Efecto de la adición de productos de Maillard y ácido ascórbico

Resumen: E-077
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2004
Efecto de la adición de productos de Maillard y ácido ascórbico
sobre la estabilidad oxidativa de un sistema modelo lipídico
Romero, Ana M. - Doval, Mirtha M. - Sturla, Mario A. - Judis, María A.
Facultad de Agroindustrias- UNNE.
Cdte. Fernández 755, Sáenz Peña (3700), Chaco. Argentina.
Te-Fax: 03732-420137. E-mail: [email protected]
ANTECEDENTES
Las reacciones de Maillard ocurren durante el procesado y almacenamiento de alimentos. Se consideran responsables
del “browning” no enzimático e involucran compuestos carbonílicos y aminoácidos o proteínas que conducen a la
formación de una compleja serie de productos de reacción, que son conocidos como los PRMs. (Jing y Kitts, 2002).
Además de los azúcares reductores, otros compuestos carbonílicos, como los productos secundarios de la oxidación
lipídica (aldehídos, cetonas, epóxidos) son capaces de reaccionar con grupos aminos para producir PRMs en alimentos
que contienen grasas, cuando son procesados y/o sometidos al calor.
Aunque la reacciones de Maillard pueden producir ocasionalmente algún efecto indeseable, son consideradas de gran
interés en la industria de los alimentos porque entre sus productos se incluyen precursores naturales de sabores, aromas
y componentes coloreados deseables; y porque producen compuestos que exhiben propiedades antioxidantes
particularmente en sistemas lipídicos (Brun-Mérimée y col., 2004).
Los mecanismos por los que los PRMs actúan como antioxidantes no están claros todavía, pero se considera que los
factores más importantes que promueven la inhibición de las reacciones de oxidación de lípidos son: el poder reductor
de las estructuras de enodiol que se forman, la propiedad donadora de electrones, las propiedades quelantes de metales
de transición de las melanoidinas producidas y la actividad capturadora de especies de oxígeno reactivo de los
compuestos de Amadori y melanoidinas, que se desarrollan durante el proceso (Billaud y col, 2004).
El malonaldehído (MAD) es el producto secundario principal de la oxidación lipídica en alimentos cárnicos y puede
reaccionar con las proteínas musculares produciendo uniones covalentes y uniones cruzadas de moléculas de alto peso
molecular (Tironi y col, 2002). Las proteínas sarcoplásmicas (miógeno, globulina, hemoglobina y mioglobina),
componentes musculares, son entonces susceptibles a las reacciones de Maillard.
Por otra parte, el ácido ascórbico o vitamina C ha sido también utilizado por sus propiedades antioxidantes para
extender la vida media de los productos cárnicos. Varios investigadores reportaron que dependiendo de su
concentración y de la presencia de iones metálicos, éste puede actuar como un prooxidante o como un inhibidor de la
oxidación lipídica (Djenane y col, 2002). Según Elliot (1999) el efecto antioxidante de la vitamina C se debe a la
inhibición del oxígeno singulete, y funciona como un sinergista cuando es usado en combinación con otros
antioxidantes por promoción o regeneración de las propiedades antioxidantes de estos últimos. Cuando la vitamina C
fue usada en combinación con extracto de romero y con taurina, los efectos antioxidantes sobre un sistema cárnico
fueron más efectivos que con la vitamina sola (Sánchez- Escalante y col, 2001).
El objetivo de este trabajo fue determinar el efecto antioxidante del agregado de un producto de Maillard de origen
cárnico sobre un sistema modelo ácido linoleico puro y evaluar además el efecto sinérgico de la adición de ácido
ascórbico.
MATERIALES Y MÉTODOS
Preparación de los PRMs: Una solución de proteínas sarcoplásmicas de carne bovina, extraída según Wagner y Añon
(1985), fue sometida a un tratamiento térmico de 80 ºC durante 4 h con el aldehído malónico (MAD), preparado por
hidrólisis ácida del 1,1,3,3-tetraetoxipropano, en una proporción de 1: 3,5. El extracto seco de la fracción soluble de los
MRPs formados, fue obtenido por concentración al vacío y utilizado en distintas concentraciones para los ensayos
posteriores.
