APLICACIONES DE ANTIOXIDANTES Y ANTIMICROBIANOS NATURALES EN ALIMENTOS DE ORIGEN ANIMAL

APPLICATION OF NATURAL ANTIOXIDANTS AND ANTIMICROBIAL IN ANIMAL ORIGIN FOOD STUFF

TECHNOLOGY

Leidy Milena Prieto * , Jenny Paola Zárate **, William Albarracin Hernández***

RESUMEN

La oxidación lipídica y la contaminación microbiana son los principales responsables de la pérdida de

calidad en los alimentos de origen animal. Como consecuencia de éstos procesos, se generan

compuestos que pueden afectar la vida útil, el flavor, color y textura disminuyendo la aceptabilidad por

parte del consumidor y reduciendo su valor nutritivo. Estos alimentos, son particularmente sensibles a los

procesos oxidativos debido a su elevada proporción de ácidos grasos poliinsaturados en comparación

con otros alimentos. La adición de antioxidantes naturales y sustancias antimicrobianas y la

suplementación en la dieta de determinados animales es una de las estrategias más eficaces para

proteger los alimentos de la oxidación además de inhibir el crecimiento de microorganismos. Con el

presente articulo se pretende hacer una revisión acerca de la clasificación, utilización y ensayos

realizados con los antimicrobianos y antioxidantes naturales. La información que se muestra en este

trabajo ha sido consultada en varias fuentes y esta acorde con las mas recientes actualizaciones hechas

en el tema.

Palabras clave: Antimicrobianos, Antioxidantes, Alimentos de Origen animal

ABSTRACT

The oxidation and microbial contamination are the principal causes of lost quality in animal food origin

technology. The principal consequences of this process is the production of substances that could be

affect the shelf life, flavor, colour and texture lowing the consumer acceptability and the nutritive value.

Comparing with other, this food is more vulnerable of the oxidative process for its high conten in fatty

acids and microbiological risk for its nutrients and high water content Aw. The addition of natural

antioxidants and antimicrobial substances in animal food origin and the dietary supply in some animals,

are the most effective strategy for preserve the food of oxidative process and inhibit the microbial growth.

The aim of this work is review about the natural antioxidants and antimicrobial according with the more

recent information in this topic.

Key words: Antimicrobial substances, natural antioxidants,

INTRODUCCIÓN

El uso empírico de técnicas e ingredientes naturales como antioxidantes y antimicrobianos es muy

antigua, la tradición de los ahumados, las especias, la salazón, para preservar la carne, el pescado u

otros alimentos ricos en grasa proviene de la observación del efecto que éstos tratamientos tenían en

retraso la rancidez y una corta durabilidad en la vida útil (1). En los últimos años se ha fortalecido el uso de

antimicrobianos y antioxidantes naturales procedentes de plantas, animales o microorganismos en los

alimentos, por la preocupación de los consumidores de ingerir alimentos mas sanos y seguros, con

metodologías que mantengan inalterable la calidad del alimento (2).

La conservación se puede llevar acabo mediante el empleo de técnicas suaves tales como la

refrigeración, sin embargo, esta medida no es suficiente para inhibir el crecimiento de microorganismos

patógenos como: Salmonella sp, E. coli O157:H7, S. aureus Coag (+), Pseudomona aeruginosa y Listeria

monocytogenes, generando grandes pérdidas a la industria, por lo tanto el uso de antimicrobianos es

cada vez mas importante (1).

Por su parte, los antioxidantes naturales tienen un gran impacto en la seguridad y aceptación del alimento

y esto continuara siendo así en el futuro ya que no solo consiguen que el alimento sea mas estable frente

a la oxidación sino que además pueda controlar en forma efectiva el crecimiento bacteriano (16).

En virtud de éste hecho, durante los últimos años se han realizado diversas investigaciones en éste tema

por lo tanto, se pretende hacer una revisión acerca de la clasificación, utilización y ensayos realizados

con los antimicrobianos y antioxidantes naturales.

ANTIMICROBIANOS

CLASIFICACIÓN DE ANTIMICROBIANOS

Dentro de la clasificación de antimicrobianos naturales y con una posible aplicación en otros alimentos se

encuentran un gran numero de sustancias presentes en cortezas, ramas, hojas, flores y frutas de plantas,

varios tejidos animales, algunos sistemas enzimáticos, sustancia producidas por microorganismos, entre

otros muchos compuestos. Sin embargo, la selección, procesamiento y aplicación comercial de un agente

antimicrobiano depende de muchos factores entre los que se encuentran la complejidad del alimento, los

factores de procesamiento empleados, de los atributos sensoriales del alimento y del agente

antimicrobiano añadido (3).

Los Antimicrobianos naturales se clasifican según su origen en: antimicrobianos de origen animal,

antimicrobianos de origen vegetal o antimicrobianos de origen microbiano(2)

ANTIMICROBIANOS NATURALES DE ORIGEN ANIMAL

La lisozima, también llamada muramidasa, es una enzima natural extraída mediante un proceso físico

de la clara de huevo, siendo posteriormente purificada por métodos convencionales. Se encuentra

presente de forma natural no solo en la clara de huevo si no también en otras secreciones animales o

humanas, como la leche y la saliva (3).

La mayoría de las bacterias afectadas por lisozimas no son patogénicas, su actividad biológica se

caracteriza por poseer una acción antibacteriana,atacando a los peptidoglicanos, lo que explica su

localización en la pared celular de las bacterias, especialmente en las Grampositivas .

El uso de la lisozima en la industria quesera tiene como fin el evitar el desarrollo de los gérmenes

anaerobios formadores de gas, especialmente los gérmenes butíricos que producen las indeseables

fermentaciones tardías (3).

La lactoferrina fue en principio purificada a partir de la leche, sin embargo está presente en otros fluidos

corporales como la sangre y es muy abundante en fluidos mucosos como lágrimas, saliva y secreciones

bronquiales posee actividad antimicrobiana (antibacteriana y antifúngica). Las lactoferrinas humana y

bovina, despliegan un amplio espectro antimicrobiano, actuando contra bacterias Gram positivas y Gram

negativas y contra algunos virus y hongos. Inicialmente se pensó que esta actividad antimicrobiana se

debía únicamente a su capacidad de secuestrar hierro. En la actualidad, se sabe que existen diversos

mecanismos que contribuyen a la capacidad de esta glicoproteína (3).

La lactoperoxidasa, enzima natural presente en la leche cruda, cataliza la reacción química del

tiocianato, que también se encuentra de manera natural en la leche, en presencia de peróxido de

hidrógeno. El producto resultante tiene un efecto bacteriostático en la mayoría de las bacterias, e incluso

un efecto bactericida en algunas de ellas, por ejemplo Escherichia coli (4).

Dentro del grupo de los péptidos antibióticos, se encuentran las defensinas como pequeñas proteínas de

cisteína ricas en iones, presentes en vertebrados e invertebrados que funcionan como antibióticos

naturales en la superficie de la piel. Activas contra bacterias, hongos y virus enclaustrados. La mayoría de

las defensinas actúan al penetrar la membrana plasmática microbiana por medio de la atracción eléctrica

y, una vez que han penetrado, forman un poro en la membrana que permite la secreción. (12)

Se ha constatado que las cecropinas, péptidos líticos de 22-23 aminoacidos presentes en insectos y en

el intestino de los cerdos, son capaces de inhibir el crecimiento micelar de A. flavus (4)

ANTIMICROBIANOS NATURALES DE ORIGEN VEGETAL

Los principios activos contenidos en las plantas puede ser extraídos mediante diversas técnicas. El

método de extracción utilizado depende del tipo de planta a emplear (caracteres organolépticos), de la

concentración y solubilidad de los principios activos y de sus propiedades farmacológicas (5).

Las fitoalexinas, son sustancias producidas por las plantas como mecanismo de defensa natural para

combatir infecciones, o un tratamiento con compuestos naturales o sintéticos como sustancias tóxicas

para las bacterias y hongos. (6)

Los ácidos orgánicos se encuentran comúnmente en la naturaleza y son reconocidos por ser altamente

efectivos en controlar el crecimiento bacteriano. Algunos de estos ácidos tienen el mismo efecto

antibacteriano cuando se usan en la producción de embutidos y de carnes procesadas. (7) Hoy en día,

gran cantidad de fabricantes utilizan ciertos ácidos orgánicos para ayudar a la conservación de diferentes

productos. Sin embargo, la concentración y el tipo de ácidos orgánicos permitida son cuidadosamente

probados por los organismos gubernamentales responsables de la Sanidad. Por su solubilidad, sabor y

baja toxicidad, los ácidos orgánicos de cadena corta, como el ácido acético, ácido benzoico, ácido cítrico,

ácido propiónico, y ácido sórbico son a menudo utilizados como conservadores o acidificantes. Al

considerar la posible utilización como conservadores de otros ácidos orgánicos, es recomendable

recordar que la actividad antimicrobiana de estos compuestos suele ser superior a medida que se

prolonga la longitud de su cadena molecular (8).

