Oxidación, Proteínas y Grasas - Subproductos de origen ...• A mayor...

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Oxidación, Proteínas y Grasas

Kemin Nutrisurance Inc. Carlos Bacal

Sara Cutler, Ph.D. and Ben Bowen Alapre

Cancún, México Marzo 2015


Lipidos y grasas


Tipos de Acidos Grasos

E.N. Frenkel Lipid Oxidation , Oily Press, pp 2


OXIDACIÓN

El proceso irreversible por el cual el oxígeno molecular

se combina con nutrientes en un ingrediente de una dieta o en un producto terminado, creando rancidez y

disminuyendo la calidad , el valor nutricional y la palatabilidad del ingrediente u alimento.


Compuestos suceptibles a la oxidación: rasgos estructurales comunes

Ligaduras dobles

C H ( C H ) ( C H C H C H ) ( C H ) C - O - C H n 3 2 2

Ácido graso

n 2 n 2 O

=

2

R - C H R - C H

C H C H C H

C C H C H C

3 C H 3 C H

C H C H O H 2

H C C H 3 3

V i t a m i na A


Saturacion de Acidos Grasos # dobles enlaces vs estabilidad

•  A mayor instauración, mayor numero de dobles enlaces •  Las grasas y aceites poliinsaturadas son mas difíciles de

estabilizar •  A mayor instauración, mayor requerimiento de Antioxidante

A mayor Instauración , mayor es la dificultad de estabilización y mayor es la susceptibilidad a la oxidación


OXIDACIÓN

•  Es por Radicales libres •  Iniciada por Luz, Calor, Metales •  Autopropagada •  Destruye Valor Nutritivo, Valor Energetico y Calidad


O X I D A C I Ó N

Waters, W. A. (1971) J. Amer. Oil Chem. Soc. 48: 427-433; and Schaich, K. M. (1980) CRC Reviews in Food Science and Nutrition, pp 189-244.


Curvas de oxidación de los lípidos

PV (Hiperóxidos)

Volátiles

No volátiles

Antioxidante

Lípidos insaturados

Consumo de oxígeno

Labuza, T. P. 1971. Kinetics of Lipid Oxidation in Foods, CRC Crit. Rev. Food Technol. 2: 355-405.

Tiempo

Con

cent

raci

ón


Como la Autoxidación degrada la Calidad?

Radicales Libres

Oxigeno (O2)

Regeneracion de Radicales Libres

Aldehidos

Grasas

Acidos Grasos Inestables

Peroxidos

Hidroperoxido Inestable


El deterioro que produce la Oxidación

•  Perdida de Vitaminas Lipo solubles, (Vit A, E) •  Destrucción de Carotenoides •  Deterioro de Palatabilidad/Aceptabilidad •  Influencia en la Salud, Inmunidad, y performance (Stress

Oxidativo) •  Producción de compuestos tóxicos, (óxido de colesterol,

destrucción de DNA •  Reducción de Digestibilidad de aminoácidos y proteínas.


Sustratos suceptibles de oxidación

•  Grasas , Sebos, Aceites.

•  Harinas animales. •  Tejidos animales frescos/congelados

•  Hidrolizados de proteína animal (digests)

•  Ingredientes vegetales •  Componenetes de la dieta (dry mix, extrusados)

•  Productos terminados


Función de los antioxidantes Impedir la rancidez sacrificándose a sí mismos para evitar la oxidación de

las grasas e Ingredientes del alimento.


Rol del Antioxidante

•  Previenen la rancidez por que se “sacrifican”, se oxidan preferencialmente.