Evaluación de la actividad antioxidante de los PRMs: Ácido linoleico (ISN Biomedicals, 99% de pureza), fraccionado
en recipientes abiertos con una relación superficie/peso de 1,56 cm2/g, fue usado como sistema lipídico y los PRMs
fueron adicionados en concentraciones de 0%, 1% y 10% p/p. La oxidación lipídica fue acelerada por calentamiento en
estufa a 80 ºC durante 4 h en la oscuridad, y el seguimiento de la misma se efectuó midiendo la evolución de los
siguientes parámetros: formación de Dienos Conjugados (DC) según la técnica de Aubourg (1998) y expresados en
ml/mg de muestra; Valor de Peróxidos (PV) a través del método del tiocianato férrico adaptado de Zainol (2003), y
expresado en meq. O2/Kg de muestra; y formación de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS)
cuantificadas utilizando una solución de TBA-TCA (ácido tiobarbitúrico-ácido tricloroacético) expresándose los
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resultados en mg MAD/Kg de materia seca. El antioxidante sintético butirilhidroxianisol (BHA) al 0,01% fue usado
como control.
La actividad antioxidante al tiempo final del ensayo fue calculada para cada indicador como porcentaje de reducción de
la peroxidación (PR%) teniendo en cuenta un control sin antioxidante:
PR%= [(Valor del indicador de peroxidación sin antioxidante) – (Valor del indicador de peroxidación con
antioxidante)/(Valor del indicador de peroxidación sin antioxidante)] x 100
Evaluación del efecto sinérgico por agregado de Vitamina C: Ácido ascórbico (L(+) Ascórbico 99.7% Merck) en
concentración de 0,1% fue adicionado al sistema modelo ácido linoleico solo y al sistema ácido linoleico - PRMs 1%.
Las muestras fueron sometidas a las mismas condiciones de oxidación y la evaluación de la actividad antioxidante fue
seguida midiendo la evolución de los indicadores mencionados en el punto anterior.
Análisis estadístico: fue realizado con el software STATGRAPHICS Plus Profesional Versión B 4.0 para Windows.
DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS
Actividad antioxidante de los PRMs: en la Tabla 1, se muestra la evolución de los indicadores de las diferentes etapas de
oxidación durante el proceso, para el ácido linoleico. Los resultados obtenidos nos permiten inferir que los PRMs
solubles obtenidos a partir de las proteínas sarcoplásmicas y el malonaldehído poseen actividad antioxidante,
dependiendo la intensidad del efecto inhibitorio sobre la oxidación del sistema lipídico, de la concentración utilizada y
de la etapa de oxidación considerada.
Con respecto a la formación de dienos conjugados, marcadores de la primera etapa de oxidación, los PRMs
adicionados no mostraron un efecto inhibitorio apreciable
ni diferencias significativas para las distintas
concentraciones utilizadas. Considerando lo expresado por Billaud y col (2004), respecto de los mecanismos por los que
los productos de Maillard actúan como antioxidantes, podríamos suponer que la fracción soluble extraída en este
experimento contiene proporciones reducidas de compuestos responsables de la actividad capturadora de especies de
oxígeno reactivas o que los mismos evidencian poca actividad sobre matrices lipofílicas. Esto estaría de acuerdo con lo
expresado por Wagner y col. (2002), quienes encontraron que el efecto antioxidante de los PRMs difiere de acuerdo con
la matriz sobre la que actúa y con la solubilidad de la fracción utilizada.
Si analizamos los datos obtenidos para el valor de peróxidos, la mayor concentración de antioxidante utilizada mostró
mayor efectividad durante casi todo el tiempo de oxidación, exceptuando los primeros 30 minutos en los que ejerció un
efecto prooxidante. Esta habilidad capturadora de radicales, incluyendo la de radicales hidroxilo y superóxido, puede
ser explicada por la formación de productos que contienen al menos un grupo hidroxilo en la reacción de Maillard.
Sobre la formación de productos secundarios de la oxidación lipídica, examinado a través del análisis de las sustancias
reactivas al ácido tiobarbitúrico, ambas concentraciones de los PRMs ensayadas evidenciaron un apreciable efecto
inhibitorio, siendo el efecto de la mayor concentración utilizada comparable al del antioxidante sintético durante casi
todo el período de calentamiento. Según Mastrocola y col. (2000) el desarrollo de la reacción de Maillard conduce a la
formación de estructuras reductoras, tales como la formación de enodioles y de compuestos amino reductantes, que
pueden interrumpir la reacción de oxidación por donación de un hidrógeno.