El poder bactericida de los ácidos orgánicos se debe a su penetración dentro de la célula bacteriana

produciendo alteraciones metabólicas que acabarán produciendo la muerte celular. Este mecanismo de

acción les confiere mayor eficacia frente a bacterias como E. coli, Salmonella sp, Klebsiella sp,

Yersinia sp o Campylobacter sp, todas ellas potencialmente patógenas para animales y personas. Sin

embargo, bacterias beneficiosas como las bifidobacterias o Lactobacillus sp se ven favorecidas en su

crecimiento (9).

Un extracto, preparación seca, o aceite esencial de una planta podría contener cientos de químicos que

pueden afectar la calidad y estandarización de extracto Esta falta de uniformidad en la composición de

ingredientes botánicos no es sorprendente, ya que los compuestos marcadores en productos botánicos

no solo se ven afectados por la variedad de la planta, sino también por el origen geográfico, parte de la

planta que se utilice, edad y condiciones de crecimiento de la planta, método de extracción o secado,

preparación, empacado y almacenamiento (8).

Varias hiervas como el tomillo, contienen múltiples compuestos activos que representan varias familias

químicas. La fracción del aceite esencial de ingredientes botánicos frecuentemente es la fracción química

mas inhibitoria del crecimiento y supervivencia de microorganismos (10).

Los aceites esenciales están altamente enriquecidos con terpenoides como por ejemplo la albahaca,

laurel, canela, chile, clavo, oregano, romero. Otro grupo importante encontrado en plantas que han sido

frecuentemente reportadas por tener actividad antimicrobiana es la familia sulfoxido / isotiocianato, la cual

incluye cebolla, ajo, mostaza.(8)

ANTIMICROBIANOS NATURALES DE ORIGEN MICROBIANO

Las bacteriocinas son péptidos antimicrobianos producidos por bacterias lácticas. Presentan actividad

antimicrobiana contra bacterias Gram positivas estrechamente relacionadas ya sea causantes de

deterioro, tales como Lactobacillus helveticus y Brochotrix thermosphacta o patógenas entre las que

destacan Listeria monocytogenes y bajo ciertas condiciones contra Salmonella sp y Escherichia coli

O157:H (33).

Algunos géneros de bacterias lácticas productoras de bacteriocinas son: Lactococcus, Leuconostoc,

Lactobacillus, Pediococcus y Enterococcus (9).

Se pueden utilizar por adición directa (nisina), como cultivos iniciadores bacteriocinogénicos en la

producción de alimentos fermentados y como bacterias productoras de bacteriocinas en la producción de

alimentos no fermentados (2). Sin embargo, se ha encontrado que un aspecto negativo se relaciona con la

aparición de resistencias. Por la extrema versatilidad y adaptabilidad de los microorganismos es

imposible que hasta hoy, la victoria humana sobre las bacterias patógenas haya sido total.

La nisina, es empleada principalmente para prevenir la putrefacción de productos alimenticios

procesados térmicamente y empacados, en quesos se recomienda una dosis de 12.5mg/kg. Posee una

acción inhibitoria en ciertas especies y en especial sobre las bacterias Gram positivas, tiene poca

influencia sobre las bacteria Gram negativas y no tiene ninguna acción sobre hongos y levaduras (12).

El antibiótico es también termoestable especialmente en condiciones de acidez, de ahí que la nisina se

pueda emplear como adyuvante en el tratamiento térmico.El calor aplicado puede reducirse a solo el

necesario para destruir Clostridium botulinum. Este menor tratamiento térmico mejora la calidad del

producto. En el proceso combinado calor-nisina evita el desarrollo de las esporas que sobrevivien al

tratamiento térmico (12).

El término "pediocinas" se da a los péptidos antimicrobianos sintetizados vía ribosomal por bacterias

lácticas del género Pediococcus. Es la segunda bacteriocina más estudiada después de la nisina y su

característica más importante es su actividad antilisteria. Sin embargo, pueden presentar actividad contra

Bacillus cereus, Clostridium perfringes, C. botulinum, y varias especies de los géneros:

Lactobacillus, Leuconostoc, Enterococcus, Pediococcus y Lactococcus. Al igual que la nisina puede

presentar actividad contra bacterias Gram (-) tales como: Salmonella sp, Escherichia coli O157:H7,

Serratia liquefaciens y Pseudomonas sp, siempre y cuando la permeabilidad de la membrana a estas

bacterias haya sido dañada por congelación, calentamiento suave, exposición a ácido acético o EDTA. La

bacteriocina más estudiada de este grupo es la pediocina PA-1/AcH (9).

La pediocina es la bacteriocina con mayor potencial para ser empleada como bioconservador de

productos cárnicos, ya que a diferencia de la nisina A, que es menos soluble a valores de pH

comúnmente presentes en carne y productos cárnicos, ésta presenta una gran estabilidad en un amplio

intervalo de valores de pH además de presentar actividad antilisteria (23).

La Pimaricina (natamicina; polieno, producido por Streptomyces natalensis)es principalmente

efectivo levaduras y mohos. La concentración requerida para inhibir ciertas cepas de mohos es en torno

a 50-100 veces menor que en el caso del ácido sórbico.(2) Se recomiendan tratamientos de superficie de

embutidos crudos-curados de 1mg/dm2 y tratamiento de superficie de queso curado o madurado

1mg/dm2.

COMBINACION DE AGENTES ANTIMICROBIANOS

Cuando se usa una combinación de agentes antimicrobianos pueden ocurrir tres situaciones. Sinergismo,

antagonismo o efectos aditivos. El sinergismo se refiere al mejoramiento de la actividad antimicrobiana

para un compuesto en presencia del otro. El antagonismo ocurre cuando la actividad de un

antimicrobiano se reduce en presencia del segundo compuesto, y el efecto aditivo ocurre cuando la

efectividad de un antimicrobiano no se reduce ni tampoco mejora en la presencia de un segundo

compuesto

Factores que podrían afectar el uso de antimicrobianos naturales podría ser la sensibilidad de algunas

pociones de la población a ciertos compuestos específicos de la hierba o ingredientes con aromas fuertes (8)

PROCESOS OXIDATIVOS EN CARNES

La molécula que sustenta la vida aeróbica, el oxigeno, esencial para el metabolismo energético y la

respiración, puede constituir el punto de partida para un tipo de daño celular conocido como “estrés

oxidativo” , producido como consecuencia de un desequilibrio entre la producción de especies reactivas y

los mecanismos de defensa antioxidante (13).

Las especies reactivas ejercen una importante función en diversos procesos esenciales para la vida como

la destrucción de microorganismos por fagocitosis, la síntesis de mediadores inflamatorios o la

detoxificación de muchos xenobióticos.

En concentraciones bajas son beneficiosas e incluso indispensables, pero en cantidades excesivas son

tóxicas por el daño que generan en las moléculas biológicas (15).

Se generan tanto a nivel intracelular como extracelular y deterioran los distintos componentes celulares.

Los ácidos nucleicos, lípidos y proteínas, constituyen su principal blanco de actuación (15).

En los ácidos nucleicos, el ADN mitocondrial constituye el principal blanco de ataque ya que por su

localización se encuentra expuesto a un flujo constante y elevado de especies reactivas provenientes de

la cadena respiratoria. Dentro del espectro de alteraciones que puede sufrir el ADN se describe la

oxidación de desoxirribosas, ruptura y entrecruzamientos de cadenas y la modificación de bases

nitrogenadas, principalmente. También puede producirse la perdida de expresión de proteínas por

alteración genética. Además del daño directo sobre las biomoléculas, se ha observado que algunos

productos de oxidación pueden producir una gran variedad de efectos biológicos adversos como la

cooxidación de vitaminas y carotenoides, la inhibición de la biosíntesis del colesterol, ateriogénesis,

citotoxicidad o carcinogénesis.

Finalmente cabe destacar que las enfermedades crónicas degenerativas, especialmente las

cardiovasculares y las complicaciones de la diabetes mellitus, responsables de cerca del 75% de la

mortalidad total en países desarrollados se han relacionado con el estrés oxidativo (25).

El envejecimiento y enfermedades ligadas a él se han relacionado con la disminución de la capacidad de

eliminar radicales libres (25).

Sobre proteínas, aunque también constituyen en blanco para las especies reactivas, el efecto

sobre es menos intenso que en el caso de los lípidos a causa de la lenta progresión de

reacciones. El ataque oxidativo a las proteínas puede provocar modificaciones en aminoácidos

específicos, fragmentación de la cadena peptídica, agregaciones y entrecruzamientos, alteración

de cargas eléctricas o incremento de la susceptibilidad a la proteólisis. También pueden

producirse cambios irreversibles que afectan la función enzimática.

Sin embargo, durante la acción sobre lípidos recae el mayor daño derivado del estrés oxidativo,

en un proceso conocido como peroxidación lipídica. Afecta a los ácidos grasos poliinsaturados y

las consecuencias son evidentes cuando estos forman parte de los lípidos de las membranas

celulares ya que se ve alterada su adhesión, fluidez, permeabilidad y función metabólica.

Oxidación proteica

Hace referencia a la modificación de una proteína inducida de forma directa por especies reactivas

derivadas del oxigeno o bien directamente mediante reacción con productos secundarios del

estrés oxidativo.

