Análisis de Alimentos UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA OXIDACIÓN DE LIPIDOS Dr. León Hernández Ochoa DETERIORO DE LIPIDOS [1] Las grasas y aceites pueden sufrir diferentes transformaciones que además de reducir el valor nutritivo del alimento producen compuestos volátiles que imparten olores y sabores desagradables Esto se debe a que el enlace éster de los acilgliceridos es susceptible a la hidrólisis química y enzimática, y a que los ácidos grasos insaturados son sensibles a reacciones de oxidación. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA ALTERACIÓN DE LÍPIDOS Lipólisis o rancidez hidrolítica Enzimas Autooxidación o rancidez oxidativa Oxígeno Mecanismos Dr. León HERNANDEZ-OCHOA LIPOLÍSIS [1] Reacción catalizada por las enzimas lipolíticas llamadas lipasas, en la cual por efecto de altas temperaturas se produce la liberación de ácidos grasos de los triglicéridos y fosfolipidos. Ocurre tanto en las oleaginosas como en lácteos, carne y pescado. En ciertos productos puede considerarse favorable. Puede efectuarse en condiciones de Aw muy baja, esto se debe a que los triglicéridos líquidos tienen una gran movilidad y favorecen su contacto con las lipasas. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA AUTOOXIDACIÓN Es una de las causas principales de deterioro de las grasas en alimentos. Ocurre cuando un átomo cede un electrón a otro distinto mediante el proceso de la reducción. Se generan compuestos que mantienen y aceleran la reacción y se sintetizan sustancias de bajo peso molecular que confieren olores desagradables. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA CARACTERISTICAS GENERALES Consiste en la reacción del oxigeno y los ácidos grasos insaturados presentes en un alimento. Proceso lento inducido por el aire a Tº ambiente. Se favorece a medida que se incrementa la concentración de ácidos grasos insaturados (índice de yodo) Inicialmente se forman peróxidos que se descomponen en hidrocarburos, aldehídos y cetonas. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Oxidación de Lípidos Fig.1. Tiempo para absorber 1g de oxigeno / Kg. de esteres metílicos de los ácidos esteáricos (y=85.6), linoleico (y=172.4) y linolénico (y= 260.4)[1] Dr. León HERNANDEZ-OCHOA MECANISMO DE OXIDACIÓN I. REACCIONES DE INICIACIÓN Dan lugar a ala formación de radicales libres a partir de ácidos grasos insaturados (o de peróxidos lipidicos, llamados también hidroperoxidos) II. REACCIONES DE PROPAGACION Se caracterizan por una cierta acumulación de peróxidos lipidicos. Se crean tantos radicales libres como se consumen. Es la etapa de oxidación de los ac. grasas insaturados. III. REACCIONES DE TERMINACION Los radicales libres provenientes de la descomposición de hidroperoxidos, se asocian para formar productos no-radicales (aldehídos, cetonas de bajo PM responsables del olor a rancio). Dr. León HERNANDEZ-OCHOA MECANISMO DE OXIDACIÓN I. II. III. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Dr. León HERNANDEZ-OCHOA EJEMPLO [1] Mecanismo de oxidación del acido linoleico Dr. León HERNANDEZ-OCHOA FACTORES QUE AFECTAN A LA OXIDACION EN ALIMENTOS Composición en ácidos grasos Ácidos grasos libres Concentración de oxigeno Temperatura Área superficial Estado físico Emulsificación Antioxidantes Dr. León HERNANDEZ-OCHOA FACTORES QUE INFLUYEN EN LA OXIDACIÓN DE LIPIDOS [1] Promotores Inhibidores Temperaturas altas Refrigeración Metales Cu, Fe Secuestradores Peróxidos de grasas oxidadas Antioxidantes Lipoxidasa Escaldado Presión de Oxigeno Gas inerte o vacío Luz UV Empaque opaco Poliinsaturación Hidrogenación de ácidos insaturados Dr. León HERNANDEZ-OCHOA DESARROLLO DE OXIDACION EN ACEITES [2] Dr. León HERNANDEZ-OCHOA METODOS PARA EVALUAR LA OXIDACION DE LIPIDOS Índice de peróxidos Prueba del acido butírico Prueba de oxidabilidad Índice de yodo Espectrofotometría ultravioleta Evaluación sensorial Métodos cromatograficos Dr. León HERNANDEZ-OCHOA “Métodos de Análisis de Oxidación de Lípidos en Alimentos” Dr. León HERNANDEZ-OCHOA INTRODUCCIÓN Los lípidos sufren un deterioro químico resultado de la oxidación, está es una de las principales causas de la perdida de calidad en alimentos con alto contenido de lípidos. Los métodos para evaluar este deterioro se basan en la detección de diferentes productos del complicado proceso que se desarrolla, de aquí la importancia de la evaluación precisa de la oxidación por varios métodos y conocer si existe correlación entre ellos. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE PERÓXIDOS [3] El índice de peróxidos (IPO) representa la cantidad determinable de oxígeno activo contenida en 1 Kg de muestra. Es una medida del oxígeno unido a las grasas en forma de peróxido. Como productos de oxidación primarios se forman hidroperóxidos. hidroperóxidos Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Fundamento Se disuelve la muestra en una mezcla de clororoformo y ácido acético glacial y se mezcla con una disolución de yoduro potásico. La cantidad de yodo liberada por reacción con los grupos peróxido se determina por valoración con una disolución de tiosulfato sódico. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Aplicaciones Proporciona información acerca del grado de oxidación de la muestra y permite estimar hasta que punto se ha alterado la grasa. Debe tenerse en cuenta que si la oxidación está muy avanzada, se producirá un aumento progresivo de la degradación de los peróxidos, con lo que el IPO descenderá. Grasas vegetales y animales Ácidos grasos Alimentos grasos (tras el aislamiento de su fracción grasa) Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Determinación Se pesa 1 g de la muestra de grasa en el matraz Erlenmeyer y se disuelve en 30 ml de la mezcla de disolventes. Se añade 0.5 ml de la disolución saturada de yoduro potásico, se cierra el matraz y se agita durante 60 s. Se diluye la disolución con 30 ml de agua destilada y se valora el yodo liberado con la solución de tiosulfato sódico. Se añaden unos 0.5 ml de la disolución de almidón y se sigue valorando hasta que desaparezca el color azul. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Cálculos IPO = (a – b)·C X 100 P Donde: a: ml de tiosulfato sódico gastados en el ensayo principal. b: ml de tiosulfato sódico gastados en el ensayo en blanco. C: Concentración en mol/l de la disolución de tiosulfato sódico utilizada. P: peso de la muestra en gramos. Nota: Grasas y aceites en perfecto estado se obtienen IPO < 6, en tanto que los IPO >10 son indicativos de alteración oxidativa. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Equipo Fotómetro portátil Ayuda a reducir al mínimo los errores humanos, gracias a la predosificación de los reactivos y al procedimiento de análisis automatizado por el equipo. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Especificaciones fotómetro portátil Medidor HI 83730 Rango 0.0 a 25.0 meq O2/Kg Resolución 0,5 meq O2/ kg Fuente de luz Lámpara de Tungsteno con filtro de interfencia de 466 nm Precisión ± 0,5 meq O2 / Kg Condiciones de trabajo de 0 a 50°C; H.R. hasta el 95% Alimentación 4 X 1.5V AA pilas alcalinas o transformador Dr. León HERNANDEZ-OCHOA DETERMINACIÓN DE LA OXIDABILIDAD [3] Para evaluar la estabilidad o vida útil de una grasa o un aceite se recurre a una alteración artificial bajo condiciones controladas. El control analítico se desarrolla realizando una toma regular de la muestra y la determinación de su índice de peróxidos. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Fundamento Como medida de la estabilidad de una grasa/un aceite se determina el índice de peróxidos tras 48 horas a 60 ºC, así como la duración del periodo de inducción. Aplicaciones Grasas vegetales y animales Ácidos grasos Alimentos grasos (tras el aislamiento de su fracción grasa) Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Determinación Se realizan una serie de medidas con un total de 12 análisis de IPO. Se determina el IPO de la grasa o aceite sin calentar (tiempo t=0). Se llevan 11 vasos de precipitados, cada uno con 30 g de la muestra a investigar a una estufa calentada a 60 ºC; Se anota el tiempo inicial (t=0). Al cabo de 1 hora se saca uno de los vasos de la estufa y se determina el IPO (t=1 h). Se realiza la misma determinación con el resto de las muestras al cabo de 2,3,5,7,8,24,30,72 y 96 h (t=2 hasta 96 h). Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Cálculos En una gráfica 1 se representan los índices de peróxidos obtenidos frente al tiempo t. La estabilidad de la grasa/aceite se estima en función de su oxidabilidad. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Evolución del índice de peróxidos con la temperatura [2] Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Conservabilidad de grasas y aceites. IPO (tras 48 h a 60ºC) Conclusión 8-12 Estable 20-24 Estabilidad condicionada (3-4 meses) >24 Debe refinarse Dr. León HERNANDEZ-OCHOA DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE TIOBARBITÚRICO (TBA) [3] El índice TBA se define como el incremento de absorbancia medido a 530 nm luego de la reacción del equivalente de 1 mg/ml con ácido 2tiobarbitúrico. Este método mide un producto secundario de la oxidación de los lípidos: el malonaldehído. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Fundamento Se basa en la reacción de dos moléculas de TBA con una de dialdehído malónico, en la que se produce un compuesto cromógeno rojo que se mide a 530 nm. El análisis se efectúa después de eliminar los pigmentos del alimento, o en la fracción que se recolecta de una destilaIción. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Aplicaciones Esta prueba se correlaciona mejor con la evaluación sensorial de la rancidez, sin embargo mide un producto intermedio de la oxidación lipídica. Es muy comúnmente usada en el análisis de los alimentos Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Determinación Pesar entre 50 y 200 mg de muestra en un matraz de 25 ml. Disolver con 1-Butanol y llevar a volumen con el mismo reactivo. Tomar con pipeta 5 ml y colocarlos en un tubo de ensayo seco. Agregar 5 ml del reactivo TBA. Tapar y agitar enérgicamente. Colocar el tubo en un baño termostatizados a 95 ºC. Retirar luego de 2 horas y enfriar bajo corriente de agua durante 10 min hasta que alcance temperatura ambiente. Medir la absorbancia de la solución obtenida en celdas de 10 mm a 530 nm usando agua destilada como referencia. Al mismo tiempo preparar un blanco del mismo modo de la muestra. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Cálculos Índice TBA = [50 X (A-B)] M Donde: A : Absorbancia de la muestra. B : Absorbancia del blanco. 50 : Factor aplicado si el matraz utilizado es de 25 ml y el ancho de las cubetas de 10 mm. M : masa de la muestra en gramos. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE YODO [3] El índice de yodo es una medida del grado de insaturación de los componentes de una grasa. Será tanto mayor cuanto mayor sea el número de dobles enlaces por unidad de grasa, utilizándose para comprobar la pureza y la identidad de las grasas. Representa la cantidad en g de halógeno, referidas al yodo elemental, que resulta ligada por cada 100 g de grasa o ácidos grasos. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Fundamento La grasa disuelta se mezcla con un exceso de bromo. La cantidad de bromo que no se adiciona a los dobles enlaces oxida una disolución de yoduro a yodo, que se determina por valoración con una disolución de sulfato sódico. La reacción de adición se lleva acabo en oscuridad para evitar que se reduzcan reacciones laterales de radicales inducidos por la luz. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Aplicaciones Grasas vegetales y animales Determinación Se pesan 0.1-1.0 g de grasa, se disuelven en un matraz Erlenmeyer con 10 ml de cloroformo y se diluyen con 25 ml de la disolución de bromo metanólico. Se cierra el matraz y después de agitarlo se deja reposar durante 30 min en oscuridad. Se añaden 15 ml de disolución de yoduro potásico, el yodo liberado se valora con la disolución patrón de tiosulfato sódico. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Índices de yodo esperados y pesos Índice de yodo esperado Peso en g 0-20 0.5-1.0 20-60 0.3-0.5 60-120 0.2-0.3 120-200 0.1 Dr. León HERNANDEZ-OCHOA Cálculos II = (b-a) · C· 126.91 M· 10 Donde: b: ml de disolución patrón de tiosulfato sódico (0.1 mol/l). a: ml de disolución patrón de tiosulfato sódico (0.1 mol/l) gastados en el ensayo principal. C: Concentración de la disolución patrón de tiosulfato sódico en mol/l. M: peso de grasa en g. 126.91 : Masa atómica del yodo Dr. León HERNANDEZ-OCHOA PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Se deben eliminar las impurezas y el agua que pueda contener; si la muestra no está completamente límpida se la deja en reposo durante un tiempo en estufa a 50 °C hasta que se clarifique si es líquida, y para que funda completamente si es sólida; se filtra por papel, a 50°C una o más veces, evitando dejar caer el agua que pudiera existir debajo de la fase grasa. La muestra debe mantenerse en lugar fresco y al abrigo de la luz y el aire. Dr. León HERNANDEZ-OCHOA BIBLIOGRAFÍA [1] Reinhard Matissek, Frank-M. Scnepel, Gabriele Steiner. (1998). Análisis de los Alimentos. Ed. Acribia. España. pp. 47-59. [2] Badui Dergal Salvador. (1993).Química de los Alimentos. Ed. Pearson Educación. México. pp.268-269. [3] Allen J. St. Angelo (1992). Lipid Oxidation in Food. Ed. American Chemical Society. USA. Pp. 14-23 Dr. León HERNANDEZ-OCHOA
