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Laboratorio Química de Alimentos

Práctica. Rancidez oxidativa de lípidos

Rancidez oxidativa de lípidos

ResumenEn esta práctica se determinó el índice de peróxidos (IP) en muestras de aceite, semillas (chía y

ajonjolí), margarina y botana. Estas muestras fueron expuestas a 3 temperaturas de

almacenamiento (refrigeración, 35°C y 70°C) y al cabo de un mes, se determinó el IP por duplicado

de cada muestra. Los valores de IP más elevados fueron los correspondientes a la botana, la cual

aún almacenada a temperatura de refrigeración tuvo un alto IP (103.92±1.67 meqO2/Kg). Por otra

parte, el valor más bajo fue el de margarina a temperatura de refrigeración (0 ± 2 meqO2/Kg). Las

muestras de aceite, chía y ajonjolí mostraron valores de IP similares a las diferentes temperaturas

(refrigeración, 35 °C y 70°C) obteniendo los siguientes resultados, aceite: 1.68±1.26, 3.5±0.05,

7.9±0.15; chía: 2.48±0.45, 3.2±1.06, 6.7±0.85; ajonjolí: 0.4±0.56, 2.2±1.41, 6.4±0.56,respectivamente.

Introducción

Los lípidos son aquellos que son derivados

reales o potenciales de los ácidos grasos y

sustancias relacionadas, con lo cual se

excluyen terpenos, carotenoides y colesterol,

pero no los esteres de este último. Los

aceites y las grasas se consideran como

lipidos. Es un grupo de compuestos

generalmente constituidos por carbono,

hidrógeno y oxígeno que integran cadenas

hidrocarbonadas alifáticas y aromáticas,

aunque en ocasiones también contienen

fósforo y nitrógeno (Badui, 1993).

De acuerdo con Badui (2006), en el caso de

alimentos, las grasas y aceites son los

principales lípidos. Éstos contribuyen a las

propiedades sensoriales presentes en lacalidad, textura, apariencia, sabor, color así

como en los aspectos relacionados a la

nutrición ya que los lípidos son fuente de

energía, vitaminas A, D, E y K y de ácidos

grasos indispensables (linoléico y linolénico).

Las grasas o lípidos, junto a los hidratos de

carbono y las proteínas, son los tres

principales componentes de nuestra

alimentación, aportando estas dos últimas la

mitad de las calorías que las grasas. Estas se

encuentran en forma visible en carnes,

manteca, margarina, mayonesa y aceites en

general. Mientras que en forma invisible en

leche entera, crema, queso, maní, frutos

secos; además de en alimentos procesados:

pan, torta, papas fritas, helados, etc.

Los aceites y las grasas son triglicéridos de

glicerol o también denominados 1, 2, 3

propanotriol o sólo propanotriol. El glicerol

tiene la capacidad de enlazar tres radicales

de ácidos grasos o carboxilatos. Si los

triglicéridos son sólidos a temperaturaambiente al producto lo identificamos con

una grasa. A su vez, si son líquidos, el

producto será un aceite (Catalab, 2011).

La oxidación de los componentes lípidos de

un alimento, conocida como rancidez

oxidativa, es una de las reacciones que





deteriora y afecta en forma más importante

la calidad de un producto. La rancidez

oxidativa es iniciada por radicales libres deloxígeno o por el ataque del oxígeno

molecular a radicales libres pre-formados en

los ácidos grasos poliinsaturados que forman

las grasas y aceites. La oxidación puede ser

prevenida o retrasada por los antioxidantes,

sustancias orgánicas de origen sintético o

natural que actúan como atrapadores de losradicales libres del oxígeno involucrados en

la oxidación de los ácidos grasos (Valenzuela

y Nieto, 1996).

Resultados y Discusión

Tabla 1. Índice de peróxido para aceite, chía, ajonjolí y margarinaa diferentes temperaturas (refrigeración, 35°C y 70°C).