Los agentes responsables de la oxidación proteica son tan diversos como: el peroxido de

hidrógeno, ácido hipocloroso, xenobióticos, metales de transición como el Fe+2 y el Cu+

neutrófilos activados , luz ultravioleta, ozono, enzimas oxidorreductasas o productos de la

oxidación lipídica (32).

Existen diversos mecanismos de oxidación proteica:

- A través de radicales inducidos por radiación

- Mediante sistemas catalizados por iones metálicos

- A partir de oxígenos singlete

- Reacciones fotoquímicas.

Mediante radicales endógenos o bien radicales procedentes de otros procesos biológicos.

El entorno fisicoquímico de las proteínas influye en la naturaleza y extensión de las reacciones

con radicales. Los factores calves son la concentración de la proteína y la localización del flujo de

radicales. Se deben tener en cuenta que los radicales lipidicos pueden dañar a las proteínas y que

en las membranas se producen interacciones e intercambios entre la oxidación proteica y la

lipídica (35).

Figura 1. Alteración oxidativa de lípidos y proteínas en las membranas celulares (14)

Como consecuencia del daño oxidativo las proteínas pueden sufrir modificaciones en

aminoácidos específicos, cambios conformacionales, fragmentación de la cadena peptídica o

alteración de la carga eléctrica. Además , los cambios oxidativos pueden provocar diversas

consecuencias funcionales tales como la inhibición de actividades enzimáticas o el incremento de

la susceptibilidad a la agregación y proteólisis.

Sin embargo, se han identificado algunos mecanismos que permiten la reparación de proteínas

oxidadas, al igual que sistemas de reparación existentes para el ADN. Por otro lado, las proteínas

oxidadas pueden ser eliminadas de la célula o tejido mediante proteólisis (22).

Las principales consecuencias de la oxidación proteica sobre la calidad de la carne y productos

cárnicos se aprecian sobretodo a nivel del color de la carne.

La química del color de la carne se debe fundamentalmente al estado de la proteína muscular

mioglobina, por lo tanto aquellos músculos con un alto contenido de éste pigmento sufrirán las

consecuencias de la oxidación proteica en mayor medida (29).

La mioglobina es la principal responsable del color en el músculo y tiene como función el

almacenamiento de oxigeno necesario para el metabolismos aeróbico. Es una proteína conjugada

constituida por una parte proteica (globina) y un grupo prostético de naturaleza no peptídica

(grupo hemo). La molécula de mioglobina da a la carne fresca un color rojo púrpura. En contacto

con el aire la molécula se oxigena dando lugar a la oximioglobina de color rojo brillante. Cuando la

mioglobina se oxida se genera la forma férrica (Fe+3), denominada metamioglobina, responsable

de la coloración marrón de la carne. por lo tanto, en presencia de oxígeno, la mioglobina se

convierte en dos pigmentos diferentes, oximioglobina y metamioglobina, forma oxigenada (rojo

brillante) y oxidada (marrón) (29)

La proporciones relativas de estas dos formas en la carne dependen de la presión parcial de

oxigeno, siendo favorecida la formación de metamioglobina por presiones de oxígeno bajas (29) .

Oxidación lipídica

La oxidación lipídica y los cambios asociados a ella constituyen la principal causa de deterioro de

la calidad de la carne y los productos cárnicos.

La carne de pescado y ave se caracterizan en particular por tener una concentración relativamente

elevada de ácidos grasos insaturados que las hace mas susceptibles al deterioro oxidativo en

comparación a otros tipos de carne. La susceptibilidad de los ácidos grasos oxidativos depende

del numero de instauraciones de éstos y parece ser que aumenta de forma exponencial con la

presencia de dobles enlaces en la molécula (24).

A través de la manipulación de la composición de los ácidos grasos suministrados en la dieta

animal es posible modificar el perfil de los depósitos lipidicos en animales monogástricos. Esto

permite ajustar la composición de éstos lípidos a necesidades humanas: reducir el nivel de

saturación, aumentar el contenido en ácidos mino y poliinsaturados o disminuir la relación n-6/n-

3, que si es elevada supone un mayor riesgo arteriosclerótico y cardiovascular. Pero uno de los

principales problemas que aparecen al aumentar el grado de instauración de la carne es el

incremento de la susceptibilidad de esta a la oxidación lipídica, especialmente durante los

procesos de almacenamiento y cocción (29).

La oxidación lipídica provoca la aparición de olores y flavores extraños, la alteración del color y

en general una reducción de la calidad organoléptica de la carne. Por otro lado, provoca una

disminución del valor nutritivo de la carne y la generación de compuestos potencialmente nocivos

para la salud que se han relacionado con el riesgo de padecer diversas patologías (enfermedades

cardiovasculares, cáncer, envejecimiento etc). Todos estos factores contribuyen a disminuir la

aceptación del producto por parte del consumidor. Por lo tanto, si se desea aumentar el grado de

instauración es necesario encontrar un equilibrio que permita un aumento razonable en ácidos

grasos poliinsaturados con el mínimo perjuicio organoléptico y oxidativo (21).

Mecanismo

En condiciones fisiológicas normales, las células se ven afectadas de forma continua por agentes

que provienen de fuentes tanto externas como internas y que provocan alteraciones en el

metabolismo celular. Los mas destacables son las especies reactivas derivadas del oxígeno,

también conocidas como ROS(Reactive oxygen Species). Dentro de éstos se incluyen los

radicales libres, especies con uno o más electrones desaparejados capaces de existir

independientemente, como: el radical hidroxilo (HO), el anión superóxido (O2-) o radicales de

compuestos orgánicos que contienen oxigeno como el radical peroxilo (ROO-) o alcaloxilo (HOCl)

no son radicales pero contiene grupos funcionales con oxígenos reactivos (14)

Los ROS pueden generarse accidentalmente durante el metabolismo aeróbico normal las

mitocondrias consumen O2 y lo reducen de forma secuencial hasta producir agua. Durante éste

proceso una pequeña fracción del oxígeno genera O2; H2O2 y HO; así mismo, las enzimas

peroxisomales y el citocromo P450 también generan ROS de forma accidental. También pueden

formarse a partir de reacciones de autooxidación de compuestos como las catecolaminas, ácido

ascórbico o flavonas reducidas.

Como biosíntesis deliberada los fagocitos activados generan O2, H2O2 y HOCl para inactivar

bacterias o virus. También distintas oxidasas generan H2O2.

Etapas de la Peroxidación

Desde el punto de vista químico , la oxidación lipídica es una reacción en cadena de radicales

libres que seda entres etapas: iniciación, propagación y terminación. Mediante ésta reacción en

cadena, un radical puede inducir la oxidación de un número elevado de moléculas de sustrato (16).

Iniciación

El oxigeno atmosférico (O2) en su estado basal se distingue por ser un birradical, es decir que

posee dos electrones desparejados con spins paralelos. De acuerdo con el principio de exclusión

de Pauli, no puede reaccionar con una molécula a no ser que ésta tenga dos electrones

desapareados con spins paralelos opuestos a los suyos y esto no es probable. Debido a esta

restricción de spin, es necesaria la activación del oxigeno en estado de triplete para que éste

pueda participar en reacciones con moléculas orgánicas en estado singlete, en ésta caso; ácidos

grasos insaturados (27).

Para la formación de los primeros peróxidos es necesaria la participación de un radical

suficientemente reactivo capaz de sustraer un átomo de hidrógeno de un grupo metileno de un

ácido graso. Esta reacción está favorecida por la deslocalización del electrón a través del doble

enlace adyacente al grupo metileno.

Las diversas formas resultantes de la activación del oxigeno triplete, así como compuestos

metálicos y su posible implicación en la iniciación de la peroxidación lipidica pueden describirse

como (24):

Oxigeno singlete (O2): Cuando el oxigeno triplete (3O2) adquiere suficiente energía para revertir

el spin de uno de sus electrones desapareados dando lugar al oxigeno singlete (O2), este

ultimo se caracteriza por su elevada reactividad en comparación con el oxigeno triplete y a

diferencia de éste puede reaccionar con ácidos grasos insaturados.

Radical Superóxido (O2-): la reducción por adición de un electrón, del oxígeno molecular genera

el radical superóxido. Aunque éste radical no tiene un potencial suficiente para iniciar la

oxidación lipidica, puede ser transformado en otras especies:

OCl- : Reaccionando con H+ en solución acuosa y generando radicales libres HOO,

los cuales en pareja pueden dismutar dando lugar a H2O2 y O2 . El H2O2 puede

generar radicales HO altamente reactivos o puede ser sustrato de la enzima

mieloperoxidasa y dar lugar a OCl- .

Dismutación espontánea: la reacción de dismutación espontánea es calatizada por la

superóxido dismutasa (SOD) genera H2O2 y O2

Reacción con NO-: Generando en las mitocondrias y dando lugar al peroxinitrito

como fuerte oxidante.

Radical perhidrolxilo (HOO-): Se trata de un oxidante mas fuerte que el radical superóxido, capaz

de atravesar las membranas celulares e iniciar la peroxidación de los ácidos grasos de los

fosfolípidos.

