Distribucion de antioxidantes en sistemas emulsionados

Resumen

El oxígeno es un compuesto esencial para el desarrollo y existencia de la vida, pero al mismo tiempo, y paradójicamente, el oxígeno es inherentemente peligroso para su existencia debido a su naturaleza radicalaria. Los entornos reductivos presentes en los medios celulares proporcionan medios idóneos para provocar la reducción univalente del oxígeno, generando nuevas especies radicalarias como los peróxidos, superóxidos, radicales hidroxilo, etc., que son extremadamente reactivas y causantes de la toxicidad del oxígeno, pudiendo ser responsables, al menos en parte, de una serie de procesos degenerativos (mutagénesis, carcinogénesis, etc.), enfermedades (arterosclerosis, artritis, cataratas, etc.), y diversos síndromes (Parkinson, Alzheimer, etc.) e incluso el envejecimiento. Para sobrevivir un entorno tan hostil, los organismos vivos generan, o adquieren del entorno, diferentes compuestos, denominados genéricamente antioxidantes, y que presentan la propiedad e inhibir o minimizar los efectos nocivos del oxígeno e incluso inactivar los intermedios radicalarios. Así, sustancias naturales como polifenoles, vitaminas, terpenos y alcaloides son empleados por plantas, animales y humanos como barreras naturales frente a enfermedades que están relacionadas con la actividad de especies radicalarias. Estos procesos oxidativos son de enorme importancia en los alimentos que consumen los organismos vivos, provocando la oxidación de lípidos, pigmentos, vitaminas y proteínas, y conlleva una importante pérdida de las cualidades organolépticas del producto, lo que incluye pérdidas de sabor, de importantes nutrientes e incluso de decoloración y, potencialmente, un rechazo por el consumidor. Con el fin de conseguir alimentos más saludables y de larga duración, se añaden a los alimentos antioxidantes, que son sustancias que inhiben los fenómenos oxidativos mencionados. Los antioxidantes, además de conservar intactas las propiedades de los alimentos (durante un período de tiempo razonablemente amplio), presentan grandes beneficios par la salud humana gracias a sus propiedades anticancerígenas, asociándose comúnmente la acción de los antioxidantes a los beneficios que reportan para la salud y con la calidad de los alimentos. Por ejemplo, haca ya varios años que se ha establecido la relación entre la ingestión de frutas y vegetales con enfermedades como el cáncer y enfermedades cardiovasculares. Asimismo, el consumo de una amplia variedad de frutas y vegetales proporciona una extensa diversidad de compuestos que han mostrado tener beneficios para la salud y actividad antioxidante. Entre los antioxidantes naturales más extensamente utilizados en la industria alimentaria se encuentran el Ácido L-Ascórbico (vitamina C), el α-Tocoferol (vitamina E), el β-Caroteno y otros compuestos fenólicos. Diferentes experimentos ponen de manifiesto que la eficacia de un determinado antioxidante en sistemas emulsionados depende de sus propias características (polaridad, grado de ionización, hidrofobicidad, etc. ) así como del entorno en que se encuentra y por tanto en el que tiene lugar la reacción de oxidación: naturaleza de la emulsión (aceite en agua (ejemplos típicos de estos productos son las salsas empleadas para aliñar las ensaladas ) o emulsiones de agua en aceite (por ejemplo las mayonesas, margarinas, etc.), acidez, tipo de emulsionante empleado, etc. Todos estos factores determinan la distribución de dicho antioxidante en las distintas regiones del sistema, lo que en definitiva controla sus concentraciones locales y su reactividad, así como el entorno en el que se produce la reacción. En particular, la determinación de la distribución de un antioxidante en un sistema emulsionado es de vital importancia para poder evaluar su eficacia y poder escoger el más adecuado para cada sistema. Los antioxidantes se distribuyen de acuerdo con su afinidad hacia las diferentes fases del sistema, y la proporción de moléculas que reside en cada una de las fases depende de una serie de parámetros que pueden a su vez, estar relacionados entre sí. Entre ellos, cabe destacar la acidez del medio, la temperatura, la composición y naturaleza de las fases (p. Ej. Tipo y polaridad de los aceites y emulsionantes empleados), naturaleza y características fisicoquímicas del antioxidante, etc. La descripción de la distribución de moléculas en sistemas emulsionados es muy compleja debido a la existencia de múltiples posibilidades de equilibrio. Aunque se han realizado diversos intentos de medir las constantes de partición de antioxidantes en emulsiones modelo de alimentos, ninguno de estos métodos es capaz, sin embargo, de poder determinar la distribución de solutos en las tres regios d la emulsión, y principalmente en la interfásica, ya que todos ellos rompen la emulsión como paso previo a la cuantización de los antioxidantes en las regiones oleaginosa y acuosa, lo que hace que la distribución de antioxidantes en sistemas emulsionados de alimentos sea un problema de la mayor importancia en tecnología de alimentos y que todavía no ha encontrado una respuesta adecuada por parte de la comunidad científica. Parece necesario, por tanto, el uso de nuevas metodologías que no requieran, como paso previo, la ruptura de la emulsión para poder determinar la distribución de un antioxidante (u otra molécula orgánica cualquiera). Nuestro grupo de investigación, y en colaboración con el Dr. Larry Romsted (Rutgers Univ., EE.UU), ha desarrollado un nuevo método que permite determinar las constantes de distribución de antioxidantes en sistema emulsionados y que no requiere separación de fases. En este sentido, los trabajos que se recogen en la presente Tesis Doctoral constituyen algunos de los experimentos que se han realizado para desarrollar el método indicado y tiene, como principal objetivo, la determinación de las constantes de partición de diferentes antioxidantes en sistemas emulsionados modelo, estimar su distribución entre las diferentes regiones de los mismos y analizar los efectos que presentan sobre la distribución de antioxidantes, algunos parámetros de relevancia como pueden ser la acidez del medio, la temperatura, hidrofobicidad del antioxidante, naturaleza del aceite, etc. La metodología diseñada para su determinación está basada en la determinación de las constantes de velocidad para lasa reacciones de iones arenodiazonio (ArN2+), que se emplean como sonda química, con diferentes antioxidantes en función de la concentración de emulsionante empleada en la preparación de la emulsión. El modelo teórico que permite la interpretación cualitativa y cuantitativa de los resultados experimentales se basa en la aplicación del modelo cinético de la pseudofase a sistemas emulsionados. La metodología desarrollada es, en principio, aplicable a cualquier molécula, polar o apolar, que reacciones con los iones 16-ArN2+ y proporciona las constantes de partición, y por ende la distribución, de dicha molécula en sistemas emulsionados.