Oxidación, Ingredientes y Alimentos

Oxidación, Ingredientes y Alimentos
Kemin Nutrisurance Inc.
Carlos Bacal
Camara Argentina de Subproductos Ganaderos
Mar del Plata, 2 y 3 de Diciembre 2013
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Agenda….
1) Como se deterioran / oxidan los materiales del Rendering?
2) Que efecto hace este deterioro sobre la calidad de los
materiales de Rendering?
3) Como determinamos su estabilidad?
4) Que hacen los Antioxidantes?
5) Por que la estabilidad oxidativa es importante para la
fabricacion de alimentos balanceados y alimentos de
mascotas?
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Rendering / Rendimiento es
… la diferencia entre…
-
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=
Reacciones Quimicas que resultan en Degradacion de la Calidad
Hidrólisis
Oxidación
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Lipidos y grasas
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Tipos de Acidos Grasos
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Hidrólisis
• Ocurre cuando un acido graso se desprende del
Glicerol
• Medible por el Indice de Acidez o FFA value (FFA)
• Tiene relación con la calidad de la materia prima
• FFA tiene impacto negativo en la estabilidad
o
Se estima que el Acido libre es 8-10 veces menos estable
que el triglicerido intacto. (Labuzza, 1971)
• Puede afectar el sabor y la textura del ingrediente.
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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.
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Compuestos suceptibles a la oxidación:
rasgos estructurales comunes
Ácido graso
CH ( CH )
3
2 n
( CH CH
2
= C H) ( C H )
n
2 n
O
C - O - CH
2
R - CH
R - C H2
Ligaduras dobles
V i t a m ina A
H3C
C H3
C H3
C H3
C
CH
CH
CH
CH
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CH
C
CH
C H2 O H
OXIDACIÓN
•
•
•
•
Es por Radicales libres
Iniciada por Luz, Calor, Metales
Autopropagada
Destruye Valor Nutritivo, Valor Energetico y Calidad
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O
X
I
D
A
C
I
Ó
N
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Como la Autoxidacion degrada
la Calidad?
Radicales Libres
Grasas
Acidos Grasos
Inestables
Oxigeno (O2)
Regeneracion de
Radicales Libres
Peroxidos
Hidroperoxido
Inestable
Aldehidos
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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.
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Sustratos suceptibles de
oxidacion
• 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
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OXIDACIÓN
PARÁMETROS DE ESTABILIDAD – Estado de calidad
1.
2.
3.
4.
5.
6.
VALOR DEL PERÓXIDO (valor inicial)
Aldehidos (Ácido tiobarbitúrico, cantidad de aldehído,
anisidina)
FFA-Acidez Libre
OSI – Indice de Estabilidad Oxidativa. Mide la estabilidad
relativa de una grasa o Aceite
AOM -Metodo de Oxigeno Activo. Mide la estabilidad relativa de
una grasa o Aceite.
Bomba de Oxigeno, Mide la estabilidad relativa de una grasa,
Aceite , harina y Alimentos.
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Oxidación… que valores?
• Valor de Peroxidos (PV): idealmente, PV inicial (IPV) <5 meq/kg.
Cuando la Grasa/Harina es fresca y bien preservada. 10/20
meq/kg es considerado negativo/rancio.
• OSI: Industria reconoce 20 hs a 110Co
• AOM: idem OSI
• Bomba de Oxigeno: para PBPM-pendientes inferiores a
30grados- Alimentos: ausencia de inestabilidad en 20 hs.
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Absorción de oxígeno (mg/5g de muestra)
Correlación entre el valor de peróxido
inicial y la estabilidad oxidativa en
grasas de ave
1000
800
600
Control
IPV=16
400
Control
IPV=5
200 Control
IPV=58
NAT 500ppm
IPV=58
NAT 500ppm
IPV=16
NAT 500ppm
IPV=5
0
0
5
10
Tiempo (horas)
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15
20
Equipo de bomba
de oxígeno
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Principio de la bomba de oxígeno y del OSI
Luz
Metales
Enzimas
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Bomba
de
oxígeno
Bomba de Oxigeno vs Estabilidad
OXYGEN ABSORPTION OF HILL'S SAMPLES
PND 97-049
OXGYEN ABSORPTION (mg/50g sample)
1200
1000
800
Menos de
1año a 35° C
Mas de 1 año a
35° C
600
4
4
3
3
3
3
4
4
4
4
400
200
0
0
5
10
15
20
25
TIME (hours)
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30
35
40
Equipo OSI
Vent. a la
atmósfera
0
10 0
0
9 0
0
8 0
0
7 0
6 00
500
4 00
3 00
2 00
1 00
0
0
200
4 00
6 00
8 00
1 00 0
Time (M inut e s)
Aire
comprimido
30 psi o más
Sensor de conductividad
5 g muestra de aceite
50 mL de agua dd
Tubo de vidrio descartable
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Celda de conductividad Lexan
Principio del OSI
Luz
Metales
Enzimas
OSI
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Grasa de ave - OSI 100°C
1000 ppm
35000
2
3
4
6
1
30000
7
5
10
8 9 11
12
14
15
13
cuentas (µS)
25000
20000
15000
10000
5000
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
tiempo (horas)
1. Control
2. RM –R
3. RM – T
4. RM – E
5. Mix T/R (US1)
6. Mix T/R (G)
7. Mix T (UK)
8. Mix T (US2)
9. Mix T (US1)
10. Mix T (ESP1)
11. Mix NPL – viejo
12. Mix T (US3)
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13. Mix T (ESP2)
14. dT puro
15. M más líquido
Función de los antioxidantes
Impedir la rancidez sacrificándose a
sí mismos para evitar la oxidación de
las grasas e Ingredientes del
alimento.