Peroxido de hidrógeno ( H2O2): la reducción de un electrón del radical superóxido genera el

peróxido de hidrógeno. En condiciones normales este se encuentra presente en bajas

concentraciones en las células aeróbicas. Se genera a nivel mitocondrial , microsomal,

peroxisomal y citosólico: Tiene una actividad limitada y no se ha observado que reaccione

directamente con ácidos grasos a pesar de su capacidad de atravesar membranas biológicas:

Aun así puede originar radicales libres muy reactivos cuando reacciona con metales de

transición.

Radical hidroxilo (HO-): Es producido cuando el agua se expone a radiación ionizante de alta

energía, pero la mayor parte proviene de la rotura del H2O2 . Catalizada por metales,

hemoproteinas y hierro quelado son eficientes catalizadores de ésta reacción.

Hemoproteinas: A parte de ser eficientes catalizadores la mioglobina y la hemoglobina pueden

ser activadas por H2O2 y generar un radical oxoferril intermediario de vida corta capaz de

iniciar la peroxidación.

Hierro libre: En los tejidos hay una pequeña cantidad de hierro a moléculas como esteres

fosfatos o ácidos orgánicos, entre otros. Este hierro puede contribuir a la generación de

radicales HO a partir de H2O2 o de radicales RO a partir de la rotura de peróxidos lipidicos

preexistentes.

Propagación

El radical lipídico (L-) formado durante la etapa de iniciación reacciona rápidamente con el

oxigeno molecular generando un radical peroxilo (LOO-). Este radical puede oxidar otros ácidos

grasos (LH), dando lugar a hidroperóxidos (LOOH) y propagando así la reacción en cadena. Una

vez se han formado los primeros hidroperóxidos la reacción procede rápidamente ya que requiere

menor energía. Cuando el número de hidroperóxidos es suficientemente elevado éstos pueden

asociarse (14)

Los hidroperóxidos generados pueden reaccionar con Fe+2 o Cu+ y formar radicales peroxilo

(LOO-) y alcoxilo (LO-) que a su vez son capaces de iniciar nuevas reacciones . por lo tanto, en

presencia de éstos metales la reacción no solo se propaga sino que también se amplifica (14)

(Figura 4).

Terminación

La terminación de la reacción en cadena de la peroxidación se da normalmente por la

combinación de radicales peroxilo (LOO-) dando lugar a productos no radicalarios (14)

En condiciones en las que el oxigeno no es limitante , la primera reacción de la fase de

propagación es tan rápida que la mayor parte de radicales libres se encuentran como radicales

peroxilo (LOO-). Pro este motivo la terminación se da habitualmente por la combinación de

radicales peroxilo, mientras que las otras reacciones de terminación son prácticamente

insignificantes (14).

De forma general cabe destacar que los productos de oxidación mas estudiados son los volátiles

por sus efectos a nivel sensorial y la mayor facilidad de análisis; sin embargo, los productos no

volátiles pueden ser mas importantes cuantitativamente y con efectos, en general, desconocidos

sobre la seguridad alimentaria y calidad sensorial de la carne (29).

Los hidroxiperóxidos lipidicos no son generados únicamente por el ataque de los radicales a los

ácidos grasos poliinsaturados (AGPI) sino que también pueden ser generados por las enzimas

lipoxigenasas y cilclooxigenasas. La fosfolipasa A2 libera ácidos grasos poliinsaturados de los

fosfolípidos. El centro activo de la lipooxigenasa activada contiene Fe+3 que puede ser reducido

por reacción con un AGPI, quedando éste en forma radical (L-). Este radical lipídico, al reaccionar

con el oxigeno da lugar a una radical peroxilo (LOO-).

Otras especies reactivas derivadas del oxigeno pueden originarse mediante un sistema

compuesto por NADPH/NADH, oxigeno molecular, la citocromo P450 reductasa y ADP- Fe+3 . la

enzima transfiere un electrón a una molécula de O2 generando O2- que puede reducir el Fe+3 a Fe+2 ,

que a su vez descompone el H2O2 generando HO- o compuestos oxoferriles (28).

La peroxidación lipídica no enzimática, que progresa mediante la reacción en cadena, es más

rápida que la enzimática ya que ésta ultima depende de la concentración de sustrato presente y da

la activación de las enzimas. En músculo cocido y durante el almacenamiento la peroxidación

lipídica es totalmente dependiente de reacciones no enzimáticas (28).

FACTORES QUE AFECTAN EL PROCESO OXIDATIVO

Factores relacionados con el animal como la especie, sexo o edad influyen en la susceptibilidad

de la carne a la oxidación lipídica. El potencial oxidativo lipídico de muestras de carne crudas se

ve muy influido por el contenido de pigmentos hemo; así la carne cruda de ternera tiene mas

tendencia a oxidarse que la de cerdo, pollo o pavo. Pero en la carne cocida, ésta situación cambia

y la carne de aves pasan a ocupar el primer lugar en cuanto a la susceptibilidad a la oxidación (20).

Esto se explicaría en parte por el mayor contenido AGPI de éstas carnes. Durante la cocción se

produce desnaturalización de las hemo proteínas que participan en la catálisis de la oxidación, a

la vez que se produce la liberación de AGPI de los fosfolípidos de membrana, principales

sustratos de oxidación (14).

Por otro lado, también se han descrito diferencias en la actividad del sistema endógeno de

enzimas antioxidantes en función de la especie animal (27).

La composición de las fibras musculares, las áreas fibrilares y la densidad capilar del músculo

son factores importantes que afectan los procesos bioquímicos ante y post mortem y por lo tanto

la calidad de la carne (15).

La composición de la grasa de la dieta y la tendencia de las especias a acumular ácidos grasos en

los fosfolípidos de membrana, afectan a la composición lipídica de la membrana muscular y a sus

susceptibilidad a la oxidación. Esta susceptibilidad dependerá de la proporción de ácidos grasos

insaturados ya que el grupo metilo entre dos dobles enlaces incrementa la sensibilidad a la

oxidación (15).

De las dos fracciones lipídicas principales de la carne , fosfolípidos y triglicéridos, la primera

contiene una mayor proporción de ácidos grasos insaturados y eso establece que los

fosfolípidos, a diferencia de los triglicéridos, sean generalmente los principales responsables de

la iniciación de la oxidación lipídica. Así, incluso productos cárnicos con bajo contenido en grasa

son susceptibles a la oxidación lipídica por que la reducción de grasa es reflejo principalmente de

un descenso del contenido de triglicéridos, mientras que la fracción fosfolipídica se ve menos

afectada (20).

Muchos productos cárnicos, durante su proceso de fabricación, experimentan un cierto grado de

modificación de la estructura muscular. En emulsiones, carne picada, troceada o productos

cárnicos reestructurados, los diferentes grados de manipulación física producen roturas en la

estructura y exponen a los lípidos del músculo a una ambiente prooxidante favoreciéndose el

contacto entre los sustratos de oxidación y a sus catalizadores. Incluso en algunos casos puede

detectarse un olor a “sobrecalentamiento” en carnes crudas picadas, lo que apoya la teoría de que

la rotura de la estructura molecular durante el procesamiento contribuye de forma independiente a

la oxidación lipídica (16).

Otras operaciones como la cocción, provocan una rotura de la estructura del tejido muscular

causando la desnaturalización de proteínas y la consiguiente pérdida de actividad enzimática de

algunas de ellas, además de liberar hierro que actúa como catalizador de la oxidación. El

tratamiento térmico afecta la actividad de enzimas antioxidantes, se libera oxigeno de la

oximioglobina que genera peróxidos de hidrógeno y se produce la rotura de hidroperóxidos

generando radicales libres que propagan la peroxidación (22).

Por otro lado, ciertos ingredientes usados en la fabricación de los productos cárnicos afectan a su

susceptibilidad a la oxidación (29). El cloruro sódico puede promover la oxidación lipídica

posiblemente por el desplazamiento de hierro unido a macromoléculas, ala vez que pueden

afectar a la actividad de las enzimas antioxidantes.

El nitrito, usado en la fabricación de carnes curadas juega un papel importante en el desarrollo del

color y evita microorganismos contaminantes como Clostridium sp. Su efecto antioxidante se ha

atribuido a la generación de óxido nítrico que interacciona con el hierro evitando que éste actúe

como catalizador, a su capacidad para capturar radicales libres y a su capacidad para estabilizar

ácidos grasos insaturados de las membranas celulares (29).

ESTRATEGIAS PARA CONTROL DE LA OXIDACIÓN LIPIDICA

El termino estrés oxidativo hace referencia a un desequilibrio entre la producción de oxidantes y

los respectivos sistemas de defensa del organismo (25).

El tejido muscular postmortem difiere del tejido vivo en que no puede autorepararse y por lo tanto

la estabilidad oxidativa del músculo esquelético dependerá de la composición, concentración y

reactividad de los sustratos de oxidación, de sus catalizadores y sus antioxidantes. Existen

diversos mecanismos para mantener el balance entre los factores prooxidantes y antioxidantes

del tejido muscular. Cuando éste equilibrio se pierde, desaparece el control de los procesos

oxidativos y componentes celulares, entre ellos los lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, se ven

afectados (15).

