The use of natural antioxidants has considerably increased during the last years. This was due, not only because of consumers demand, but also as a result of regulations on the use of synthetic antioxidants in foods. Herbs and spices have been used for centuries as traditional food ingredients, in addition of having properties such as capacity to reduce oxidation. A number of studies on the antioxidant effect of herbs and their extracts have been reported; the results show that many of these extracts are as efficient antioxidants as synthetic compounds, such as BHA and BHT. The compounds mainly responsible for antioxidant properties are phenols. A meat batter is a disperse system, similar to an oil-in-water emulsion. Due to its composition, including compounds easily undergoing oxidation such as pigments (hemoglobin and myoglobin) and unsaturated fats, meat batter quality rapidly deteriorates. Pigment and lipid oxidation can be delayed by several means, among others by adding antioxidants. The objective of this thesis was to study the antioxidant effect of three herb extracts: rosemary (Rosmarinus officinalis L.), Mexican sage or "salvia de bolita" (Buddleia perfoliata Kunth) and oregano (Origanum vu/gare L.), in raw pork batters. Alterations in physicochemical and functíonal properties were also studied. The most suitable conditions for extracting antioxidant compound were studied. The concentration in herbs, and the stability of these compounds in the herb extracts were explored. Stability of the isolated compounds was compared to that of pure compounds (analytical reagents). Concentration of antioxidant compounds was also study as an effect of plant maturity. Quinones were isolated from carnosic acid, and their antioxidant effect studied. Finally, the effect of plant extracts and isolated antioxidant compounds, added to meat batters, was analyzed. The response variables were: physicochemical (color, pH, TBARS, protein degradation) and physical (particle size distribution). Fresh rosemary chloroform extracts contained higher concentrations of carnoso! and carnosic acid as compared to dry oregano and fresh sage extracts, whereas the highest rosmarinic acid concentration was obtained from dry oregano ethanol extracts; rosmarinic acid concentration depends on plant maturity. However, the antioxidant efficiency of the extracts did not depend on total phenol concentration, but on polarity and structure of the phenol compounds. At the same time, antioxidant ability depend the extracting solvent, as well as factors such as batter chemical composition, initial microbial population, and storage time and temperature. As far as solvents was concerned, chloroform was able to extract higher amounts of carnosic acid and carnosol from fresh rosemary, and fresh and dry oregano, whereas higher amounts of rosmarinic acid were obtained with ethanol from fresh rosemary, fresh and dry oregano, and fresh sage. However, fresh rosemary chloroform extracts was a more efficient antioxidant than fresh rosemary ethanol extracts. Rosmarinic acid was more stable than carnosic acid; once extracted from the plant, carnosic acid easily underwent oxidation farming carnosol, among other compounds. The maximum antioxidant activity in ethanol extracts varied according to the herb: 7 to 1 O days far dry oregano and fresh sage, and 3 h far fresh rosemary. Meat batter color was related to oxidation degree (TBARS); the higher the value, the more the color variation. Meat batter surface dehydration altered the color coordinates; the higher the storage temperatura, the lower the color intensity and redness, and the higher the lightness. Fresh rosemary chlorofarm extracts was more efficient to prevent pigment oxidation. In the same way, fresh rosemary ethanol extracts was the most efficient overall oxidant. Dry oregano, fresh rosemary and fresh sage extracts were more efficient in decreasing oxymyoglobin oxidation and TBARS than their antioxidant compounds applied separately. Carnosic acid reduced oxymyoglobin oxidation on a larger extent than carnosic acid quinones, although these compounds later formed antioxidant compounds. The studied meat batter showed pseudoplastic characteristics, with monodisperse particle size distribution, 150 µm average size. The smallest average particle size was observad in batters with no herb extracts; phenol compounds in ethanol extracts increased the average particle size, although it was smaller than the one showed in batters with rosmarinic and carnosic acids, separately added. Hydroxyl group reactivity was affected by the antioxidant compounds molecular arrangement; therefore, batterswith carnosic acid showed larger particle size than those with rosmarinic acid and carnoso!. Ethanol extracts also inhibited protein degradation. Batters with dry oregano, fresh rosemary and fresh sage ethanol extracts can be considered as functional foods, due that they contain phenol compounds with high antioxidant activity. Under the experimental conditions, dry oregano ethanol extracts was a good alternative as a natural antioxidant in meat batters with low initial oxidation degree, being ethanol a GRAS substance.