Alimento Temperatura IP

Aceite

Refrigeración 1.68±1.26

35°C 3.5±0.05

70°C 7.9±0.15

Chía


35°C 3.2±1.06

70°C 6.7±0.85

Ajonjolí Refrigeración 0.4±0.56

35C 2.2±1.41

70C 6.4±0.56

Margarina

Refrigeración 0 ± 2

35C 27.6 ± 1.6

70C 52..4 ±0.4

Botana


35C 188.03±2.33

70C 65.04±1.36

En la Tabla 1 se muestran los resultados obtenidos de índice de peróxido (IP) de los diferentes

tipos de alimentos analizados (aceite, chía, ajonjolí, margarina y botana), cada uno expuesto a 3

diferentes temperaturas de almacenamiento (refrigeración, 35°C y 70°C) durante un periodo de 1

mes.





Como se puede observar en la Tabla 1, el índice de peróxido (IP) obtenido para aceite

(1.68±1.26), ajonjolí (0.4±0.56) y margarina (0 ± 2) a temperatura de refrigeración se encuentran

dentro del estándar establecido por la NMX-F-475-SCFI-2005 (2 meq O2/kg). De igual manera,para la semilla de chía se obtuvo un IP aceptable de acuerdo a lo citado por la empresa Sol Azteca

(2010), que establece un IP máximo de 10 meqO2/kg en chía triturada (CODEX STAN 19-1981).

Cabe destacar que el IP obtenido para margarina es de 0 ± 2 meq O2/kg, esto puede deberse a su

contenido de ácidos grasos saturados, los cuales son mucho más estables a los diversos

mecanismos de oxidación (Badui, 1993).

En el caso del almacenamiento a 35°C y 70 °C, las muestras de aceite, ajonjolí,

margarina y botana, sobrepasaron el límite máximo de IP establecido por la NMX-F-475-

SCFI-2005, NMX-F-002-SCFI-2006 y según lo citado por Calaveras (2004). Por otra parte, lachía a las mismas condiciones de almacenamiento, presentó un IP aceptable de acuerdo a

lo establecido por el CODEX alimentarius para aceites vírgenes prensados en frio (CODEX

STAN 19-1981).

En general, en la Tabla 1, se observa que un incremento en la temperatura de

almacenamiento conduce a un incremento en el IP, sin embargo, en la muestra de botana

esto no ocurrió así, ya que el valor mínimo de IP (65.04±1.36) se obtuvo a la temperatura

de almacenamiento más alta (70°C), lo cual indica menor oxidación que en la almacenada

a 35°C, por el contrario, puede tratarse de una muestra demasiado oxidada ya que losperóxidos alcanzan una concentración máxima que después disminuye debido a su

descomposición (Badui, 1993).

En un estudio realizado por la PROFECO (2008) se establecen tendencias a rancidez

baja con IP menor a 4 meq O2/Kg, media en un rango 4 - 8 meq O2/Kg, y alta con valores

mayores a 9 meq O2/Kg, sin embargo, la muestra de botana mantenida a temperatura de

refrigracióin mostró un IP de 103.92±1.67 meq O2/Kg, lo cual sobrepasa por mucho el IP

de alta tendencia a rancidez reportado por la PROFECO. Cabe mencionar que los factores

que influyen en la rancidez oxidativa son luz, temperatura y aire (PROFECO, 2008), por lo

tanto, la muestra de botana almacenada en refrigeración no debió presentar un valor tan

alto de IP ya que dicha temperatura disminuye la posibilidad de que la oxidación de lípidos

se lleve a cabo. Tomando en cuenta lo anterior, se puede inferir que se cometió un error

durante la determinación de índice de peróxidos (IP) en la muestra analizada.





CONCLUSIÓN

De acuerdo a los resultados obtenidos de IP, las muestras almacenadas a temperatura derefrigeración mostraron una mayor estabilidad a la rancidez oxidativa en comparación con lasexpuestas a temperaturas elevadas.

