TIPOS E MECANISMO DE AÇÃO DOS ANTIOXIDANTES.




TIPOS E MECANISMO DE AÇÃO DOS ANTIOXIDANTES.

Amplamente utilizados na indústria alimentícia, os antioxidantes preservam os alimentos através do retardamento da deterioração, rancidez e descoloração decorrentes da auto-oxidação.

A oxidação ou rancidez oxidativa causa alterações organolépticas e físico-químicas indesejáveis em alimentos, como gosto oxidado, conhecido como ranço, cor, textura etc., o qual é geralmente causado por diferentes tipos de gorduras, teor, processo usado, desidratação, aeração por agitação ou dispersão dos ingredientes e luz na armazenagem.

A rancidez constitui um importante problema técnico nas indústrias de alimentos e pode ocorrer através de duas formas diferentes: rancidez oxidativa, causada pela auto-oxidação dos triacilgliceróis com ácidos graxos insaturados por oxigênio atmosférico; ou rancidez hidrolítica, causada pela hidrólise da ligação éster por lipase ou agente químico na presença de umidade.

A reação espontânea do oxigênio atmosférico com os lipídios, conhecida como auto-oxidação, é o processo mais comum que leva à deterioração oxidativa. Os ácidos graxos poliinsaturados apresentam potencial de decomposição desse processo, estando presentes como ácidos graxos livres ou como triglicérides (ou diglicerídeos ou monoglicerídeos) ou, ainda, como fosfolipídios.

Quando a luz e um agente sensibilizante, como a clorofila, estão presentes, a ativação do oxigênio em oxigênio singlete pode desempenhar um papel importante na indução da deterioração oxidativa. Alternativamente, os metais, incluindo ferro e cobre, ou a enzima lipoxigenase, podem atuar no processo pelo qual a deterioração oxidativa é iniciada.

Os componentes formados na fase inicial da auto-oxidação são os hidroperóxidos, sendo estes também os produtos formados na oxidação catalisada pela lipoxigenase. Apesar dos hidroperóxidos serem não voláteis e inodoros, são compostos relativamente instáveis e se decompõem espontaneamente ou em reações catalisadas para formar compostos aromáticos voláteis que são percebidos como off flavours. 


Além do desenvolvimento de aromas rançosos, a deterioração oxidativa dos lipídios pode causar o branqueamento dos alimentos, devido à reação dos pigmentos, especialmente os carotenóides, com os intermediários reativos, chamados radicais livres, que são formados durante a oxidação lipídica. Os radicais livres também podem levar a uma redução da qualidade nutricional, por reagir com vitaminas, especialmente a vitamina E, a qual se perde quando da sua ação como antioxidante no alimento.

Os off flavours que se desenvolvem durante a oxidação lipídica normalmente servem de aviso que o alimento já não é mais comestível.

As reações de auto-oxidação apresentam normalmente um período de indução, que é o período durante o qual ocorrem poucas mudanças nos lipídios. Após o término do período de indução, a deterioração oxidativa dos lipídios ocorre mais rapidamente.

Os off flavours tornam-se mais aparentes após o término do período de indução. Uma consequência do aumento acentuado na concentração de componentes de off flavours após o término desse período, é que a taxa de deterioração dos alimentos é relativamente insensível com relação ao conteúdo exato de gordura dos alimentos.

A auto-oxidação ocorre em três etapas distintas. O primeiro passo é a inicialização, onde os radicais lipídicos são formados a partir de moléculas lipídicas. A separação de um átomo de hidrogênio por espécies reativas, como um radical hidroxila, pode conduzir à inicialização da oxidação lipídica. No entanto, nos óleos existem muitas vezes traços de hidroperóxidos, que podem ter sido formados pela ação da lipoxigenase no vegetal, antes e durante a extração do óleo.

A inicialização secundária, por clivagem hemolítica de hidroperóxidos é uma reação de relativa baixa energia e é, normalmente, a principal reação de inicialização em óleos comestíveis. Essa reação é normalmente catalisada por íons metálicos.

Após a inicialização, ocorrem as reações de propagação, nas quais um radical lipídico é convertido em um radicallipídico diferente. Essas reações geralmente envolvem a eliminação de um átomo de hidrogênio de uma molécula lipídica ou a adição de oxigênio para um radical alquila. A entalpia da reação é relativamente baixa quando comparada com a das reações de inicialização, ou seja, as reações de propagação ocorrem rapidamente em comparação com as reações de inicialização.

As reações de término, nas quais os radicais livres se combinam para formar moléculas com uma gama completa de elétrons são reações de baixa energia, mas são limitadas pela baixa concentração de radicais e pela exigência de radicais com a orientação correta para as suasreações colidirem. No entanto, em óleos de fritura as reações de terminação são importantes, com os dímeros e altos polímeros contribuindo para o aumento da viscosidade do óleo.

A concentração necessária para que um componente volátil seja detectado como um contribuinte para o aroma depende do meio que está inserido. Normalmente, os componentes não polares possuem valores limiares de sabor maiores em meios não polares, tais como os óleos comestíveis, do que na água.