Tabla 1. Evolución de los DC, VP y TBARS sobre el sistema ácido linoleico con la adición de PRMs al 0%,!% ,
10% y el control BHA
Tiempo
(h)
MRP
0%
0,0
5,223
0,5
5,109
1,0
5,394
1,5
5,625
2,0
5,571
2,5
5,233
3,0
4,833
3,5
4,833
4,0
5,895
Dienos
MRP MRP
1%
10%
4,762 4,762
4,515 5,588
4,919 4,553
5,159 4,840
5,433 5,113
4,978 4,859
5,058 4,679
5,030 4,545
4,868 4,827
BHA
0,01%
5,223
5,109
5,202
5,625
5,424
5,233
4,570
4,833
5,268
MRP
0%
3,711
5,612
22,695
41,639
54,381
58,098
55,238
53,464
65,757
Peroxido
MRP MRP
10%
1%
1,948 1,948
13,786 7,473
20,249 9,632
24,103 16,907
33,773 22,375
30,846 18,918
48,133 24,797
45,900 22,239
58,847 29,827
BHA
0,01%
3,711
1,963
0,998
0,643
0,716
1,029
1,384
1,578
1,395
MRP
0%
23,163
33,803
55,531
75,377
86,167
86,493
80,776
79,151
97,658
TBARS
MRP MRP
1%
10%
24,928 24,928
35,384 26,919
26,412 22,190
45,516 29,448
36,436 26,881
38,456 22,676
52,617 32,062
47,664 30,476
56,776 26,444
BHA
0,01%
23,163
18,884
22,770
28,066
30,634
28,945
24,085
19,747
22,251
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Evaluación del efecto sinérgico por el agregado de Vitamina C: analizando los porcentajes de reducción de la
peroxidación para los antioxidantes utilizados y para sus combinaciones al tiempo final del ensayo (Tabla 2), es posible
observar que para la formación de dienos conjugados la adición del ácido ascórbico a los PRMs al 1%, no sólo no
mostró efecto sinérgico sobre la actividad antioxidante de las mismas sino que además el porcentaje de reducción fue el
menor, comparado con los otros antioxidantes.
En el caso del valor de peróxidos (valores marcados con asterisco) los porcentajes de reducción, a las 4h, fueron muy
elevados debido a la presencia de vitamina C que permanecía aún sin degradar en el sistema, esto interfería con la
técnica de detección del indicador. Este efecto fue desapareciendo a medida que pasaba el tiempo, obteniéndose valores
más bajos y de efectos sinérgicos. A las 24 horas los valores obtenidos fueron: 30,62% ( porcentaje de reducción) con
el agregado de ascórbico solo y 51,66 % con la mezcla de ascórbico y PRMs.
Para las sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico, la combinación de vitamina C con PRMs al 1% mostró un
importante efecto sinérgico, resultando el porcentaje de reducción de la peroxidación para dicha combinación más
efectiva que los correspondientes a los PRMs al 10 % y al BHA. Esto nos estaría indicando que la vitamina C podría
actuar regenerando los PRMs oxidados, debido a la habilidad del ácido ascórbico para reducir los intermediarios
reactivos producidos durante la oxidación. (Elliot 1999).
Tabla 2. Porcentajes de reducción de la peroxidación del ácido linoleico
Porcentaje de Reducción (PR %)
Antioxidante
Dienos Conjugados
Valor de Peróxido
TBARS
1 % PRM
17,42
10,51
41,86
10 % PRM
18,11
54,64
72,92
0,1% A A
12,18
99,90 *
50,06
0,1% A A + 1% PRM
4,51
99,91 *
81,24
0,01 % BHA
10,64
97,88
77,22
CONCLUSIONES
Los productos de Maillard formados a partir de las proteínas sarcoplásmicas extraídas de carne bovina y malonaldehído
(producto secundario de la oxidación lipídica) ejercieron actividad antioxidante en todas las etapas de oxidación del
sistema lipídico elegido, siendo éste más intenso en las concentraciones mayores ensayadas. El principal efecto
observado para la fracción soluble usada fue el poder reductor, el que podría atribuirse a la presencia mayoritaria en
dicha fracción de sustancias que poseen esa propiedad.
La acción sinérgica del ácido ascórbico sobre los PMRs, pudo ser observada claramente también en la tercer etapa del
proceso de oxidación lipídica (sobre las TBARs), lo que indicaría el efecto protector ejercido por el ácido ascórbico
sobre la degradación de las sustancias antioxidantes de los PMRs.
Los resultados presentados en este estudio sugieren que la modificación de las proteínas por los productos de la
peroxidación lipídica pueden constituir un mecanismo de prevención de la rancidez oxidativa, y que la adición de
vitamina C a sistemas alimentarios cárnicos sometidos a cocción podría intensificar este efecto inhibitorio sobre la
peroxidación.
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