La margarina presentó una mejor estabilidad a temperatura de refrigeración, pero expuesta a altastemperaturas, obtuvo una mayor oxidación que el aceite y las semillas.

CUESTIONARIO

1.- ¿Que es el tocoferol?

Los tocoferoles, en sus distintas formas (a, b, d, g) son precursores de vitamina E (acetato detocoferilo), fundamentalmente la forma a-tocoferol. Es ampliamente conocida su función comoinhibidores de la oxidación lipídica en sistemas biológicos y en alimentos. Los tocoferoles ejercenel efecto antioxidante por numerosos mecanismos biofísicos y bioquímicos, incluyendo ladepuración de especies de oxígeno activo y radicales libres y destrucción de la cadena deautoxidación lipídica.

F igura 1. Estructura química del tocoferol

2.- Escribir algunas reacciones de rancidez oxidativa de grasas y aceites.

La rancidez oxidativa es iniciada por radicales libres del oxígeno o por el ataque del oxígeno

molecular a radicales libres pre-formados en los ácidos grasos poliinsaturados que forman las

grasas y aceites.





F igura 2. Mecanismo de oxidación del ácido oleico





F igura 3. Mecanismo de oxidación del linoleico





F igura 3. Mecanismo de oxidación de las grasas y lípidos

3.- Describir todas las reacciones que se llevan a cabo en la determinación de índice deperóxidos; es decir, a) la reacción del yodo con los peróxidos y b) la reacción del yodo liberadocon el tiosulfato de sodio.

Los peróxidos oxidan el ion yoduro del yoduro de potasio (KI), con lo que se produce yodo.

Posteriormente, el yodo es valorado con tiosulfato.

H2O2 + 2KI I2 + 2K0H

I2+2Na2S2O3 2NaI+Na2S4O6

4.- Menciona tres antioxidantes naturales de grasas y aceites y su modo de acción.

Los antioxidantes naturales se clasifican en dos amplios grupos, dependiendo de si son solubles enagua (hidrofílicos) o en lípidos (hidrofóbicos). En general los antioxidantes solubles en agua

reaccionan con los oxidantes en el citoplasma celular y el plasma sanguíneo, mientras que los

antioxidantes liposolubles protegen las membranas de la célula contra la peroxidación de lípidos.

Dentro de los antioxidantes naturales están:

Peroxido de

hidrogeno

Yoduro de

potasio

Yodo Hidróxido de

potasio





Ácido ascórbico: es un agente reductor y puede reducir y de tal modo neutralizar especiesreactivas del oxígeno tal como el peróxido de hidrógeno. Además de sus efectos antioxidantes

directos, el ácido ascórbico es también un sustrato para la enzima antioxidante ascorbatoperoxidasa, una función que es particularmente importante en resistencia al estrés en plantas..

Glutatión: tiene características antioxidantes ya que el grupo tiol en su porción de cisteína es un

agente reductor y puede ser oxidado y ser reducido de forma reversible. En las células, el glutatión

es mantenido en forma reducida por la enzima glutatión reductasa y alternadamente reduce otros

metabolitos y sistemas de enzimas así como reacciona directamente con los oxidantes.

Vitamina E: antioxidante natural que reacciona con radicales libres solubles en lípidos de la

membrana celular con el fin de mantener la integridad de la misma dando protección a las células

ante la presencia de compuestos tóxicos, metales pesados (plata, mercurio, plomo), drogas y

radiaciones. Reduce los peróxidos provenientes de la oxidación de os ácidos linoleico y linolénico.

Aumenta su acción en presencia de Zinc.

5.- ¿ Cuáles son los índices de calidad que se le aplican a los aceites frescos? Describir en queconsiste cada análisis.

Determinación del índice de estabilidad OSI

En este método, para determinar el período de inducción se hace pasar una corriente de airepurificado a través de una muestra de aceite o grasa que tiene un baño con termostato. El airesaliente de la muestra de aceite o grasa se hace pasar por un recipiente que contiene aguadesionizada. Se monitorea continuamente la conductividad del agua conforme se lleva acabo laoxidación.