Da mesma forma que a decomposição forma produtos de oxidação secundária, os hidroperóxidos formados a partir de ácidos graxos poliinsaturados podem sofrer novas reações de oxidação para formar dihiroperóxidos e moléculas que possuem anéis que contêm oxigênio, tais como epidióxidos hidroperóxidos e bicicloendoperóxidos.

Uma rota alternativa levando à formação de hidroperóxidos, ao invés dos mecanismos de radicais livres, é através do caminho da foto-oxidação. Nesse caso, a excitação dos lipídios (tipo I de foto-oxidação) ou a excitação do oxigênio (tipo II de foto-oxidação) pode ocorrer na presença de luz e de sensibilizante. Não há período de indução no processo de foto-oxidação.

A foto-oxidação do tipo I (dos lipídios) ocorre na presença de alguns sensibilizantes, como a riboflavina. O tipo I de foto-oxidação é caracterizado pela transferência do átomo de hidrogênio ou pela transferência de elétrons entre um sensibilizante tripleto excitado e um substrato, como um ácido graxo poliinsaturado, produzindo radicais livres ou íons de radicais livres. A auto-oxidação pode então prosseguir.

Na foto-oxidação do tipo II (do oxigênio), o oxigênio no ambiente normalmente se apresenta no estado triplete eletrônico, ³O2. Este é o estado mais baixo de energia, no qual os dois elétrons de maior energia têm rotações paralelas e se encontram em dois orbitais moleculares degenerados, distintos. A reação direta de uma molécula ³O2 com uma molécula lipídica, RH, violaria o princípio da conservação do momento angular da rotação, uma vez que a molécula lipídica e uma molécula de hidroperóxido produzidas estariam ambas no estado singlete eletrônico. Daí a reação do oxigênio com a molécula lipídica, de acordo com a reação, que resultará em uma mudança no momento angular da rotação.

No entanto, o oxigênio triplete pode ser excitado por luz em oxigênio singlete na presença de um sensibilizante, como a clorofila, de acordo com a reação. O oxigênio singlete reage muito mais rápido do que o oxigênio triplete com os lipídios insaturados, através de reações, produzindo hidroperóxidos alílicos através da transferência de uma ligação dupla.

O oxigênio singlete formado pode reagir com um ácido graxo poliinsaturado para formar um hidroperóxido. Nenhuma mudança na rotação ocorre durante esta reação, que é, portanto, permitida, ocorrendo mais de 1.500 vezes mais rápido do que a reação entre o oxigênio tripleto e um ácido graxo poliinsaturado.


Os antioxidantes em alimentos

Para evitar esses tipos de problemas deve-se utilizar um antioxidante. Os sistemas de adição dos antioxidantes são muito importantes durante o processamento dos alimentos para ter-se efetividade de funcionamento e prevenção da oxidação.

Os antioxidantes são um conjunto heterogêneo de substâncias formadas por vitaminas, minerais, pigmentos naturais e outros compostos vegetais e, ainda, enzimas, que bloqueiam o efeito danoso dos radicais livres. O termo antioxidante significa "que impede a oxidação de outras substâncias químicas" que ocorrem nas reações metabólicas ou por fatores exógenos, como as radiações ionizantes.

São obtidos pelos alimentos, sendo encontrados na sua maioria nos vegetais, o que explica parte das ações saudáveis que as frutas, legumes, hortaliças e cereais integrais exercem sobre o organismo.

Os antioxidantes em alimentos podem ser definidos como qualquer substância capaz de adiar, retardar ou impedir o desenvolvimento de sabor rançoso ou de outras deteriorações aromáticas em alimentos, decorrentes da oxidação; retardam o desenvolvimento de off flavours, ampliando o período de indução.

Do ponto de vista químico, os antioxidantes são compostos aromáticos que contêm, no mínimo, uma hidroxila. Podem ser sintéticos, amplamente utilizados pela indústria alimentícia, ou naturais, substâncias bioativas, que fazem parte da constituição de diversos alimentos.

Das centenas de compostos que têm sido propostos para inibir a deterioração oxidativa das substâncias oxidáveis, somente alguns podem ser usados em produtos para consumo humano.

Na seleção de antioxidantes, são desejáveis as seguintes propriedades: eficácia em baixas concentrações (0,001% a 0,01%); ausência de efeitos indesejáveis na cor, no odor, no sabor e em outras características do alimento; compatibilidade com o alimento e fácil aplicação; estabilidade nas condições de processo e armazenamento; e o composto e seus produtos de oxidação não podem ser tóxicos, mesmo em doses muitos maiores das que normalmente seriam ingeridas no alimento.



Food ingredients South America 2019.

Evento mais completo da indústria de ingredientes alimentícios da América Latina, Food ingredients South America (FiSA) 2019.

Food ingredients South America (FiSA) chega a sua 23ª edição reforçando sua posição como principal encontro da indústria de ingredientes para alimentos e bebidas em toda América Latina.

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