Con el objetivo de mantener la estabilidad oxidativa de la carne y productos cárnicos se puede

actuar sobre los sustratos de oxidación, sobre prooxidantes o bien sobre mecanismos

antioxidantes.

Figura 6. Estrategias de control de la oxidación lipídica (14)

Manipulando la composición lipídica de las membranas de las células musculares se puede

conseguir un incremento de la estabilidad oxidativa. En animales monogástricos que depositan en

sus tejidos la grasa suministrada en la dieta sin modificarla, se puede aumentar la estabilidad

oxidativa de la carne aumentado la proporción de ácidos grasos saturados en la dieta, pero esto

no es del todo deseable desde el punto de vista nutricional.

También es posible incrementar la estabilidad oxidativa de la carne minimizando el contacto de

ésta con el oxigeno o a través de manipulación o empacado al vacío mediante atmósferas

modificadas (18).

La inactivación de radicales libres es un método efectivo para controlar la oxidación debido a que

estos actúan como intermediarios de reacción. Las especies capaces de inactivar radicales libres

a menudo interaccionan con los radicales peroxilo (LOO-), predominantes ya que la propagación

es la mas lenta de las etapas de la oxidación. Las molecular capaces de eliminar radicales libres

más efectivos suelen ser grupos hidroxilo asociados a compuestos fenólicos que, una vez han

actuado, generan radicales estabilizados por resonancia que no reaccionan rápidamente con el O2

para formar peróxidos: es necesario que tengan un potencial de reducción inferior al del radical

libre para poder cederle un H (15).

La tasa de oxidación lipídica depende a menudo de la concentración y la actividad de los

catalizadores (18).

La actividad catalítica de los materiales de transición en el músculo esquelético se mantiene

controlada mediante la quelación de éstos metales a proteínas como la trasferrina (Fe), la ferritina

o la seroalbumina (Cu).

Con un incremento de la temperatura, estar proteínas pueden desnaturalizarse y liberar los

metales, por lo tanto el control de la temperatura durante el procesamiento de la carne es calve

para disminuir el potencial oxidativo. El NaCl acelera la oxidación lipídica debido a su habilidad

para alterar la distribución y reactividad del reactivo.

Debe considerarse que muchos compuestos pueden quelar metales pero no todos protegen de la

oxidación lipídica, incluso algunos pueden incrementar las reacciones oxidativas aumentando la

solubilidad o alterando el potencial redox de los metales.

Los quelantes con propiedades antioxidantes actúan ciclos redox del metal, ocupando todos los

lugares de coordinación o formando complejos con éste (18).

Es importante la inactivación de intermediarios de reacción, principalmente especies reactivas

derivadas del oxígeno como el anión superóxido de los peróxidos. Es éste sentido, es importante

la actividad del sistema de enzimas antioxidantes celular (18).

ANTIOXIDANTES

Los antioxidantes son moléculas orgánicas, de origen sintético o natural, capaces de evitar o

retardar el desarrollo o progresión del deterioro oxidativo. Se les considera aditivos alimentarios

por ser aportados a los alimentos intencionalmente, sin el propósito de cambiar su valor

nutricional sino con la finalidad de favorecer su conservación y mejorar su adaptación al uso que

se destinan (32).

La importancia de los antioxidantes presentes en alimentos radica en que son capaces de

preservar los alimentos que los contienen y en el porte in vivo de antioxidantes esenciales.

La estabilidad oxidativa puede incrementarse mediante la protección de los antioxidantes

endógenos, evitando su pérdida o inactivación (18).

Los organismos aeróbios se protegen del ataque de radicales libres mediante sistemas de

defensa que pueden clasificarse como antioxidantes preventivos ya antioxidantes que rompen la

cadena de propagación de la peroxidación(31)

Un antioxidante puede inhibir la oxidación lipídica por más de uno de éstos mecanismos y la

utilización conjunta de dos antioxidantes puede dar lugar a efectos aditivos o sinérgicos (32).

Los antioxidantes preventivos (secundarios), actúan inactivando especies activas y posibles

precursores de radicales libres, evitando así la generación de éstos y por lo tanto, reduciendo la

tasa de iniciación de la peroxidación (31).

Dentro de éste grupo se incluyen proteínas de transporte y almacenamiento: Como la transferrina,

lactoferrina, haptoglobulina, ceruloplasmina, carnosina, EDTA, ácido cítrico y la albúmina, que

secuestran iones metálicos evitando que éstos actúen como catalizadores de la peroxidación (24).

Las Enzimas antioxidantes Como la glutation peroxidasa (GSHPx), la catalasa (CAT) y la

superóxido dismutasa (SOD) que trabajan conjuntamente para convertir los radicales superóxido

en agua.

Figura 7. Cooperación entre las enzimas antioxidantes GSHPx, CAT y SOD (14)

La Glutation peroxidasa (GSHPx) es una selenoproteina que se encuentra en la matriz

mitocondrial y en el citosol de las células: Se considera la enzima con mayor capacidad para

eliminar peróxidos. Actúan sobre el peróxido de hidrogeno y peróxidos lipidicos.

En la reacción interviene el péptido GHS (Glu-Cys-Gly). Una vez oxidado el glutation (GSSG) es

reducido de nuevo por acción de la glutation reductasa (GR), utilizando NADPH como reductor (14).

La hemoproteina Catalasa (CAT) de amplia distribución intracelular pero se encuentra

principalmente en peroxisomas y mitocondrias. Descompone el peróxido de hidrógeno en H2O2 y

O2 (16).

La Superóxido dismutasa (SOD) Metaloproteina presente en células (citosol, mitocondrias,

lisosomas, núcleo y fluidos extracelulares). La biosíntesis de ésta enzima se encuentra

fuertemente regulada por la concentración de sustrato sobre el cual actúa.

Se encuentra una SOD con Mn en el centro activo de las mitocondrias y otra con Cu y Zn en el

citosol. Actúa eliminando O2- , acelerando su conversión a H2O2.. Al encontrase presente en todos

los organismos aeróbicos y en la mayoría de compartimentos subcelulares, puede tener un papel

importante de defensa frente al daño oxidativo (16).

Los antioxidantes que rompen la cadena de propagación de la peroxidación actúan eliminando

radicales libres y suprimiendo la reacción en cadena. Pueden ser hidrosolubles como: el ácido

ascórbico, el ácido úrico, la cisteína y el glutation o liposolubles como: la vitamina E y el -

caroteno (31).

La mayoría son compuestos de tipo fenólico que actúan cediendo un H al radical peroxilo

convirtiéndolo en hidroperóxido. El antioxidante queda en forma de radical bastante estable ya

que el electrón desaparejado puede localizarse en el anillo aromático de la estructura (24).

ORIGEN DE LOS ANTIOXIDANTES NATURALES

Aceites de semillas, Frutos secos, Cereales, Legumbres, Productos de Origen Animal y Origen

Microbiano pueden servir como fuentes de antioxidantes de origen natural ; los mas frecuentes

encontrados en los éstos productos son: fenoles simples, polifenoles y derivados del ácido

fenólico (Tabla 4).

Origen Fuente Compuestos

antioxidantes

Legumbres Cacahuates, guisantes

y judías comestibles

Ácidos fenólicos

y polifenólicos

Frutos secos Avellanas, pacana y anacardo ácidos fenólicos y -

tocoferol

Semillas

oleaginosas

lino, girasol, soya, algodón y colza antocianinas, esteroles,

tocoferoles y tocotrienoles.

Cereales Cebada, trigo durum, mijo, avena y arroz Flavoniodes, tricina,

luteolina y N-(p-cumaroil)

serotonina tocoferol,

tocotrienoles esteres de

ácido caféico, ácido

cinámico y oryzanoles

Productos

animales

Péptidos, aminoácidos y carotenoides Glutation peroxidasa,

superóxido dismutasa,

catalasa, carnosina,

anserina, ofidina y

carotenoides

Microbiano Penicillium sp Aspergillus sp Rhizopus oryzae

Eurotium sp Blakeslea sp

Duniella salina Xantophyllomyces sp.

Acetato de etilo, citrinina,

ácido protecatecuico, ácido

corvulico y su derivado

metil-etil éster

Tabla 4. Compuestos antioxidantes a partir de aceites de semillas, frutos secos, legumbres.

Productos animales y microbiano (32)

Los antioxidantes fenólicos además inhiben el crecimiento de microorganismos: psicrótrofos el

grupo de coliformes, E. coli, O157:H7, Bacillus cereus y en general contra grupos bacterianos de

grampositivas y gramnegativas.

Se ha demostrado que el consumo de frutas y verduras disminuye el riesgo de padecer de cáncer

y enfermedades cardiovasculares, por lo cual se ha estudiado la actividad antioxidante de:

Tubérculos y plantas tuberosas (zanahoria, patatas, remolacha etc) crucíferas (repollo, coles de

Brucelas y brócoli), verduras de hoja verde (lechuga, espinaca, etc), cebollas, tomates y otras

verduras, usando diferentes sistemas de oxidación (Tabla 5). Así mismo, las frutas también juegan

un importante papel en éste estudio (tabla 6).