•  Son Radicales “lentos en propagar”


Tipos de Antioxidantes

•  Sinteticos BHA BHT EQ TBHQ PG

•  Naturales Tocoferoles, Extracto de Romero, Extractos Vegetales


Estructura química de los antioxidantes sintéticos

C(CH3)3

OH

OH

C(CH3)3C

OH

C(CH3)3

CH3

O

C - O - CH2CH2CH3

OH OHOH

C(CH3)3

OH OH

C(CH3)3

O - CH3 O - CH3

CH3

CH3

HN

CH3

CH3CH2O

Etoxiquina Peso mol. 217

Hidroxianisol butilado (BHA) Peso mol. 180

Hidroxitolueno butilado (BHT) Peso mol. 220

Butilhidroquinona terciaria (TBHQ) Peso mol. 166

Galato de propilo Peso mol. 212


Estructura química de los homólogos naturales del tocoferol

AumentoAumentode la de la

actividadactividadde la de la

vitaminavitamina EE

AumentoAumentode la de la actividadactividadantianti--oxidanteoxidante

O

OH

CH3

CH3

CH3CH3

(CH2CH2CH2CH)3CH3

CH3

αα TocoferolTocoferolPeso mol. = 430Peso mol. = 430

O

OH

CH3

CH3

CH3

(CH2CH2CH2CH)3CH3

CH3

ββ TocoferolTocoferolPeso mol. = 416Peso mol. = 416

O

OH

CH3CH3

(CH2CH2CH2CH)3CH3

CH3

δδ TocoferolTocoferolPeso mol. = 402Peso mol. = 402

O

OH

CH3CH3

CH3(CH2CH2CH2CH)3CH3

CH3

γγ TocoferolTocoferolPeso mol. = 416Peso mol. = 416


Estructura molecular de los antioxidantes encontrados en el romero

C H 3 C H 3

C H 3 C H 3 O

O H O H O H

C H 3 C H 3

C H 3 C H 3 O

O H O H

O

C H 3 C H 3

C H 3 C H 3 O

O

O H

O H O H

Ácido carnósico Carnosol Rosmanol Pm = 332.4

E.N. Frankel, Lipid Oxidation, pp238


Neutralizacion de los radicales libres por el hidroxianisol butilado

OCH3

OH

C (CH3)3 + ! R C (CH3)3 + RH

OCH3

O !

Grasas y Aceites Vol. 48. Fase. 2 (1997), 83-86 By M. Karamac, and R. Amarowicz


Como Actuan los Antioxidantes

•  Actuan 1 a 1

•  R * + AOXH RH + AOX *

•  AOX* +AOX* AOX-AOX (Dimero)


Requerimientos para la Oxidación Iones Metálicos

Agua

Calor

Oxígeno


Sistemas antioxidantes

" Los antioxidantes terminan la propagación de los radicales libres que se han formado.

" La quelación impide la formación de radicales libres y es la primera línea de defensa.

" Los surfactantes permiten que los quelantes y antioxidantes se dispersen dentro de la fase grasa de los ingredientes y dietas.


Alimentos Balanceados y Petfood

•  Alim. Balanceados focalizan la Performance -Caracteristica: Alta rotacion / Commodity

•  Petfood requiere mas atributos -Shelf life > 12 meses -Valor de Marca Asociado -Alimentos completos por muchos años -La Industria del Petfood es aprox 65 billones!


Beneficio de los Antioxidantes

•  Protegen la Calidad de la Grasa •  Previenen la formación de Olores desagradables •  Previenen la formación de compuestos tóxicos •  Mantienen el Valor Energético •  Mejoran la estabilidad de las Vitaminas •  Mantienen la aceptabilidad de Proteínas


Oxidación de Proteínas

•  La literatura reciente señala la interacción entre la oxidación de lípidos y proteínas.

•  Las más recientes investigaciones se realizaron en proteínas de

Carne (miofibrillas) y otras matrices. No Alimento de Mascotas

•  Los alimentos balanceados especialmente Alimento para Gatos, pueden contener hasta 50% proteinas, y hasta 30% en Alimento de Perros.

•  La fuentes de proteínas pueden ser de varias especies , Tipicamente proteinas recicladas (Rendering).l


Oxidación de Proteínas

Lund, et.al., Protein Oxidation in Muscle Foods: A Review. Mol. Nutr. Food Res. 2011, 55, 83-95.


Alimento para Mascotas

•  Croquetas son una matriz extusada de almidón, proteína y grasa.

