Los antioxidantes alimentarios desempeñan un papel fundamental en la industria alimentaria y se han convertido en uno de los métodos más extendidos para conservar los alimentos. Su bajo precio y facilidad de uso los han convertido en parte de prácticamente todos los productos alimenticios. Aunque son diferentes, todos los grupos de antioxidantes alimentarios tienen un mismo objetivo común: conservar los alimentos durante el mayor tiempo posible, sin alterarlos ni darles sabor o color. Aunque los aditivos sintéticos han sido la corriente principal, sus contrapartes naturales han ido ganando interés.
Un antioxidante puede definirse como “una sustancia que, cuando está presente en concentraciones bajas en comparación con las de un sustrato oxidable, retrasa o previene significativamente la oxidación de ese sustrato”. Esta definición es universal y puede emplearse para definir los antioxidantes que combaten los radicales libres dentro de nuestro cuerpo o cuando se usan como aditivos alimentarios.
Los radicales libres y los antioxidantes
La química de los radicales libres y los antioxidantes se basa en un equilibrio entre ambos. Los radicales libres son compuestos reactivos que tienden a capturar electrones de moléculas biológicas estables para estabilizarse.
En condiciones patológicas en el organismo humano, existe una sobreproducción de radicales libres debido a la presencia de compuestos prooxidantes, y/u otros factores de riesgo como el tabaquismo, el exceso de actividad física y el estrés, entre otros, dando lugar al estrés oxidativo.
Existen muchas causas para el desequilibrio en la producción de radicales libres, los cuales pueden modificar componentes de los lípidos, el DNA y las proteínas, volviéndolos inestables.
Si no se neutralizan a tiempo, los radicales libres pueden provocar enfermedades en muchos órganos, como Alzheimer, Parkinson, accidentes cerebrovasculares, diabetes, artritis reumatoide, esclerosis múltiple, hipertensión, infertilidad, anomalías de la melanina y cataratas, asma, alergias, insuficiencia cardiaca, dislipidemia, angina y muchos más. Para contrarrestar estas enfermedades, el cuerpo dispone de un conjunto de antioxidantes endógenos que actúan como primera línea de defensa, pero esta batería de enzimas y otras moléculas no es suficiente. Este sistema defectuoso se ve favorecido por el consumo de antioxidantes en los alimentos, frenando la producción excesiva de radicales libres en el cuerpo humano, que está aumentando gracias a los cambios en los estilos de vida, la contaminación y otros comportamientos de riesgo.
Dados los beneficios de estos compuestos al sistema antioxidante humano, se han realizado muchas investigaciones para utilizar estas moléculas como aditivos alimentarios, especialmente antioxidantes, confiriendo sus propiedades protectoras a los alimentos, reduciendo la necesidad de compuestos producidos sintéticamente. Aunque las frutas y verduras están repletas de antioxidantes que son muy importantes como inhibidores de radicales libres exógenos, evitando el estrés oxidativo, su biodisponibilidad y bioaccesibilidad pueden ser limitadas y, por lo tanto, su eficacia puede reducirse.
La oxidación en los alimentos
La oxidación, la formación de radicales libres y las reacciones de eliminación ocurren no sólo en el cuerpo humano, sino prácticamente en todos los organismos vivos y sistemas biológicos. Así, los alimentos no son diferentes, y los procesos de autooxidación, peroxidación lipídica y otros tipos de oxidación son extremadamente comunes.
Los antioxidantes alimentarios, añadidos a los alimentos, tienen la misma misión que los antioxidantes endógenos del cuerpo humano, proteger los alimentos, conservando sus propiedades organolépticas, de textura y seguridad para el consumo.
La mayor parte de la autooxidación se verifica en las grasas, es decir, los ácidos grasos insaturados, colesterol y fosfolípidos, siguiendo el mecanismo de reacción de la peroxidación lipídica. Este proceso catalítico se inicia cuando el oxígeno ataca los dobles enlaces del ácido graso. Este proceso repercute en las propiedades organolépticas y hace que el alimento no sólo tenga un sabor rancio, también reduce el color, cambia su textura, disminuye el valor nutricional y forma compuestos tóxicos. Los antioxidantes alimentarios se utilizan para evitar, entre otras cosas, la autooxidación y oxidación de los alimentos, pero estabilizando los lípidos y otros compuestos alimentarios, deteniendo estas reacciones cuando no pueden evitarse.
