2. Antioxidantes Naturales

2.1 Tocoferoles y tocotrienoles

La protección de los tocoferoles en las altas temperaturas del proceso de fritura se ha demostrado mediante la comparación de la formación de nuevos compuestos en los aceites naturales y tocopherol – stripped oil. Para los aceites de diferentes grados de insaturación, la degradación fue significativamente mayor cuando los tocoferoles estuvieron ausentes, aunque su actividad parece estar más relacionada con el tipo de tocoferoles naturales presentes en el aceite que con el grado de insaturación del aceite (Barrera Arellano et al., 2002). Sin embargo, a temperaturas bajas y temperaturas utilizadas en ensayos oxidativos acelerados (100-120 ° C), la pérdida de tocoferoles claramente dependía del grado de insaturación (Yuki and Ishikawa 1976; Martin-Polvillo et al., 2004; Márquez-Ruiz et al., 2008). Por lo tanto, un mecanismo dependiente de la temperatura parece estar implicado en su acción (Marinova y Yanishlieva, 1992). Como ejemplo, la Figura 1 muestra el diferente comportamiento de los tocoferoles, dependiendo de la temperatura, en aceite convencional de alto linoleico y aceites de girasol genéticamente modificados con alto oleico, es decir, aceites con composiciones de tocoferol similares pero que difieren en la composición de

triglicéridos. La Figura 1A muestra la formación de compuestos polares en los aceites de girasol con y sin sus tocoferoles naturales calentados a 180 °C durante 10 horas (la proporción superficie-volumen fue 0,4), así como la pérdida paralela de tocoferoles cuando estaban presentes en las muestras

(Barrera Arellano et al., 2002). Como se puede observar, niveles similares de tocoferoles estaban presentes en ambos aceites, siendo -tocoferol del 95%. La acción de los antioxidantes naturales se demuestra claramente por los altos niveles de compuestos polares de los stripped oil en cualquier período de calentamiento. Sin embargo, el efecto de los tocoferoles para retrasar la formación de compuestos polares fue similar independientemente del grado de insaturación. Las figuras 1B y 1C muestran la formación de compuestos polares y la pérdida de tocoferoles en los mismos aceites a temperatura ambiente y a 100 ° C en condiciones de la prueba de rancidez (Martín Polvillo et al, 2004;.. Márquez-Ruiz et al, 2008). En ambos casos, la acción de los tocoferoles era claramente dependiente del grado de insaturación. Es importante señalar que, aparte de la diferencia de temperatura, la disponibilidad de aire también puede tener una importante contribución a la los resultados obtenidos. A temperaturas de fritura hay limitación de aire, como la solubilidad del aire disminuye al aumentar la temperatura y el no burbujeo de aire fue aplicado. Sin embargo, a temperatura ambiente y a 100 ° C no había ninguna restricción de aire.

La diferencia más importante se refiere al rápido agotamiento de los tocoferoles en las temperaturas de fritura y, en particular en el aceite menos saturado (Yuki y Ishikawa, 1976; Yoshida et al,

1990;. Jorge et al, 1996a;. 1996b; Simone y Eitenmiller, 1998; Wagner et al, 2001;. Barrera Arellano y otros, 2002;.. Mara et al, 2009). No sólo fue la rápida pérdida de tocoferoles en el aceite menos insaturado, sino también que los tocoferoles se agotaron en la baja degradación del aceite. Estos resultados han sido reportados en diferentes estudios, ya sea en sistemas modelos (Barrera Arellano y otros, 1999;.. Verleyen et al, 2001a) o en los aceites de diferentes grados de insaturación y los tipos de tocoferoles (Jorge et al, 1996a, 1996b;.. Normand et al, 2001; Barrera Arellano y otros ., 2002; Verleyen et al, 2002).

A partir de estos resultados se deduce que, por un lado, se debe prestar especial atención a las operaciones de fritura con aceites mono insaturados, a medida que se convierten en compuestos polares con niveles mucho más bajos que el límite establecido en la normativa oficial para descartar las grasas para consumo humano (25% en peso de compuestos polares). Si el alimento frito tiene que ser almacenado, la oxidación a baja temperatura sería muy rápida en la ausencia de antioxidantes, independientemente del grado de insaturación (Márquez Ruiz et al., 1999). Por otro lado, estos resultados indican que los ensayos acelerados a temperaturas moderadas o en las condiciones de las pruebas Rancimat puede ser útil para predecir la vida útil relativa de diversos aceites y grasas pero

no daría una indicación de su rendimiento en la fritura.