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Rol del Antioxidante
• Previenen la rancidez por que se “sacrifican”, se oxidan
preferencialmente.
• Son Radicales “lentos en propagar”
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Tipos de Antioxidantes
• Sinteticos
BHA
BHT
EQ
TBHQ
PG
• Naturales
Tocoferoles, Extracto de Romero, Extractos Vegetales
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Estructura química de los antioxidantes sintéticos
OH
C(CH 3)3C
H
N
Hidroxitolueno
butilado (BHT)
C(CH 3)3
Peso mol. 220
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3CH 2O
OH
CH 3
C(CH 3)3
Etoxiquina
Peso mol. 166
Peso mol. 217
OH
OH
OH
C(CH 3)3
O
C(CH 3)3
O - CH 3
Butilhidroquinona
terciaria (TBHQ)
C - O - CH 2CH 2CH 3
O - CH 3
Hidroxianisol
butilado (BHA)
Peso mol. 180
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Galato de propilo
OH
OH
OH
Peso mol. 212
Estructura molecular de los antioxidantes
encontrados en el romero
HO
CH3
HO
HO
OH
O
CH3
HO
HO
CH3
HO
CH3
O
CH3
O
O
O
OH
H 3C
CH3
Ácido carnósico
H 3C
CH3
Carnosol
Pm = 332.4
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CH3
H 3C
CH3
Rosmanol
Como Actuan los Antioxidantes
• Actuan 1 a 1
• R * + AOXH
RH + AOX *
• AOX* +AOX*
AOX-AOX (Dimero)
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Catálisis de la formación de radicales libres por iones
metálicos: los metales como
pro-oxidantes
Cu++ Fe++
R• + H•
RH
Cu++ Fe++
ROO• + RH
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ROOH + R•
Activacion y Catálisis
de la Oxidación
Metales
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Requerimientos para la Oxidación
Iones Metálicos
Agua
Calor
Oxígeno
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Efecto pro-oxidante de Metales
Concentración del ion metálico para reducir la estabilidad de la
manteca de cerdo en un 50% a 98°C
METAL
CONCENTRACIÓN (ppm)
Cobre
Manganeso
Hierro
Cromo
Níquel
Vanadio
Zinc
Aluminio
Fuente: Gunstone & Norris, 1982
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0.05
0.6
0.6
1.2
2.2
3.0
19.6
50.0
Estabilidad de la dieta en función de la concentración de iones de cobre
Absorción de oxígeno (muestra mg/50g) )
1200
37.5ppm
Cu++
1000
7.5ppm
15ppm
Cu++
800
75ppm
Cu++
Cu++
600
400
200
0
0
5
Tiempo (horas)
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10
15
20
Proceso oxidativo y efecto inhibitorio de los antioxidantes
(Fuente: Van Dyck and Adams, 2003)
T (°C)
Cu ++ Fe ++
Luz (h n)
Quelante
Antioxidantes
que rompen la cadena
R- C=C- CH- R’
I
H
Reacción
Reaccion en cadena
• Estrés oxidativo
• Reducción
del valor nutricional
OO •
I
R- C=C- CH - R’
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•
R- C=C- CH - R’
O2
Enmascarador de oxígeno
Se necesita un Sistema Antioxidante
• Evitar los Prooxidantes
• Bloqueo de propagación
• Eficacia de fase
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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.
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Agenda….
1) Como se deterioran / oxidan los materiales del Rendering?
2) Que efecto hace este deterioro sobre la calidad de los materiales de
Rendering?
3) Como determinamos su estabilidad?
4) Que hacen los Antioxidantes?
5) Por que la estabilidad oxidativa es importante para la
fabricacion de alimentos balanceados y alimentos de
mascotas?
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Exposicion a Alimentos Balanceados
1-2
months
9-12
Months
1-3 years
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8-14
years
12-20
years
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 41 billones!
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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
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Grasas y Aceites, ….la calidad importa
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Gracias
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