Los antioxidantes alimentarios
Uno de los grupos de aditivos alimentarios más importantes son los antioxidantes y los agentes anti-oscurecimiento.
Los agentes antioscurecimiento se utilizan para evitar el pardeamiento, que normalmente ocurre durante la manipulación, el procesamiento y el almacenamiento. Los fenómenos de pardeamiento se producen por dos vías, el pardeamiento enzimático y el no enzimático. En el enzimático, la polifenol oxidasa cataliza la conversión de fenoles en quinonas, oscureciendo secuencialmente los alimentos. El no enzimático ocurre en la caramelización del azúcar y en las reacciones de Maillard entre los grupos carbonilo y amino libres.
Los antioxidantes son compuestos naturales y sintéticos que se añaden para neutralizar los radicales libres que deterioran las grasas, las proteínas y el ADN celular, provocando el enranciamiento de las grasas y acelerando el proceso de envejecimiento, lo que provoca aromas y sabores indeseables.
Todos los antioxidantes siguen uno de los mecanismos de acción, que varían según el tipo de oxidante: a) secuestro de radicales libres del medio; b) quelación de iones metálicos; c) inhibición de enzimas productoras de radicales libres; d) activación de enzimas antioxidantes endógenas, y e) prevención de la peroxidación lipídica.
Grupos antioxidantes funcionales
Dentro del grupo de antioxidantes, existen grupos de moléculas que se agrupan para simplificar la comprensión de la gran cantidad de compuestos y de los alimentos en los que están permitidos.
Butilatos. Se encuentran entre los antioxidantes más utilizados y están compuestos por ter-butilhidroquinona (TBHQ), butil hidroxianisol (BHA) y butil hidroxitolueno (BHT). El TBHQ es un aditivo antioxidante muy extendido y de aplicación principal en cereales, margarinas, carnes y aceites. Suele utilizarse en sinergia con otros antioxidantes, concretamente BHT, ácido cítrico, aunque no puede utilizarse con galato de propilo. Una de sus principales ventajas respecto a otros homólogos es que no pierde color en contacto con el hierro y otros metales, pero no es eficaz en la industria del pan y la pastelería. TBHQ es prácticamente insoluble en agua.
El BHA y el BHT tienen comportamiento sinérgico cuando se añaden juntos en los alimentos. Inicialmente, el BHA interactúa con los radicales peroxilo, convirtiéndose en el radical fenoxi del BHA, que luego utiliza el BHT para regenerarse antes de neutralizar nuevos radicales en el alimento.
Tocoferoles. El grupo de los tocoferoles engloba tres de las cuatro isoformas de los tocoferoles, α-, β- y γ-tocoferol. Se permite su uso en productos cárnicos y lácteos, aceites, y también en recubrimientos. Su principal objetivo son los alimentos con elevada cantidad de lípidos, ya que son los antioxidantes lipófilicos más potentes. Los tocoferoles tienen un comportamiento sinérgico muy importante con el ácido ascórbico, en el que el ácido ascórbico regenera los tocoferoles.
Galatos. El término galatos generalmente se refiere a los ésteres propílico, octílico y dodecílico del ácido gálico, que es un ácido hidroxibenzoico. Estos tres compuestos están aprobados para su uso en la industria alimenticia. El galato de propilo es el más utilizado de los tres y se utiliza desde 1948, se utiliza tanto como aditivo alimentario como en recubrimientos y envases. Es un éster del ácido gálico con propanol, y su función principal es evitar la peroxidación lipídica, pero también ayuda en el mantenimiento de las propiedades organolépticas, frescura, aroma y color. Puede usarse solo o en combinación con BHT y BHA, e incluso con ácido cítrico.