Origen Fuente Compuestos

antioxidantes

Pimentón Querecetina

Crucíferas Compuestos fenólicos

Verduras

Cebolla y ajo Quercetina, alicina

Patata Ácido ascórbico, cafetico,

clorogénico, -tocoferol y

polifenólicos

Batata Glucósido de peonidona

Espinacas Compuestos fenólicos

Tomate Licopeno y

-carotenoides

Tabla 5 Compuestos antioxidantes a partir de verduras (32)

Origen Fuente Compuestos

antioxidantes

Frutas

Frutos de hueso

Ciruelas Ácido clorogénico y

neoclorogénicoMelocotón

Frutas cítricas

Pomelo Naringina

Naranja Hesperidina,

Nariarutina

Uvas y vinos

Uva negra Fenólicos totales,

antocianinas

Uva blanca Hidroxicinamatos

Vino tinto Antocianinas,

Catequina, ácido gálico

y resveratrol

Bayas Bayas Antocianinas,

hidroxicinamatos y

flavonoles.

Otras frutas Manzanas Epicatequina, ácido

clorogénico

Tabla 6. Compuestos antioxidantes a partir de frutas (32)

Las hierbas. las especias y los tés son los principales grupos en los que se centra la investigación

de los antioxidantes desde el punto de vista de su seguridad. El hombre los ha usado desde

tiempos prehistóricos no solo para aromatizar los alimentos si no como antiséptico y por sus

propiedades médicas.

A partir de los primeros trabajos en los que se examinaron más de 70 especias, hierbas y tés, se

han publicado muchos trabajos en los que se pretende aumentar la información sobre

compuestos y los mecanismos involucrados en la actividad antioxidante de las especias (Tabla 7).

Origen Fuente Compuestos

antioxidantes

Especies

Romero (Rosmarinus officinalis) Diterpenos fenolicos, carnosol,

isorosmanol, rosmaridifenol, y

rosmanol.

Salvia (Salvia officinalis) Carnosol, acido carnosico,

rosmanol, rosmadial, ácido

rosmarínico

Orégano ( Oreganum vulgare) Acido rosmárinico, ácido caféico,

acido protocatecuico, timol,

carvacrol y flavonoides.

Tomillo (Thymus vulgaris) Timol y carvacrol

Jengibre (Ziniber officinale) Derivados del gingerol, sogahol y

diharilheptanoides

Tes Camellia sinesis Catequinas, teaflavinas y

tearubiginas

Hierbas Ajedrea (Satureja hortensis) Acido rosmarínico, carnosol,

carvacrol, timol y ácido carnósico

Otros

Pimienta negra molida

(Piper nigrum)

Glucósidos de flavonoides:

kemferol, ramnetina y quercetina.

Pimentón (Capsicum annum) Capsaicina y capsaincinol

Regaliz (Glycyrrhirra glabra) Flavoniodes

Clavo ( Eugenia caryophyllata) Eugenol y galatos

Tabla 7. Compuestos antioxidantes a partir de: hierbas, especias y tés (32)

Teóricamente, una sustancia puede actuar como antioxidante de distintas formas: compitiendo

por la unión con oxigeno, retardando la iniciación de la oxidación, bloqueando la propagación,

inhibiendo catalizadores o estabilizando hidroperóxidos (35).

Como antioxidantes ideales (16)Uson de utilización segura, con un adecuado tratamiento no

generan olores, flavor ni color al alimento, son efectivos a bajas concentraciones, se incorporan

facilmente al producto, siendo soluble en el mismo y con buena dispersión en el mismo, son

estables durante el procesamiento del alimento y capaz de estabilizar el producto final pero su

disponibilidad supone costos altos.

Antioxidantes en cárnicos y productos cárnicos

En muchos casos , la adición postmortem del antioxidante en la carne no resulta del todo efectiva

ya que éste no se incorpora en el lugar óptimo para bloquear la progresión de la oxidación (26).

Además para aumentar su eficacia, los antioxidantes deben adicionarse la antes posible durante

el proceso de manufactura del alimento (20).

La inclusión de antioxidantes en la dieta animal es un método efectivo para incrementar la

estabilidad oxidativa del músculo, especialmente en aquellos productos en los que la adición del

antioxidante en el producto final puede resultar difícil (15) .

El efecto de la dieta administrada sobre el estatus antioxidante depende de distintos factores:

nutrientes antioxidantes, prooxidantes aportados, aditivos, suplementos no nutricionales,

absorción y biodisponibilidad de todos ellos y del procesamiento y almacenamiento del alimento

en cuestión.

De esta forma aunque algunos compuestos administrados no son propiamente antioxidantes, son

nutrientes esenciales para el funcionamiento del sistemas antioxidantes endógenos tales como:

Cu, Mn, Zn y Se como cofactores de sistemas enzimáticos (14).

Habitualmente la suplementación de antioxidantes en la dieta de animales destinados a la

producción cárnica tiene como finalidad garantizar la deposición de suficiente antioxidante en los

músculos para una correcta protección frente a la degradación oxidativa. Por otra parte, la carne y

los subproductos cárnicos con antioxidantes incorporados podrían considerarse alimentos

funcionales, es decir alimentos que además de su valor nutritivo pueden ser utilizados para

prevenir o tratar ciertos desórdenes o enfermedades (20).

En el caso de la vitamina E (-tocoferol) , uno de los antioxidantes más utilizados, mejora la

estabilidad oxidativa de la carne de animales suplementados con éste antioxidante se debe

principalmente a la posición de las moléculas de vitamina e en el interior de las membranas

celulares en situación optima para actuación. En cambio. La adición postmortem exógena de

vitamina E resulta en un contacto superficial extensivo y no intramembranoso. Por lo tanto la

suplementación dietética prolongada permite la incorporación de -tocoferol directamente en las

membranas del tejido muscular adiposo. En el caso de adicionar directamente la vitamina E en el

producto cárnico hacen falta cantidades más elevadas para conseguir un efecto similar (20).

2.7 ANTIOXIDANTES NATURALES

Existe un numero creciente de datos experimentales, clínicos y epidemiológicos que demuestran

los efectos beneficiosos de los antioxidantes de origen natural frente a enfermedades

degenerativas inducidas por el estrés oxidativo y enfermedades relacionadas con la edad por lo

que se ha generado un gran interés hacia el papel que estos ejercen (32).

La aparición de trabajos sugiriendo los efectos potencialmente mutagénicos y carcinogénicos,

aunque no suficientemente probados, de algunos antioxidantes sintéticos, en particular BHA ( E-

320) y BHT (E-321), junto con el aumento de la preocupación de los consumidores por la

seguridad alimentaria, ha despertado un especial interés en la utilización de fuentes alternativas

de compuestos naturales en propiedades antioxidantes (30). Las sustancias antioxidantes naturales

se consideran mas potentes, eficaces, seguras y deseables que las sintéticas, pues pueden

poseer implícitamente efectos beneficiosos para la salud (21).

A continuación se muestran las ventajas e inconvenientes de los antioxidantes naturales frente a

los sintéticos:

Antioxidantes Sintéticos Antioxidantes Naturales

Mas económicos Algunos de éstos costosos

Amplia Aplicación Usos restringidos

Actividad antioxidante media-alta Amplio rango de actividad antioxidante

Seguridad Cuestionada Percibidos como inocuos

Prohibición de la utilización de algunos de ellos Incremento el uso y expansión de las

aplicaciones

Baja solubilidad en agua Amplio rango de solubilidad

Bajo interés en alimentación Alto interés en alimentación

Tabla 2. Ventajas e inconvenientes de los antioxidantes naturales y sintéticos (32)

CLASIFICACION

Dentro de los polifenoles, los flavonoides constituyen un gran grupo de compuestos naturales

derivados de las 2-fenilcromona o 2-fenilbenzopirona. Se encuentran en las células fotosintéticas

de: semillas, frutas y flores. Pueden ser tanto liposolubles como hidrosolubles y se localizan tanto

dentro como fuera de la célula. Son potentes quelantes de metales.

La posición y el nivel de sustitución de grupos hidroxilo de su estructura, son las claves de sus

propiedades antioxidantes. La estructura básica de los flavonoides es compartida con los

tocoferoles que actúan en las últimas etapas de peroxidación estabilizando radicales ya formados.

Los flavoniodes actúan capturando radicales implicados en las primeras etapas como el oxígeno

singlete , el radical superóxido y el radical hidroxilo. Este distinto punto de actuación podría

explicar los efectos sinérgicos observados cuando se utilizan conjuntamente dos antioxidantes.

El Acido dihidrolipoico (DHLA) recibe éste nombre por su solubilidad en lípidos; es producido

endógenamente aunque en condiciones de estrés fisiológico puede generarse en proporciones

adecuadas y por eso se clasifica como nutriente esencial.

Es un fuerte reductos capaz de interaccionar con especies reactivas de oxígeno como los

radicales hidroxilo, peroxilo y superóxido, ácido hipocloroso y oxígeno singlete.

También es capaz de quelar iónes metálicos y de regenerar el ascorbato, que a su vez interviene

en el reciclaje de la vitamina E.