El ácido orgánico que se forma predominantemente es el ácido fórmico. La conductividad delagua se monitorea por medio de una computadora o de un polígrafo. Este punto terminal basadoen el tiempo puede determinarse por computadora al calcularse el máximo de la segundaderivada con respecto al tiempo, o por un algoritmo de cambio de la pendiente, lo cual es similar adetectar el comienzo de los picos para la integración de los cromatogramas GLC.

El punto terminal puede calcularse aproximadamente por medio de otros métodos. Unaaproximación comúnmente usada es el método gráfico en el cual las tangentes se trazanmanualmente (ver figura 1). El OSI puede hacerse a temperaturas de 100°C, 110°C, 120°C, 130°C y140°C.

Debido que por su naturaleza este análisis tiene flexibilidad en temperatura, todos losresultados de OSI deben especificar el tiempo de OSI e inmediatamente después debe reportarsela temperatura de análisis (por ejemplo: OSI 11,7 h a 110 °C).





Figura 1. OSI determinado por el método tangencial.

Determinación del índice de refracción

El método se basa en la determinación del índice de refracción, ya sea por medida directa delángulo de refracción o bien la observación directa del límite de reflexión total manteniéndose lasustancia dentro de las condiciones de isotropismo y transparencia.

Determinación de la densidad relativa.El método consiste en determinar la masa o volúmenes iguales de agua y de aceite que seutilizaron para calcular la relación entre ambos valores, bajo condiciones específicas detemperatura a 20 °C para aceites.

Determinación de ácidos grasos libresEl método se basa en la titulación de los ácidos grasos libres con un álcali.A la muestra determinada en gramos, seca, fundida y filtrada, contenida en un matraz Erlenmeyerde 300 ml, se le agrega alcohol etílico, previamente neutralizado; si la disolución de ácidos grasoslibres no es completa en frío, caliente suavemente el matraz en baño de vapor a reflujo hastadisolución completa, y después se agrega 2 mL de fenolftaleína; se titula la mezcla con la soluciónde hidróxido de sodio valorada, agitando frecuentemente hasta que una coloración rosadapersista durante 30 segundos.

Índice de yodo

Este método se basa en la reacción del monocloruro de yodo en medio acético con los ácidosgrasos, y en medir la cantidad de yodo que está presente en forma libre. En función de este sedetermina el grado de insaturación del aceite.

Índice de peróxido.Este método se basa en la determinación en la solución de prueba de la cantidad de

peróxidos contenidos por medio de una titulación.





Se determina una masa de 5.0 g 0.05 g de muestra dentro del matraz, se añaden 30 cm3 desolución de ácido acético-cloroformo y se agita hasta que la muestra se disuelve totalmente.

Con una Pipeta Mohr, se agregan 0.5 cm3

de solución saturada de yoduro de potasio; se agitay se deja reposar durante 1 minuto, después del cual se adicionan 30 cm3 de agua. Se titula lenta ycuidadosamente con solución 0.1 N de tiosulfato de sodio; se agita vigorosamente después decada adición, hasta tener una coloración ligeramente amarilla; se añaden 0.5 cm3 de soluciónindicadora de almidón y se continúa la titulación sin dejar de agitar hasta la desaparición del colorazul. Si el gasto de solución 0.1 N de tiosulfato de sodio es menor de 0.5 cm3, repetir ladeterminación utilizando solución 0.01 N de tiosulfato de sodio.

Se hace una prueba en blanco en las mismas condiciones en las que se efectúo la de lamuestra. Se anota en cada caso los mililitros de solución de tiosulfato 0.1 N gastados en latitulación y no deberán exceder de 0.1 ml de tiosulfato.

Las determinaciones se efectúan por duplicado cuando menos.