Ascorbatos. El grupo de los ascorbato está compuesto por ácido ascórbico, ascorbato de sodio, ascorbato de calcio y ésteres de ácidos grasos del ácido ascórbico, siendo el ácido ascórbico el más extendido del grupo, pero también uno de los antioxidantes más extendidos en los alimentos.
Eritrobatos. El subgrupo de eritorbatos comprende dos compuestos, ácido eritórbico y eritorbato de sodio. El eritórbico es un estereoisómero del ácido ascórbico. Tienen básicamente la misma función, aunque la actividad antiescorbútica del ácido eritróbico es inferior a la ascórbica. El eritróbico se ha beneficiado de la prohibición de los sulfitos en ensaladas y ha actuado como sustituto de estos. Este compuesto se consume principalmente (80%) como eritrobato de sodio, concretamente en carnes curadas, frutas congeladas, verduras, aceites, grasas, mariscos y pescados, en muchos casos con la función de reducir la formación de nitrosaminas durante el curado o la cocción.
Lactatos. Son compuestos con diversas funciones, concretamente como antioxidantes, antimicrobianos, potenciadores y estabilizadores del color, aromatizantes, reguladores del pH y humectantes, pero también funcionan como compuestos sinérgicos antioxidantes. Se derivan del ácido láctico y se utilizan habitualmente en productos lácteos, verduras y carne. De este grupo, los aditivos más importantes son el lactato de sodio, el lactato de potasio y el lactato de calcio.
Citratos y tartratos. Los citratos son sales de ácido cítrico. Más allá de ser muy importante para las vías biológicas del cuerpo humano, también es un aditivo alimentario muy importante y un sinérgico muy fuerte, concretamente con el ácido ascórbico y el quitosano. También es un agente quelante, inhibiendo el oscurecimiento de los alimentos y aumentando su vida útil. Los compuestos de este grupo son el citrato de sodio, el citrato de potasio y el citrato de calcio. Concretamente el citrato de sodio tiene muchas funciones como aditivo alimentario, concretamente como agente quelante, tampón de pH, retardante, antimicrobiano, potenciador del sabor y antioxidante.
Los tartratos son derivados del ácido tartárico siendo las sales de sodio, potasio y calcio los aditivos permitidos para su uso.
Fosfatos. Comúnmente conocidas como fosfatos, las sales de ácido fosfórico tienen muchas aplicaciones como aditivos alimentarios. El ácido fosfórico y sus sales representan el 25% de todos los ácidos utilizados en la industria alimentaria, concretamente como tampones de pH, agentes quelantes, antioxidantes y agentes acidificantes. Establecen sinergismos con ácido cítrico y galato de laurilo para evitar la oxidación de grasas.
Adipatos. El ácido adípico es otro ácido orgánico con diversas aplicaciones en la industria alimentaria. Se utiliza como agente antimicrobiano, antioxidante, tampón de pH y gelificante. Las aplicaciones de este compuesto y sus sales se encuentran en quesos, mermeladas y frutas enlatadas. Se utiliza en sinergismo con metabisulfito de sodio.
Ácido etilendiaminotetraacético (EDTA). Es una molécula con diversas aplicaciones en la industria alimentaria. Se utiliza EDTA cálcico disódico como aditivo, considerado como compuesto secuestrante, quelante de metales y antioxidante
Antioxidantes alimentarios naturales
Existen muchos tipos de antioxidantes alimentarios naturales y, entre ellos, a continuación se detallan algunos de los grupos más importantes.
Polifenoles. Estos compuestos derivan del metabolismo secundario de la mayoría de las plantas y se pueden dividir en clases: ácidos hidroxibenzoicos, ácidos hidroxicinámicos, cumarinas, lignanos, chalconas, flavonoides, ligninas y xantonas.
La mayoría de los polifenoles tienen algún tipo de actividad biológica, ya sea antiinflamatoria, antimicrobiana, antioxidante o antitumoral. Los polifenoles de origen natural pueden utilizarse para estabilizar procesos de oxidación en los alimentos, siendo los más utilizados el extracto de romero (Rosmarinus officinalis L.), de salvia (Salvia officinalis L.) y de orégano (Origanum vulgare L.). El extracto de salvia tiene un mayor poder antioxidante que el de romero, y aunque la mayoría de los compuestos fenólicos presentes en ambos son iguales, se encuentran en diferentes proporciones. El extracto de orégano tiene una capacidad antioxidante menor que los otros dos extractos.
