Efecto de un aceite de pescado comercial rico en ácidos grasos n-3 (EPA y DHA) y de un aceite vegetal en la estabilidad oxidativa de emulsiones cárnicas modelo y en la interacción lípido-proteína Pubblico Deposited
El presente trabajo estuvo basado en la formación y análisis de la estabilidad física y oxidativa de emulsiones modelo simples aceite en agua (o/w) denominadas emulsiones modelo cárnicas, debido a que se utilizó un extracto miofibrilar obtenido del músculo de cerdo Longissimus dorsi como agente emulsificante y dos tipos de aceite, por separado como fase dispersa de la emulsión: aceite de pescado MEG-3®, o bien, aceite de maíz. De manera paralela y con el objetivo de contrastar el comportamiento del extracto miofibrilar, se formularon emulsiones modelo o/w, utilizando ovoalbúmina grado II como agente emulsificante control y los aceites mencionados anteriormente por separado, como la fase dispersa. Se eligió a la ovoalbúmina como agente emulsificante control, puesto que se usa ampliamente en la industria de los alimentos para formar y estabilizar emulsiones. De tal manera que se formaron cuatro emulsiones modelo, las cuales se analizaron por separado, éstas se denominaron: (A) extracto miofibrilar-MEG-3®, (B) extracto miofibrilar-aceite de maíz, (C) ovoalbúmina-MEG-3® y (D) ovoalbúmina-aceite de maíz. Antes de preparar las emulsiones y en vista de que resultó importante conocer la naturaleza de los materiales utilizados para formular los sistemas modelo o/w evaluados, se llevó a cabo la caracterización de las proteínas utilizadas como emulsificantes obteniendo los perfiles electroforéticos SDS-PAGE y se determinó la composición de ácidos grasos de los aceites (MEG-3® o maíz) utilizados como fase dispersa de la emulsión. El extracto miofibrilar resultó ser una solución proteica compleja en la que estuvieron presentes más de siete proteínas con pesos moleculares en el intervalo 16-200 kDa, mientras que la solución de ovoalbúmina grado II, empleada como emulsificante control, estuvo compuesta principalmente por esa proteína, aún cuando se detectaron trazas de posible ovotransferrina. Por otro lado, el análisis por CG del perfil de ácidos grasos del aceite de pescado MEG-3® y del aceite de maíz, permitió observar que el tipo y concentración de ácidos grasos en cada aceite fue función de la naturaleza de los mismos. El aceite MEG-3® mostró un perfil de ácidos grasos más diverso y presentó concentraciones altas de ácidos grasos polinsaturados de cadena larga n-3: EPA y DHA. La evaluación de la estabilidad oxidativa de las emulsiones modelo o/w investigadas en este trabajo, requirió de la determinación previa del nivel de oxidación del aceite de pescado MEG-3® y del aceite de maíz, los cuales al emplearse por separado constituyeron la fase dispersa de los sistemas modelo. Para evaluar el nivel de oxidación de los aceites bajo análisis se adaptó la versión II del método de oxidación ferrosa de naranja xilenol (FOX2), el cual permite cuantificar hidroperóxidos en aceites. La adaptación del método FOX2 realizada durante el desarrollo de esta tesis, mostró que al utilizar soluciones de aceite en concentración 5 mg de aceite/mL de propan-1-ol y alícuotas de 100 L de dichas soluciones se garantiza la evaluación correcta, reproducible y sensible de la concentración de hidroperóxidos en muestras de aceite de diferente naturaleza y con distintos grados de oxidación. En adición, el método FOX2 adaptado permitió observar que el aceite de pescado MEG-3®, es más susceptible a la oxidación comparado con el aceite de maíz Por primera vez, se optimizaron por separado las propiedades índice de actividad (EAI) e índice de estabilidad de la emulsión (ESI) en las cuatro emulsiones modelos bajo investigación al aplicar la metodología de superficies de respuesta (MSR). De manera general, se observó que la optimización de los índices EAI y ESI por MSR de las emulsiones modelo fue dependiente no sólo de la concentración de proteína utilizada, sino también del tipo y porcentaje de aceite empleado como fase dispersa para formar la emulsión. Se decidió utilizar la combinación de proteína y porcentaje de aceite con la que se obtuvo la respuesta óptima máxima del ESI (128 min) para formular las cuatro emulsiones modelo bajo análisis y evaluar su oxidación, ya que una de las condiciones para realizar estos experimentos es que la emulsión se mantenga estable durante el periodo de tiempo en el que se realicen los análisis. Dicha combinación correspondió a solución de proteína (extracto miofibrilar u ovoalbúmina) y aceite (MEG-3® o maíz) en concentraciones: 10.7 mg/mL y 9.3%, respectivamente. El efecto del porcentaje de amplitud de ultrasonido en la disminución del tamaño promedio de los glóbulos en la emulsión y en el aumento de la estabilidad de los sistemas modelo almacenados a 37ºC mostró que el proceso de sonicación suministrando 50% de amplitud de ultrasonido permitió estabilizar por 120 h las emulsiones modelo: extracto miofibrilar-MEG-3®, ovoalbúmina-MEG-3® y ovoalbúmina-aceite de maíz. Por otro lado, la estabilización hasta por 72 h de las emulsiones extracto miofibrilar-aceite de maíz requirió de la aplicación de un porcentaje de amplitud de ultrasonido del 60%. Se comprobó que la separación de las fases