Módszerek az antioxidáns potenciál értékelésére gyógyászati és tudományos élelmiszerekben
Francoise Marc 1 *, Andre Davin 2, Laurence Deglene-Benbrahim 1, Carine Ferrand 1, Michel Baccaunaud 1 és Pierre Fritsch 3
1 Laboratórium az élelmiszerek elemzéséhez és biológiai értékéhez, Ageni Egyetemi Tudományok Tanszék, Bordeaux-i Egyetem 1, avenue Michel Serres, 47000 Agen, Franciaország
2 Vegyészmérnöki laboratórium, UMR 5503 CNRS/UPS/INP-ENSIACET, 118, route de Narbonne, 31077 Toulouse Cedex 4, Franciaország
3 Inserm, UPS laboratórium, EA 2405, CHU Rangueil, Toulouse III Egyetem, 31054 Toulouse, Franciaország
Az oxidáció visszaszorítása elengedhetetlen a biológiai rendszerek összetettségében bekövetkező evolúció kezeléséhez, különösen azoknál az élelmiszereknél, amelyek lebomlása következményekkel járhat az élelmiszerbiztonság szempontjából. Az élelmiszer-adalékanyagok antioxidáns aktivitásának értékelési módszereit a háttér és az oxidációs mechanizmusok vizsgálata után mutatjuk be. Az antioxidáns aktivitást vagy a képződött termékek (különösen a hidroperoxidok) megvizsgálásával többé-kevésbé közvetlen fotometriai módszerekkel vagy a vegyület szabad gyökök befogásában való hatékonyságának mérésével értékeljük. Az adalékanyag csapdájának összehasonlítását a referencia antioxidáns, a Trolox ® csapdájával összehasonlítva különböző termékekre alkalmazhatók, függetlenül a tápközeg hidrofilitásától vagy hidrofóbitásától.
Az oxidáció szabályozása szükséges a komplex biológiai rendszer fejlődésének kezeléséhez, különösen olyan élelmiszerekben, amelyek lebomlása következményekkel járhat az élelmezésbiztonságra. A kontextus és az oxidációs mechanizmusok leírása után számos analitikai módszert mutatnak be az additív antioxidáns potenciál értékelésére. Ezt az értékelést vagy a termékek (különösen a hidroperoxidok) mennyiségi meghatározásával végezzük közvetlen vagy közvetett fotometriai módszerekkel és kémiai titrálással megfelelő reagensekkel, vagy a szabad gyökök csapdázásának hatékonyságát modellezett rendszerekkel, amelyek ezeket előállíthatják. Az adalékanyag és a Trolox közötti radikális csapdázási képesség összehasonlításán alapuló módszerek (különösen a Trolox ® ekvivalens antioxidáns kapacitás, TEAC) számos termékre alkalmazhatók, függetlenül a tápközeg hidrofíliájától vagy hidrofóbiájától.
A látszólagos viszonylagos stabilitás és a megőrzésére fordított gond ellenére az összes élelmiszeripari termék romlik. Kezelésük (feldolgozás, csomagolás, tárolás stb.) Eltávolítja a feldolgozott termékeket eredeti állapotukból. Az élelmiszer kívánt állapotának fenntartása érdekében bizonyos fizikai gyakorlatok alkalmazhatók (vákuum főzés, módosított atmoszférában történő csomagolás stb.), De a készítményekhez adott adalékanyagok használata könnyű és gazdaságos módja az oxidatív változások legyőzésének, a fő lebomlást okozhatnak, kivéve a mikroorganizmusokét. A "természetes" antioxidánsok előnyben részesítése felveti hatékonyságuk problémáját. A készétel kereskedelem bővülésével a közegészségügyi hatóságok engedélyezik az adalékanyagok hozzáadását, az élelmiszerek és az adjuvánsok típusától függően. Ha figyelmen kívül hagyják a bevitt végső takarmány összetettségét, súlyos toxikológiai problémák merülhetnek fel a szinergiák vagy a melléktermékek miatt. Ez a megállapítás azt a problémát vet fel, hogy az adalékanyagok jelenlétét az élelmiszer alkotóelemeinek megfelelően értékeljük. A készítményekben történő felhasználásuknak hozzáadott értéket kell teremteniük az élelmiszerekben, anélkül, hogy az emberi egészségre káros lenne.