La Carnosina es un dipéptido formado por -alanina e histidina, se encuentra en músculo

esquelético y sus propiedades antioxidantes se basan en la habilidad para actuar como quelante,

inactivador de radicales libres y donador de H+ . es hidrosoluble y por lo tanto puede actuar en la

fase acuosa en el músculo dónde se encuentran muchos catalizadores de la oxidación lipídica.

Además protege el color de la carne inhibiendo la oxidación de la mioglobina: Mantiene su

eficacia antioxidante en un rango de pH 5.1-7.1, incluso después de tratamiento térmico, por lo

que ofrece un buen potencial como antioxidante en carnes procesadas.

El Glutation reducido (GSH), es un tripéptido (Glu-Cys-Gly) de distribución tisular variable puede

actuar sobre el peróxido de hidrógeno y los radicales superóxido e hidroxilo. La función

antioxidante se la facilita el grupo sulfhidrilo de la cisteína. Interviene también en el reciclaje del

ácido ascórbico y proporciona una fuente de electrones que permiten a la glutatión peroxidasa

(GSHPx) descomponer peróxido de hidrógeno y peróxidos lipidicos.

La Ubiquinona 10 (Coenzima Q10) se sintetiza en la membrana mitocondrial interna donde actúa

como transportador de electrones de cadena respiratoria. También se localiza en los microsomas,

aparato de golgi y membranas plasmáticas, donde una parte se encuentra en forma reducida,

como hidroquinona ( CoQH2). Esta forma puede actuar como donador de H por lo que se ha

supuesto que puede funcionar como antioxidante.

Por su fácil oxidación en contacto con el aire, inactivando la quinona, podría ser un potente

antioxidante al utilizarla con una sustancia conjuntamente capaz de reducirla.

las Betalaínas No son flavonoides aunque contienen un grupo fenólico parcialmente glucosilado.

Además contienen un grupo aminoacídico con una estructura similar a la etoxiquina como fuerte

antioxidante utilizado en la estabilización de lípidos en alimentos animales.

Los Estrógenos como el estradiol (17-- estradiol) y la 2-hidroxiesterona tienen capacidad

antioxidante. También se ha observado que los estrógenos con un grupo hidroxilo en el anillo

aromático tienen habilidad para generar el -tocoferol a partir de su radical.

El Ácido úrico se ha demostrado recientemente su capacidad antioxidante tanto a nivel intra como

extracelular. Según parece, actúa previniendo la oxidación de la vitamina C y formando complejos

con hierro y cobre.

El Ácido ascórbico se considera el antioxidante hidrosoluble más importante en los fluidos

extracelulares y reacciona en forma directa con los radicales superóxido, hidroxilo y con

hidroperóxidos lipidicos. Además participa en el reciclaje de la vitamina E reduciendo el radical

tocoferol y regenerando el -tocoferol nativo,

De forma general, el término vitamina E hace referencia a una familia de compuestos relacionados

estructuralmente y que incluye todos los derivados tocol y tocotrienol que manifiestan la actividad

biológica del -tocoferol, su capacidad antioxidante radica en que rompe la cadena de

propagación de la oxidación lipídica; protege los ácidos grasos poliinsaturados de fosfolípidos de

membranas y lipoproteínas plasmáticas. No es enzimática y es rápida

Los Carotenoides son pigmentos naturales liposolubles que se encuentran en numerosas plantas y

animales, se sintetizan en aparatos fotosintéticos de plantas superiores; el -caroteno posee dos

características que pueden manifestar su capacidad antioxidante:

- Su reactividad: Tiene potencial para competir incluso en bajas concentraciones por los

radicales peroxilo del sistema.

- Estabilidad del radical -caroteno: A presiones parciales de oxigeno suficientemente bajas,

éste radical predomina frente al radical peroxilo y puede ser eliminado del sistema

mediante la reacción con otro radical peroxilo dando lugar a un producto inactivo.

Por su parte, el licopeno como pigmento natural sintetizado por plantas y microorganismos que

da color a los frutos rojos como tomates y sandias, es el carotenoide más prevalente en la dieta

occidental y el mas abundante en el plasma humano; su capacidad antioxidante es otorgada por

que se ha observado que es el “inactivador” de oxígeno singlete más eficaz de todos los

carotenoides.

Aplicaciones de los antioxidantes y antimicrobianos de origen natural en productos carnicol y de la pesca.

USO DE ANTIOXIDANTES NATURALES EN ALIMENTOS DE ORIGEN ANIMAL

La adición de antioxidantes naturales (exógenos) durante el procesado es la técnica más

tradicional para el control de la oxidación de los lípidos de la carne. Sin embargo, algunos de los

compuestos se encuentran ya en la carne en bajas concentraciones como: el ácido ascórbico y la

carnosina (14).

El aumento de los niveles de tocoferoles y carotenoides en tejido muscular a través de la

suplementación de la dieta se han convertido en una gran alternativa para conseguir una mayor

estabilidad oxidativa en alimentos cárnicos (32).

En Carne de vacuno aunque es difícil alterar la composición orgánica del ganado a través de la

dieta, por ser animales rumiantes; es posible incrementar el contenido de tocoferol en el músculo

del ganado vacuno a través de dietas que contienen niveles elevados de acetato de tocoferilo

(2000-3000 mg/dia durante 135 días).

En Carne de cerdo su estabilidad puede afectarse mas fácilmente, sin embargo se ha observado

que un aumento del nivel de tocoferol en la dieta provoca un aumento de ésta sustancia en los

tejidos cárnicos.

En aves los efectos de la dietas se han estudiado con profundidad y se ha encontrado que dietas

que contienen diferentes tipos de grasas, tocoferoles y carotenoides tienen un efecto

beneficiosos sobre el producto final listo para consumo; ya que esta comprobado que un

suministro de grasas insaturadas, aumenta la cantidad de enzimas antioxidantes (catalasa,

superóxido dismutasa y catalasa).

En pescado el músculo es más sensible a la oxidación debido al alto grado de instauración de sus

lípidos. Estudios indican que una suplementación dietaria con alto contenido de -tocoferoles

aumenta su estabilidad en músculo , siendo más estables frente a la oxidación.

USO DE ANTIMICROBIANOS NATURALES EN ALIMENTOS DE ORIGEN ANIMAL

Según un estudio realizado por expertos del Institute Food Technologist de EEUU (IFT) los arándanos

son una nueva manera natural de garantizar la seguridad de la carne, ya que sus propiedades le

capacitan para reducir el desarrollo de Salmonella sp, E.coli y otros tipos de bacterias. Tras aplicar un

concentrado de arándano sobre carne picada cruda con varios tipos de bacterias, los expertos concluyen

que se reduce de forma considerable el crecimiento de patógenos. El responsable de este mecanismo es

el compuesto denominado proantocianidina (PAC), que obstaculiza la adherencia de las bacterias, sobre

todo las de E. coli.(1)

proponen el uso de los aceites esenciales de citrus que ya se utilizan en alimentos, específicamente, los

de naranja, limón, lima y pomelo, que han demostrado tener un efecto inhibidor del crecimiento de

bacterias tanto gram (+) como gram(-), además de ser seguras. Lo que sí podría constituir una limitación

o por lo menos condicionar su uso en cualquier tipo de alimento, son sus características organolépticas. (10)

Hasta el momento se ha investigado la utilización de estos aceites esenciales en algunos alimentos, tales

como pescados, carnes, lacteos.

Pescado: La aplicación de citral y linalool redujo la microflora en piel, intestinos y branquias de pescado

(carpas) conservada a 20C por 48 horas.

Carne: Se aplicaron esencias de limón y naranja en polvo a albóndigas en una concentración del 5%,

demostrándose su efectividad contra los microorganismos más frecuentes de la carne durante 12 días.

Lácteos: Los paneles de degustación indicaron que solamente sería aceptable el uso de las esencias de

limón, naranja y pomelo en leche. Sin embargo solo el terpineol resultó ser efectivo contra la Salmonella

senftenberg, E. coli, S. aureus y Pseudomonas spp.(10)

El aceite esencial de comino negro añadido a un marinado de trucha cruda demostró reducir los

recuentos e aerobios, hongos y levaduras después de 9 dias de almacenamiento a 4ºC (8)

Un marinado a base de limón que contenía una combinación de aceites escenciales al 0.3% de oregano y

0.3% de tomillo redujo significativamente los recuentos e aerobios y Escherichia coli 0157:H7 en filetes

de pechuga de pollo crudas, Ademas de ser altamente letal para Salmonella tiphimurium,

Campilobacter jejuni y L. monocytogenes (8)

Agua de lavado tan efectiva como sulfato de cobre o benzalconio para descontaminar superficies

cárnicas (11)

Las zanahorias producen un factor termolábil anti-listeria (11)

El rabano picante inhibe Aspergillus sp, Pseudomonas sp, Listeria sp, Salmonella sp y E.coli O157 (11).

El aceite de tomillo reduce cien veces a L. monocytogenes (11).

El aceite de orégano inhibe a E.coli O157 (11).