en función al tiempo en estos sistema, no sólo fue dependiente del tamaño de partícula, sino que también se vio afectada por el tipo e intensidad de las interacciones que ocurren entre las proteínas adsorbidas en el glóbulo y los ácidos grasos contenidos en el aceite. En general, las emulsiones modelo cárnicas incubadas a 37ºC se oxidaron más que las emulsiones control, sin importar el tipo de aceite empleado como fase dispersa de la emulsión, posiblemente por la presencia de iones metálicos en el extracto crudo miofibrilar. Por otro lado, la oxidación lipídica de las emulsiones modelo preparadas con aceite de pescado MEG-3® fue mayor durante las primeras 24 h de almacenamiento a 37ºC, en comparación con los sistemas que se formularon empleando aceite de maíz, independientemente de la naturaleza de la proteína emulsificante. Lo cual seguramente estuvo relacionado con la presencia de ácidos grasos EPA y DHA en ese aceite marino. Sin embargo, se observó que el uso de una concentración alta de proteína para formular las emulsiones (10.7 mg/mL) disminuyó la concentración de hidroperóxidos y TBARS en los sistemas preparados con aceite MEG-3® a medida que transcurría el tiempo de incubación a 37 ºC de las emulsiones, consecuencia de un posible efecto antioxidante dinámico ocurrido entre las proteínas adsorbidas en el glóbulo de la emulsión y las presentes en exceso en la fase continua.
This work studied conditions for model meat emulsions (o/w) formation, as well as physical and oxidative stability related to this system. Emulsions were formulated with two oil types as disperse phase (corn oil and commercial fish oil, MEG-3®) and a myofibrillar protein extract obtained from pork Longissimus dorsi as emulsifying agent. As a means of comparison, an o/w emulsions containing grade II ovalbumin was also studied; this protein was used as a control due that it is widely applied in the food industry as emulsifying agent and stabilizer. Therefore, four model emulsion were studied: (A) myofibrillar extract-MEG-3®; (B) myofibrillar extract-corn oil; (C) ovalbumin-MEG-3®; (D) ovalbumin-corn oil. In a preliminary study, SDS-PAGE was performed on the myofibrillar extract and ovalbumin solution; fatty-acid composition of MEG-3® and corn oil was also studied. According to the results, the myofibrillar extract contained a complex mixture of more than seven proteins, the molecular weight ranging from 16 to 200 kDa, whereas grade II ovalbumin contained protein traces, presumably ovotransferrin. MEG-3® fatty-acid profile showed high concentrations of EPA and DHA. In order to study emulsions’ oxidative stability, previous studies on the oxidation level of corn and fish oil MEG-3® were carried out. A version of the ferrous oxidation-xylenol orange method (FOX2) was adapted in order to quantify oil hydroperoxide content. The adapted FOX2 method was reproducible, sensitive, and precise if 5 mg oil/mL propan-1-ol and 100 L solution aliquots were used. Under these conditions, hydroperoxide concentration in oil samples of different nature and various oxidation degrees were accurately analyzed. In addition, using the adapted FOX2 to MEG-3® showed that this oil was more sensitive to oxidation than corn oil. Emulsion activity (EAI) and emulsion stability indexes (ESI) were optimized for the four studied emulsion formulations, by a response surface methodology (RSM). In general, EAI and ESI optimization by RSM were dependent, not only on protein concentration, but also on nature and percentage of oil used as the emulsion disperse phase. As the emulsions must be stable to proceed with oxidation studies, and based on the amount of protein and oil necessary to get the highest optimal ESI response (128 min), protein and oil amounts rendering the most stable conditions were used: 10.7 mg/mL protein solution (myofibrillar extract or ovalbumin solution), and 9.3% MEG-3® or corn oil. x Studies on emulsion sonication on oil droplet size reduction and stability increase in model emulsions stored at 37 ºC, gave as a result that 50% ultrasound amplitude during sonication stabilized for 120 h the following formulations: myofibrillar extract-MEG-3®, ovalbumin-MEG-3® and ovalbumin-corn oil. Stabilization up to 72 h of the myofibrillar extract-corn oil emulsion was achieved with 60% amplitude. Phase separation as time proceeded depended, not only on oil droplet size, but also on type and intensity of interactions of proteins adsorbed in the fat globule and fatty acids in the oil. In general, model meat emulsions stored at 37 ºC showed higher oxidation degrees as compared to control emulsions, regardless oil nature forming the disperse phase probably due to metallic ions present in the myofibrillar crude extract. During the initial 24 h of storage at 37 ºC, lipid oxidation in MEG-3® model emulsions was higher than in corn oil emulsions, regardless of the emulsifying protein, as a possible result of EPA and DHA presence. However, high protein concentrations (10.7 mg/mL) decreased hydroperoxide concentration and TBARS throughout time in emulsions containing MEG-3®, as a possible dynamic antioxidant effect of proteins adsorbed to the fat globule, and in excess in the continuous phase.
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