Ezt szem előtt tartva, a megfelelő adagolási technikák felülvizsgálatát tervezik az antioxidánsok hatékonyságának felmérése és a tartósítási célok eléréséhez feltétlenül nélkülözhetetlen dózisok hozzáadásának korlátozása érdekében. Ez a bibliográfiai tanulmány közvetlen vagy közvetett módszereket alkalmaz, adaptálva vagy alkalmazkodva az adalékanyagok antioxidáns potenciáljának értékeléséhez.
Víztartalom, biológiai termékek stabilitása és redoxpotenciál
Állandó egyensúly alakul ki a légköri páratartalom és a termékben lévő víz között. Az oldható vegyületek (sók, cukrok, alkoholok, hidrofil csoportok stb.) Szolvatáció útján mobilizálják a vizet. Ha a légköri víztartalom növekszik, akkor a víz adszorpciója egymást követő, növekvő szabadságfokú rétegekben történik a távolságtól a hordozótól. Az aw (a szabad és az összes víz mennyiségének aránya) mind a termékben, mind az atmoszférában egyensúlyban van egy adott theta hőmérsékleten, tehát:
vagy: aw (mindig 0 és 1 között) = (%) relatív páratartalom/100.
Egy termék reaktivitása összefügg az aw értékével. Ha a szabad víz szükséges a biológiai aktivitáshoz, akkor gátolja a szigorú hidrofób jellegű vegyületek (lipidek) reakcióit vagy a Maillard reakciót 1. A 1.ábra összefoglalja a lebomlásért felelős különféle változásokat az aw víz aktivitásától függően [1]. Az oxidáció molekuláris oxigén részvételével vagy anélkül történik; az elektronveszteség, az antagonista nyereség a redukciónak felel meg. E koncepció szerint egy redoxpotenciál (E ° ox/red) rendelhető minden érintett oxidáló/redukáló párhoz, a nagy potenciállal rendelkező pár elméletileg képes oxidálni azokat, amelyeknek alacsonyabb a potenciálja. A rendszer E ° ox/red értékét a hidrogénelektróda elektrokémiai potenciáljához viszonyítva mérjük, amelyet szokásos módon 0,0 voltra rögzítünk pH = 0 értéken.
Az élelmiszer romlásának kockázata a víz aktivitásától függően. A víztevékenység (aw) az ételben lévő víz gőznyomásának és a tiszta víz gőznyomásának aránya ugyanazon a hőmérsékleten. Az aw értéke 0-tól (száraz terméktől egészen addig a pontig terjed, amikor az összes víz az ételhez van kötve, ezért reaktív minőség nélkül) 1-ig (az összes víz szabad). A aw értéke 1 tiszta anyagnak felel meg oldott anyag nélkül, amelyet nehéz elérni és főleg fenntartani (kékben a jobb ordináta). A piros színű görbe az oxidatív kockázatokat jelöli: ha a víz nagyon kötött, az oxidáció közvetlen; a víz bizonyos fokú szabadságától az oxidáció enzimatikussá válik (függetlenül attól, hogy az enzimek endogének vagy exogének, mikroorganizmusokból vagy a táptalajból származnak). A szürke görbe a nem enzimatikus Maillard-reakcióknak felel meg, amelyek ellenzik a köztes nedvességtartalmat az enzimatikus barnulásnak, amely főleg a polifenolok oxidációjának felel meg. A világoszöld, sötétzöld és fekete görbék megfelelnek a bakteriológia (penész, élesztő és baktérium) hatásának, amely szabad víz jelenlétére korlátozódik ([1] szerint).
A tárolás és az átalakítási folyamatok során sem garantálható a megfelelő közbenső aw (0,2-0,3) fenntartása.
Emlékeztető az oxidációs folyamatokról: következmények és kontroll
A biológiai telítetlen vegyületek (zsírsavak, karotinoidok, polifenolok stb.) Oxidációs mechanizmusai gyakran radikális reakciók molekuláris oxigénnel [2–4], és három fő fázisuk van.
A kiváltó fázis, ahol egy első szabad gyök képződik. A proton elszakadását hő (molekuláris keverés), valamint sugárzás vagy katalizátorok (fémek, például Cu, Fe, Co, Mn, Ni ...) segítik elő.