Extractos de romero. Las actividades antioxidantes del romero se han informado desde la década de 1950. El extracto de romero tiene en su composición numerosos polifenoles con gran poder antioxidante, como ácido carnósico, ácido rosmarínico, carnosol y rosmaridifenol, entre otros. Ha sido aprobado para su uso en productos alimenticios, definiéndolo como “una sustancia compuesta principalmente de ácido carnósico, carnosol y rosmanol, obtenida del flores y hojas de romero”.
El extracto de romero tiene muchas aplicaciones, a saber, grasas, aceites, papas procesadas, panadería fina, carne procesada, carne tratada térmicamente, carne de pavo procesada, pescado procesado, mostaza, sopas, caldos, salsas, snacks, frutos secos procesados y complementos alimenticios.
Carotenoides. En los alimentos su función principal es la de colorantes, pero debido a su potencial antioxidante también se utilizan como antioxidantes. El carotenoide más utilizado en la industria alimentaria es el licopeno. La astaxantina, aprobada como colorante también tiene una poderosa actividad antioxidante y ha sido bastante estudiado como conservante de alimentos. Como ocurre con todos los carotenoides, el detalle más importante al utilizarlos es mantener su estabilidad durante el almacenamiento.
Achiote, bixina, norbixina. La bixa es una mezcla de muchos carotenoides extraídos del arbusto Bixa orellana, siendo la bixina el más importante. La norbixina, derivada de la bixina por hidrólisis del grupo éster, se puede adquirir por separado como pigmento. Curiosamente, la bixina es soluble en aceite, mientras que la norbixina es soluble en agua. El achiote, a pesar de usarse como colorante para alimentos, también puede usarse como antioxidante. Algunos reportes afirman que la norbixina es un antioxidante más fuerte que los tocoferoles y puede establecer enlaces sinérgicos con estos compuestos.
Luteína. Es otro carotenoide con una amplia gama de funciones biológicas, concretamente como antioxidante. Se utiliza en la industria cosmética por su altísima inhibición de la autooxidación de lípidos en las células de la piel, superior a la del β-caroteno. De los 700 carotenoides, la luteína y la zeaxantina son los únicos que pueden entrar en órganos específicos, mientras que sólo unas pocas docenas pueden llegar al torrente sanguíneo. Los dos mayores inconvenientes de este compuesto son su bajísima solubilidad en agua y su biodisponibilidad del 9%, como máximo.
Nuevas fuentes de antioxidantes naturales
Durante muchos años, se han añadido extractos tradicionales de plantas, especias y hierbas culinarias para realzar el sabor y prolongar la vida útil de los alimentos. Estos extractos son ricos en compuestos de alta actividad antioxidante, como polifenoles (ácidos fenólicos, flavonoides, antocianinas, lignanos y estilbenos), carotenoides (xantofilas y carotenos) y vitaminas (vitamina E y C).
Como ejemplos, un estudio que empleó hojas en polvo de té verde matcha en chocolate blanco durante el proceso de templado, mejoró su capacidad antioxidante. Los investigadores atribuyeron este aumento a las altas cantidades de polifenoles en el té verde.
Además, se han estudiado los frutos del mango, como fuente de compuestos bioactivos, y la pulpa, cáscara y semilla de diferentes cultivares. Los hallazgos mostraron que la pulpa tenía una gran concentración de fitoesteroles, pero también las cáscaras tenían una gran cantidad de tocoferoles, carotenoides y clorofilas y los granos tenían compuestos fenólicos
Rumbo al futuro
Más allá de lo que depara el futuro, habrá que trabajar mucho para desmitificar los antioxidantes y aditivos alimentarios en general, reducir el estrés, el miedo y la desconfianza de los consumidores, haciéndoles creer que no todos son peligrosos. Este es un esfuerzo conjunto que debe abarcar a la industria, los consumidores y los órganos de gobierno.
Por Eduardo I. Molina