El aceite de clavo dispersado en una solución concentrada de azúcar es germicida frente a C. albicans,

S. aureus, K. pneumoniae, P. aeruginosa, C. perfringes y E. coli (11).

Algunos de los avances conseguidos ha sido el uso combinado de la alta presión con agentes

antimicrobianos naturales como la nisina o la lisozima, o incluso la aplicación conjunta con tratamientos

térmicos de baja intensidad. Esta combinación de tratamientos ha permitido lograr un efecto global

superior al logrado mediante el uso de una sola de estas tecnologías.(1)

3. CONCLUSIONES

Debido a que la actividad antimicrobiana de los antimicrobianos naturales puede variar dependiendo de la

especie o hierba, del tipo de microorganismo presente y del alimento en cuestión, es necesario estudiar

su aplicación en cada caso particular.

Los antioxidantes naturales tienen un gran impacto en la seguridad y aceptación del alimento y

esto continuara siendo así en el futuro ya que no solo consiguen que el alimento sea mas estable

frente a la oxidación sino que además pueda controlar en forma efectiva el crecimiento bacteriano.

Esta área de investigación actualmente tiene el máximo interés.

4. BIBLIOGRAFIA

1. Chavarrías Marta, Antimicrobianos naturales y conservación de alimentos.Consumer eroski.

Disponible en: http:www.consumaseguridad.com/sociedadconsumo/2006/10/19/25370.php

2. Santos Buelga, Jesús A. Nuevas tendencias en el uso de conservadores en la industria

alimentaria. Dpto Higiene y Tecnología de los Alimentos. Universidad de León. 2002

3. Rodriguez, Dora Alicia, Actividad antimicrobiana de la lactoferrina: mecanismos y

aplicaciones clínicas potenciales. Rev. Latinoamericana de microbiología. Pag. 102-111 Vol.

47 Nº 3-4. Julio-Diciembre 2005

4. Soriano Del Castillo, J.M, Micotoxinas en alimentos. Cap 4 pag 82. Ed. Diaz de santos 2007

ISBN 8479788089.

5. Avila Sosa Raul, El potencial del brocoli, poro y apio como productores de antimicrobianos

naturales. Rev. Claridades agropecuarias, pag. 35-37, Octubre 2006.

6. Sotelo Antillón, Perla Rocío. Inhibición de patógenos relacionados con alimentos, por

orégano mexicano (lippia berlandieri schauer) y sal, y su aplicación en productos lácteos.

Tercera reunión nacional sobre oregano. Mexico, Agosto 2007.

7. Rodríguez Jerez, José Juan. Alternativas para una carne sin antibióticos. Consumer eroski.

Enero 2003. Disponible en:

http://www.consumaseguridad.com/cienciaytecnologia/2003/01/15/4740.php

8. Draughon Ann, Bioconservadores botanicos en alimentos, Rev. Mundo lácteo y carnico, Julio-

Agosto 2006.

9. Quntero Salazar, Baciliza. Empaques y recubrimientos con actividad antimicrobiana

adicionados con bacteriocinas y su aplicación. Alfa editores técnicos. Junio 2008. Disponible

en : http://www.alfa-editores.com/web/

10. Fisher Katie, Philips Carol, Potential antimicrobial uses of essential oils in food: is citrus the

answer?Trends in Food Science & Technology, 19, 3, 156-164.(2008)

11. Mercen Letosa, Juan Jose. Antimicrobianos naturales. Rev medicina naturista, microbiología.

Nº 2 pag. 104-108, 2000. I.S.S.N 1576-3080

12. Montano-Perez, Karla y Vargas-Albores, Francisco. Péptidos antimicrobianos: un mecanismo

de defensa ancestral con mucho futuro. INCI, ene. 2002, vol.27, no.1, p.21-27. ISSN 0378-

1844.

13. Aldana Rodríguez, Luisa Fernanda. 2000. Efecto de desinfectantes y antimicrobianos

naturales frente a cepas de L. monocytogenes. Tesis de pregrado. Pontificia universidad

Javeriana. Facultad de Ciencias Básicas. Departamento de Microbiología. Bogotá – Colombia

178p

14. Carreras Ferrer, Irene. 2004. Influencia de la suplementación de antioxidantes y de la

administración de enrofloxacina en la calidad y seguridad en la carne de ave. Institut de

recerca i tecnología alimentaries. IRN- Centre de Tecnologie de Carn. Departament de Química.

Universitat de Girona-Italia 304p.

15. Chihuailaf. R.M. Contreras P.A y Witter; F.G. 2002. Patogénesis del estrés oxidativo :

consecuencias y evaluación en salud animal. Vet. Mex. 33(3), 265-283.

16. Coppen, PP. 1983. The use of antioxidantes in rancidity in foods. Applied Sciences

Publishers. England. P 67-84.

17. Daza Aragón, Paola Margarita.1997.Comparación experimental de dos métodos de

higienización de alimentos hortícolas. Tesis de pregrado. Pontificia Universidad Javeriana.

Facultad de Ciencias Básicas. Departamento de Bacteriología. Bogotá – Colombia 78p

18. Decker, E.A y Xv, Z. 1998. Minimizing rancidity in muscle foods. Food Technology 52 (10): 54-

59.

19. Díaz Vargas Maria Claudia. 1999. Evaluación de un antimicrobiano para aumentar la vida útil

de salchicha tipo económica. Tesis de pregrado. Pontificia Universidad Javeriana. Facultad de

Ciencias Básicas. Departamento de Microbiología. Bogotá – Colombia 180p

20. Fernández-Ginés J.M. Fernandez-Lopez, J. Perez Alvarez, J.A. Sayas-Barberia, E y Sendra E.

2001. Adición de vitamina E a dietas animales de abasto: efecto sobre carne y productos

cárnicos. Alimentaria, 31-37.

21. Frankel, E.N. 1993. Insearch of better methods to evaluate natural antioxidants and

oxidative stability in foods lipids. Trends Food. Sci. Tech. 4, 220-225.

22. Grune T.R.Klotz Gieches J., Rudeck, M y Sies, H. 2001. Protein oxydation and proteólisis by

teh nonradial oxidants singlet oxygen or peroxynitrite. Free radical Bio. Med. 30 (11), 1243-

1253.

23. Güiza Perez, Maria del Pilar. 2007. Estudio del efecto antimicrobiano del aceite esencial de

Minthostachys mollis combinado con inactivación térmica sobre cepas de L

monocytogenes. Tesis de pregrado. Pontificia Universidad Javeriana. Facultad de Ciencias

Básicas. Departamento de Microbiología. Bogotá – Colombia 220p

24. Giese, J. 1996. Antioxidantes tool for preventing lipid oxydation. Food technol. 73-81.

25. Halliwell, B. 1987. Oxidantes and Human disease: some New Concepts p 358-364.

26. Higgins F,M, kerry, J.P, Buckey. D.J y Morrisey. P.A. 1999. Effects of -tocopheryl acetate

supplemantation and SALT addition in the oxidative stability (TBARS) and wared over

flavor (wof) of cooked turkey meat. Brit. Poultry Sci 40, 59-64.

27. Hsieh R.J y y Kinsella, J.E. 1989. Oxidation of polynsaturated fatty acids: mechanisms,

products and inhibition with emphasis on fish. Adv. Food Nutr Res 33, 233.

28. Kaner, J. Harel, S y Bgranit R. 2001. Betalains: A new class of dietary cationized

antioxidantes. J Agr. Food . Chem, 48, 5178-5185.

29. Monahan, F.J. 2002. Oxidación de los lípidos de la carne y los productos cárnicos:

implicaciones y prevención. Eurocarne 109: 89-96.

30. Moure A, Cruz, J.M., Franco, D., Domínguez, H., Núñez. M.J Y Parajó. J.C. 2001. Natural

antioxidantes from residual sources. Food. Chem. 72, 145-171.

31. Niki, E.L. 1987. Antioxidants in relation to lipid peroxidation. Chem. Phys. Lipids, 44, 227-253.

32. Pokorny Jan, Yanishilieva Nedyalka y Gordon Michael. 2005. Antioxidantes de los alimentos:

Aplicaciones prácticas. Ed Acribia. Zaragoza-España. P 141-357.

33. Quintero Salazar Bacilia y Ponce Alquicira Edith. 2006. Empaques y recubrimientos con

actividad antimicrobiana adicionados con bacteriocinas y su aplicación. Grupo de

Investigación en Gastrotecnologia. Universidad Autónoma de México. Toluca-México. 9 p

34. Solanilla M., Marcela. 1990. Actividad antimicrobiana de extractos vegetales utilizados por la

comunidad indígena (Uitotos) como anti-infecciosos (Jacaranda obtusifolia, Kodiuro).

Tesis de pregrado. Pontificia Universidad Javeriana. Facultad de Ciencias Básicas. Departamento

de Bacteriologia. Bogotá – Colombia 78p

35. Valenzuela, A y Nieto, S. 1996. Syntetic and natural antioxidants: food quality protectors.

Grasas y aceites, 47 (3): 186-196.

36.Williams G.M, Iatropolus, M.J Y Whysner, J.,1999. Safety assesment of butylated

hydroxianisole and butilated hydroxitoluene as antioxidant food. Additives. Food. Chem:

Toxicol 37, 1027-1038.