La utilización de antioxidantes naturales ha aumentado, no sólo por la demanda del consumidor por alimentos naturales, también por un incremento en las limitaciones legales sobre la utilización de antioxidantes sintéticos, debido a sus posibles efectos carcinogénicos. Las hierbas y especias se utilizan como ingredientes tradicionales de los alimentos, además de sus características antioxidantes. Se han hecho estudios sobre la actividad antioxidante de las plantas completas de especias y de sus extractos; los resultados indican que una gran cantidad de extractos son tan efectivos como los antioxidantes sintéticos BHA, BHT. Son de primera importancia los compuestos fenólicos debido a su capacidad antioxidante. Una pasta cárnica es un sistema de dispersión similar a una emulsión aceite en agua. Las pastas cárnicas, debido a su composición que incluye compuestos fácilmente oxidables como los pigmentos (hemoglobina y mioglobina) y lípidos insaturados, están sujetas a la acción de diversos agentes oxidantes, lo que deteriora su calidad. La oxidación de los pigmentos y de los lípidos puede retrasarse de varias formas, una de ellas es por la utilización de antioxidantes. El objetivo de la presente tesis fue determinar el efecto antioxidante de los extractos de romero (Rosmarinus officinalis L.), salvia de bolita (Buddleia perfoliata Kunth) y orégano (Origanum vulgare L.) en pastas de carne cruda de cerdo, así como posibles alteraciones en las características fisicoquímicas y funcionales de estas pastas. En la primera parte del estudio, el objetivo fue conocer las condiciones óptimas para la extracción de los compuestos antioxidantes presentes en las hierbas estudiadas; se estudió de igual forma la concentración y estabilidad de los compuestos con actividad antioxidante en los extractos de las hierbas, de los compuestos con capacidad antioxidante en forma individual, aislados de los extractos, y se compararon con compuestos puros (reactivos analíticos). En esta parte, también se estudió el efecto antioxidante de las quinonas aisladas del ácido carnósico, y el efecto de la madurez fisiológica de las hierbas en la concentración de los compuestos con capacidad antioxidante. En la segunda parte, se estudió el efecto de los extractos y compuestos aislados añadidos en pastas cárnicas, determinando parámetros fisicoquímicos (color, pH, TBARS, degradación proteica) y físicos (tamaño de partícula). Los extractos de romero fresco en cloroformo presentaron mayor contenido de carnosol y ácido carnósico comparado con los de orégano seco y salvia fresca, mientras que la concentración más alta de ácido rosmarínico se obtuvo en el extracto de orégano seco con etanol. Sin embargo, la eficiencia en la actividad antioxidante de los extractos no dependió de su concentración de fenoles totales, sino de la concentración, polaridad y estructura de los compuestos que forman parte de ellos; la actividad antioxidante, a la vez, depende de la concentración de compuestos con actividad antioxidante (la cual estuvo en función del disolvente utilizado) y a factores como la composición química y microbiológica de la pasta, así como del tiempo y temperatura de almacenamiento de las mismas. En general, bajo condiciones de bajo grado de oxidación de las pastas, el extracto etanólico de orégano seco es una buena alternativa como antioxidante natural. Sin embargo, el extracto de romero fresco en cloroformo fue más eficiente como antioxidante que los extractos etanólicos de la misma hierba. Con respecto a los disolventes empleados, se extrajo mayor cantidad de ácido carnósico y carnosol a partir de romero fresco y de orégano fresco y seco utilizando cloroformo, mientras que se obtuvo mayor cantidad de ácido rosmarínico en extractos etanólicos de romero fresco, orégano fresco y seco y salvia fresca, si bien la concentración de ácido rosmarínico en los extractos dependió del estado de madurez de las hierbas utilizadas. Se encontró que el ácido rosmarínico fue más estable que el ácido carnósico, ya que, una vez extraído de las hojas, el ácido carnósico se oxidó rápidamente para formar carnosol, entre otros compuestos. El tiempo óptimo de maceración en etanol para obtener un máximo de actividad antioxidante dependió de la hierba empleada: de 7 a 10 días para orégano seco y salvia fresca, y 3 h para romero fresco. El color de las pastas estuvo relacionado con el grado de oxidación; a mayores TBARS, el color varió en un intervalo mayor. Si bien la deshidratación de la superficie de la pasta varia las coordenadas de color, a mayor temperatura de almacenamiento hubo una disminución en la intensidad y contribución del rojo en la pasta, además de aumentar la luminosidad. El extracto de romero fresco en cloroformo fue el más eficiente para prevenir la oxidación de pigmentos; de igual forma, el extracto etanólico de romero fresco fue el más eficiente antioxidante comparado con los extractos de orégano seco y de salvia fresca. Los extractos etanólicos de orégano seco, romero fresco y salvia fresca disminuyeron en mayor extensión la oxidación de oximioglobina y TBARS que los compuestos antioxidantes por separado. De éstos, el ácido carnósico fue el más eficiente; este ácido presentó mayor capacidad antioxidante sobre la oximioglobina, que la quinona del ácido carnósico, si bien ésta dio lugar a la formación de compuestos con actividad antioxidante. La pasta cárnica fue un fluido pseudoplástico con una distribución del tamaño de partícula monodispersa, con diámetro medio de 150 µm. El tamaño de partícula medio más pequeño se observó en las pastas a las que no se les añadieron extractos de hierbas, mientras que los compuestos fenólicos presentes en los extractos etanólicos incrementaron el diámetro medio. El tamaño de partícula de estas pastas fue menor al observado en las muestras añadidas con ácido rosmarínico, carnoso y ácido carnósico incorporados en forma individual. El arreglo molecular de los compuestos antioxidantes aislados influyó en la reactividad de los grupos hidroxilo; por ello las pastas con ácido carnósico aislado de los extractos presentaron mayor diámetro de partícula que las muestras con ácido rosmarínico y con carnoso. Las pastas con extractos etanólicos de orégano seco, romero fresco y salvia de bolita fresca pueden considerarse como alimentos funcionales debido a que contienen compuestos fenólicos con actividad antioxidante. Se observó también que los extractos etanólicos disminuyeron la degradación proteica.
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