•  Antioxidantes de aplican para controlar al oxidación tanto en Harinas animales, producto, grasas y aceites.

Fuente: Pet Food Institute


Objetivo de la Investigación

•  Presencia y extensión de oxidación de proteínas en Harinas y Alimento.

•  Determinar si los Antioxidantes son efectivos para prevenir la oxidación de proteínas y lípidos.

•  Determinar si la oxidación de proteínas de las materias primas impacta en la oxidación del Alimento.


Métodos

•  Oxidación de Lípidos o  Peroxide Values (Fox II)

•  Fe2+ + hydroperoxide + xylenol orange Fe3+ xylenol orange complex (UV 560 nm)

•  Oxidación de Proteínas o  Carbonyl values (Levine et. al, 1990)

•  2,4 Dintrophenylhydrazine- acid derivatization with extracted protein, TCA precipitation, read at 360nm

o  Thiols 5,5’ diothiobis-2-nitrobenzoic acid •  Ellman’s reagent- protein extracted and DTNB added, read at

410nm

Kemin Internal Publication 13-00060


Datos Iniciales

•  Se colectaron harinas animales de varias especies. •  Con PV alto y bajo •  PV>5= Alto •  PV<5= bajo

•  Se midió Carbonilos, Tioles y se comparó por especie.


Valores Iniciales- PV

Low= PV<5 High=PV>5



Valores Iniciales- Carbonilos

Low= PV<5 High=PV>5 Kemin Internal Publication 13-00060


Valores iniciales- Tioles

Low= PV<5 High=PV>5



Valores Iniciales- Sumario

•  Harinas de ave muestran incremento de carbonilos y decrecimiento de Tioles con el incremento de PV

•  Harina de Pescado mostró pérdida de tioles pero no incremento de PV

•  Harina de Cerdo no mostró oxidación de proteínas con

el incremento de PV.


Tratamiento AOX y oxidación de proteinas

•  Harina de Aves fue tratada con 1200 ppm de un Antioxidante formulado ó sin tratamiento.

•  Las Harinas se mantuvieron a 37˚C para envejecimiento acelerado por 10 semanas

•  Carbonilos y Tioles se midieron por triplicado


Harinas, AOX Treatadas vs Sin tratamiento.

*

* P<0.05 N=3



Tratamiento AOX y Oxidación de Proteínas •  Las Harinas tratadas con antioxidante líquido previno

la formación de Carbonilos.

•  Aparentemente los niveles de Tiol descendieron pero no en nivel significativo.


Harina y Alimento

•  Harina de Ave, tratada y sin tratar

•  Alimento formulado a la misma inclusión (30%)

•  Seguimiento de Alimento y Harina para PV, Carbonilos, Tioles, por triplicado.


PV Harina y Alimento

*

*

* *

* P<0.05 N=3



Carbonilos, Harina y Alimento

* *

* *

*

*

* P<0.05 N=3 Kemin Internal Publication 13-00060


Tiol, Harina y Alimento

*

* *

* P<0.05 N=3



Harina y Alimento Sumario

•  PV de Harina y alimento estan detrás de la curba y los valores de PV son superiores en los productos sin tratar.

•  Carbonilos son superiores en Harinas y Alimento sin tratar.

•  Tioles subieron y cayeron en Harina, (más alto en sin tratar) y subieron en alimento sin tratar.


Resumen

•  Oxidación de Proteiínas fué medido en Alimento y Mateiras Primas. o  Carbonilos y Tioles indican oxidación de Proteínas

•  Diferentes orígenes de Proteína, diferente comportamiento oxidativo.

•  Oxidación de proteínas in materias primas se translada a la oxidación en producto final.

•  Antioxidantes controlan al Oxidación de proteínas.


Investigaciones futuras

•  Impacto de los lípidos en la proteína, dado que los alimentos se fabrican con diferentes tipos de grasa y aceites.

•  Identificar los métodos que pueden capturar mejor la oxidación de proteinas en otras especies.(aparte de Aves)

•  Determinar como detener / prevenir la oxidación de proteinas en Materias primas y Alimentos.


Gracias!!

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