Índice de saponificación

Este método se basa en la reacción química de los ácidos grasos con un álcali, formándose lasal del ácido

Se coloca la muestra en el matraz Erlenmeyer, se le agregan 50 cm3 de hidróxido de potasioen solución alcohólica exactamente medidos con pipeta volumétrica en un tiempo definido.

Al matraz se le adapta el refrigerante de reflujo y se coloca en un baño María hirvientedurante 30 minutos, agitándolo frecuentemente. La saponificación se prolonga de 30 a 60 minutospara que sea completa (según la altura sobre el nivel del mar).

Una vez terminada la saponificación de 60 minutos se le agrega 1 cm3 de solución indicadorade fenoltaleína al 1.0 % titulándose en frío, con ácido clorhídrico 0.5 N; para observar con claridad

y precisión el punto final, considerándose como tal cuando después de transcurrir medio minutode que se agrega la última gota del ácido clorhídrico 0.5 N se produce la decoloración.

Se hace una prueba testigo usando la misma cantidad de reactivo, procurando que el tiempode descartar de las pipetas sea semejante al de la muestra.

6.- ¿Qué tipos de productos son más susceptibles a rancidez oxidativa: las grasas o los aceites?¿Por qué?

Los aceites son más susceptibles a rancidez oxidativa.El grado de reactividad en las grasas depende principalmente de los ácidos grasos que la

componen, determinada por la presencia de uno o varios enlaces insaturados y por su ubicaciónen sus moléculas.

En las grasas, la estructura de los ácidos grasos está en su mayor parte saturada dehidrógeno, mientras que no lo está en los aceites. Los ácidos grasos de los aceites pueden fijaroxígeno y formar compuestos de oxidación que le confieren a la sustancia características derancidez.





7.- ¿Qué son los ácidos grasos saturados e insaturados y cuál es la susceptibilidad a la oxidación?Dar ejemplos de ambos

Los ácidos graos son simples ácidos monocarboxílicos alifáticos, R-COOH. El grupo de ácidosgrasos saturados está constituido principalmente por ácidos de 4 a 24 átomos de carbono; su

temperatura o punto de fusión aumente con el peso molecular o tamaño de la molécula; así, los

de C4 a C8 son líquidos a 25 °C, mientras que los de C10 en adelante son sólidos; su solubilidad en

agua es inversamente proporcional al meso molecular. Los ácidos graos más comunes en

alimentos se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2. Ácidos grasos saturados comunes en alimentos

Los ácidos grasos saturados son mucho más estables a los diversos mecanismos oxidativos

de deterioro de las grasas que los insaturados; sin embargo, en condiciones de temperatura muy

alta (más de 200°C) y en presencia de oxígeno, pueden sufrir reacciones de oxidación.

Los ácidos grasos insaturados, debido a la presencia de instruaciones, tienen una gran

reactividad química ya que están propensos a transformaciones oxidativas y de isomerización. Son

muy abundantes en los aceites vegetales y marinos, su temperatura de fusión dismunuye con el

aumento de dobles ligaduras y ésta es siempre menos que la de los saturados para una mismalongitud de cadena. Los que sontienen solo una insaturación se llaman monoenoicoso

monoinsaturados, y los de más de una polienoicos o poliinsaturados. Las insaturaciones presentan

dos tipos de isomerismo: geométrico, cis, trans y posicional, según sea la doble ligadura en la

cadena de átomos de carbono. Cabe mencionar que los isómero trans son termodinámicamente

más factibles y estables que los cis.





El isomerismo posicional está relacionado con la localización de las dobles ligaduras. Los sistemas

no conjugados son los más comunes; sin embargo, con tratamientos térmicos en presencia de

álcalis, se transforman en sistemas conjugados que son más reactivos y fácilmente oxidables.

En la Tabla 3 se muestran los ácidos grasos insaturados más comunes en alimentos

Tabla 3. Ácidos grasos insaturados más comunes en alimentos

Referencias

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