo)

• Capacidad atrapadora de radicales

– ABTS 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonic acid)

• Capacidad atrapadora de radicales

Antioxidante

DPPH• (517 nm) DPPHH (9660-1640 nm)

Persulfato de sodio, H2O2

Antioxidante

ABTS•+ (734 nm) ABTS

– FRAP (ferric reducing antioxidant power)

• Capacidad de reducir metales

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1f/ABTS.png

presentación de powerpoint - páginas web educativas...

Documents