Metode de evaluare a potențialului antioxidant în alimentele medicinale și științifice

Francoise Marc 1 *, Andre Davin 2, Laurence Deglene-Benbrahim 1, Carine Ferrand 1, Michel Baccaunaud 1 și Pierre Fritsch 3

1 Laborator pentru analiza și valoarea biologică a alimentelor, Departamentul Universitar de Științe din Agen, Universitatea din Bordeaux 1, avenue Michel Serres, 47000 Agen, Franța
2 Laborator de inginerie chimică, UMR 5503 CNRS/UPS/INP-ENSIACET, 118, ruta de Narbonne, 31077 Toulouse Cedex 4, Franța
3 Inserm, Laboratorul UPS, EA 2405, CHU Rangueil, Universitatea Toulouse III, 31054 Toulouse, Franța

Controlul oxidării este esențial pentru gestionarea evoluției sistemelor biologice în complexitatea lor, în special în cazul alimentelor a căror degradare poate avea consecințe pentru siguranța alimentelor. Diferitele metode de evaluare a activității antioxidante a unui aditiv alimentar sunt prezentate după examinarea fondului și a mecanismelor de oxidare. Activitatea antioxidantă este evaluată fie prin testarea produselor formate (în special hidroperoxizi) prin tehnici fotometrice mai mult sau mai puțin directe, fie prin măsurarea eficienței compusului în captarea radicalilor liberi. Metodele care compară captarea unui aditiv cu cea a unui antioxidant de referință, Trolox®, sunt aplicabile diferitelor produse, indiferent de hidrofilitatea sau hidrofobia mediului.

Controlul oxidării este necesar pentru a gestiona evoluția sistemului biologic complex, în special în produsele alimentare a căror degradare ar putea avea consecințe asupra securității alimentare. După descrierea contextului și a mecanismelor de oxidare, sunt prezentate mai multe metode analitice pentru a evalua potențialul antioxidant aditiv. Această evaluare se realizează fie prin cuantificarea produselor (în special hidroperoxizi) utilizând tehnici fotometrice directe sau indirecte și titrare chimică cu reactanți adecvați, fie cu privire la eficacitatea de a prinde radicalii liberi cu sisteme modelate care le pot genera. Metodele bazate pe compararea capacității de capcană radicală între un aditiv și Trolox (în special capacitatea antioxidantă echivalentă Trolox ®, TEAC) pot fi aplicate multor produse indiferent de hidrofilie sau hidrofobie a mediului.

În ciuda unei stabilități relative aparente și a grijii de conservare, toate produsele alimentare suferă deteriorări. Manipularea acestora (procesare, ambalare, depozitare etc.) elimină produsele procesate din starea lor inițială. Pentru a menține starea dorită a alimentelor, pot fi utilizate anumite practici fizice (gătit în vid, ambalare într-o atmosferă modificată etc.), dar utilizarea aditivilor adăugați preparatelor este o modalitate ușoară și economică de a depăși modificările oxidative, principalul provoacă alte degradări decât cele ale microorganismelor. Preferința pentru antioxidanți „naturali” pune problema eficacității lor. Odată cu extinderea comerțului cu produse gata, autoritățile de sănătate publică permit adăugarea mai multor aditivi, în funcție de tipurile de alimente și adjuvanți. Dacă se ignoră complexitatea furajului final ingerat, pot apărea probleme toxicologice grave din cauza sinergiilor sau a produselor secundare. Această constatare pune problema evaluării prezenței aditivilor în funcție de constituenții alimentelor. Utilizarea lor în formulări trebuie să adauge valoare alimentelor fără a fi în detrimentul sănătății umane.

Având în vedere acest lucru, este planificată o revizuire a tehnicilor de dozare adecvate pentru a evalua eficacitatea antioxidanților și a limita adăugările la doze strict esențiale pentru obiectivele de conservare care trebuie atinse. Acest studiu bibliografic utilizează metode directe sau indirecte, adaptate sau adaptabile la evaluarea potențialului antioxidant al aditivilor.

Conținutul de apă, stabilitatea produselor biologice și potențialul redox

Se stabilește un echilibru permanent între umiditatea atmosferei și apa prezentă în produs. Compușii solubili (săruri, zaharuri, alcooli, grupări hidrofile etc.) mobilizează apa prin solvație. Dacă conținutul de apă atmosferică crește, adsorbția apei are loc în straturi succesive de grad crescut de libertate cu distanța lor de suport. Aw (raportul dintre cantitățile de apă liberă și totală) atât în produs, cât și în atmosferă în echilibru sunt egale pentru o temperatură theta dată, deci:

sau: aw (întotdeauna între 0 și 1) = (%) umiditate relativă/100.

Reactivitatea unui produs este legată de aw. Dacă este necesară apă liberă pentru activitatea biologică, aceasta inhibă reacțiile compușilor cu caracter strict hidrofob (lipide) sau reacția Maillard 1. figura 1 rezumă diferitele modificări responsabile de degradare în funcție de activitatea apei aw [1]. Oxidarea are loc cu sau fără participarea oxigenului molecular; este definit ca o pierdere de electroni, câștigul antagonist corespunzător reducerii. Conform acestui concept, un potențial redox (E ° ox/roșu) poate fi atribuit fiecărui cuplu oxidant/reducător implicat, cuplul având potențialul ridicat fiind capabil teoretic să-i oxideze pe cei cu potențial mai mic. E ° ox/roșu al unui sistem este măsurat în raport cu potențialul electrochimic al electrodului de hidrogen, fixat prin convenție la 0,0 volți la pH = 0.

Riscuri de deteriorare a alimentelor în funcție de activitatea apei. Activitatea apei (aw) este raportul dintre presiunea vaporilor apei din alimente și presiunea vaporilor apei pure la aceeași temperatură. Valoarea aw variază de la 0 (produs uscat până la punctul în care toată apa este legată de alimente și, prin urmare, fără calitate reactivă) la 1 (toată apa este liberă). La un aw de 1 corespunde apă pură fără solut care este greu de atins și mai ales de întreținut (ordonată dreaptă în albastru). Curba în roșu reprezintă riscurile oxidative: când apa este foarte legată, oxidarea este directă; de la un anumit grad de libertate a apei, oxidarea devine enzimatică (indiferent dacă enzimele sunt endogene sau exogene, provenind din microorganisme sau din mediu). Curba gri corespunde reacțiilor Maillard, neenzimatice, care se opun umidităților intermediare la rumenirea enzimatică, corespunzătoare în principal oxidării polifenolilor. Curbele în verde deschis, verde închis și negru corespund domeniului de influență al bacteriologiei (respectiv mucegaiuri, drojdii și bacterii) care se limitează la prezența apei libere (conform [1]).

Atât în timpul depozitării, cât și în timpul proceselor de transformare, menținerea unui intermediar aw satisfăcător (0.2-0.3) nu poate fi garantată.

Memento privind procesele de oxidare: consecințe și control

Mecanismele de oxidare ale compușilor biologici nesaturați (acizi grași, carotenoizi, polifenoli etc.) sunt adesea reacții radicale cu oxigenul molecular [2-4] și au trei faze principale.

Faza de declanșare în care se formează un prim radical liber. Sfâșierea protonului este facilitată atât de căldură (agitație moleculară), cât și de radiații sau catalizatori (metale precum Cu, Fe, Co, Mn, Ni ...).