En cuanto al tipo de tocoferoles, la estabilidad relativa de α-, β-, γ y δ-tocoferol a altas temperaturas se ha estudiado en detalle y se ha acordado que α-tocoferol es menos estable que δ-tocoferol, mientras que β y γ-tocoferoles se degradan a tasas intermedias (Yoshida et al., 1991a, 1991b, 1992, 1993, Gordon y Kourimska, 1995a; Lampi y Kamal Eldin, 1998; Barrera Arellano y otros, 1999, 2002). En este sentido, las nuevas líneas de girasol que contienen γ-tocoferol como el principal antioxidante natural en lugar de -tocoferol, que es característico del aceite de girasol estándar, son de especial interés (Demurin et al, 1996;. Velasco et al, 2004;. Marmesat et al, 2008). La protección superior dada por -tocoferol en comparación con un -tocoferol, independientemente del aceite usado (Lampi y Kamal Eldin, 1998;. Barrera Arellano et al., 2002) y las posibilidades actuales de nuevos aceites de bajo grado de insaturación permiten para un futuro próximo cuando las necesidades del procesador y las demandas de los consumidores sean conocidas (Marmesat et al, 2008).

La acción de los tocotrienoles ha sido menos estudiada. En general, la estabilidad de un -tocotrienol se encontró que era similar a la de un tocoferol tanto en la oleína de palma y en los aceites purificados conteniendo ambos antioxidantes agregados (Simone

y Eitenmiller, 1998; Wagner et al, 2001;. Romero et al, 2004, 2007,. Schroeder et al, 2006;.. Rossi et al, 2007). Sin embargo, el orden de la estabilidad de diferentes tocotrienoles homólogos era diferente a la encontrada por sus homólogos de tocoferol, siendo -tocotrienol el menos estable (Simone y Eitenmiller, 1998;. Rossi et al, 2007). La información sobre el destino de tocoferoles a temperaturas elevadas es limitada, lo que contrasta con los trabajos sobre la química de la oxidación a temperatura ambiente o bajo las condiciones de ensayo acelerado sin limitación aire. En una excelente revisión de Kamal-Eldin y Appleqvist (1996) la información más significativa sobre los cambios en la temperatura ambiente o moderada se puede encontrar en detalle.

La formación de nuevos compuestos a altas temperaturas se ha estudiado en sistemas modelo (Fujitano y Ando, 1977;. Verleyen et al, 2001a, 2001b) y en los aceites refinados (Buchowski et al, 1995;. Murkovic et al, 1997;. Rennick y Warner, 2006). Se ha informado que los tocoferoles tienen una volatilidad muy baja a la temperatura de fritura (Pongracz, 1988) y por lo tanto, su rápida pérdida es debido a su degradación. Los estudios sobre los productos de oxidación de -tocoferol en 90, 180 y 220 °C informan la formación de un -tocoferolquinona-2,3-epóxido, un -tocoferolquinona-5,6-epóxido y un -tocoferolquinona como los compuestos principales (Murkovic et al., 1997). Sin embargo, a altas temperaturas (180 y

220 °C) los tocoferoles desaparecen muy rápidamente (8 horas) y de los dos epóxidos sólo el 5,6-epóxido se formó en grandes cantidades, comenzando a disminuir después de 5 horas del calentamiento. El curso temporal de la termoxidación de -tocoferol muestra que un -tocoferolquinona se formó en una concentración más baja. Resultados similares han sido obtenidos por Verleyen et al. (2001a, 2001b) en sistemas modelo de mezclas de trioleína y tripalmitina.

La formación de -tocoferolquinona también se ha informado recientemente en los aceites de girasol y soja calentados a 180 ° C con y sin -tocoferol añadido, aunque no quinonas de y -tocoferoles se identificaron en el aceite de soja (Rennick y Warner, 2006). Sorprendentemente, con la polimerización siendo la reacción más específica en la fritura de las primeras etapas de calentamiento, la formación de moléculas diméricas y poliméricas de tocoferoles se ha reportado principalmente a temperaturas bajas o moderadas (Kamal-Eldin y Appleqvist, 1996;. Gogolewski et al, 2003). Sólo Fujitani y Ando (1977) reportó la formación de dos dímeros de -tocoferol: 5 - (-tocoperoxido) -tocoferol y 5 - (-tocoferol-5-yl) -tocoferol) después de calentar a 180 ° C triglicéridos saturados e insaturados conteniendo -tocoferol.

Aunque el mecanismo de la degradación de tocoferol a altas temperaturas no se

entiende completamente, se ha sugerido su reacción directa con oxígeno (Verleyen et al., 2001b). Además, las bajas cantidades encontradas de compuestos de oxidación de tocoferol con respecto a su pérdida de altura y su evolución a medida que el período de calentamiento aumenta son indicaciones de la formación de otros compuestos de degradación desconocidos y también de la mayor degradación de los compuestos de oxidación inicial formados.