Un residuo de la industria manisera contiene propiedades que pueden aprovecharse como alternativa natural para generar valor agregado a alimentos, a la vez que se disminuye su impacto ambiental.
Por Dra. Romina Bodoira – Investigadora en ICYTAC
Empecemos desintegrando ese título ¿Qué es eficacia antioxidante? O mejor aún ¿Que son los antioxidantes y para qué se usan?
Es fácil pensar que si un nombre empieza con un prefijo “anti” algo debe limitar, reducir, frenar o rechazar. Bueno pues los antioxidantes actúan inhibiendo o retardando un tipo de reacción química: la oxidación. Teniendo en cuenta lo que sucede en alimentos, la oxidación es una reacción que sufren los lípidos (algunos más velozmente que otros) y también algunas vitaminas que los convierten en otras cosillas que ya ampliaremos. Esta reacción se ve favorecida por factores externos como la luz, el calor, las enzimas, los metales, la presencia de oxígeno y de ciertos microorganismos.
Un gran desafío entonces para la industria alimenticia a la hora de producir, procesar, transportar y almacenar alimentos lipídicos (desde mayonesa y aceites hasta papas fritas) consiste en evitar los procesos de oxidación.
Pero ¿Por qué este esmero?
Por un lado, porque estas reacciones una vez que se inician son difíciles de frenar, así como los chismes, se autopropagan, es decir que lo que resulta de la reacción ayuda a que se generen nuevas. Pero principalmente porque esos productos (peróxidos entre otros), que son algo así como “los fantasmas” de lo que alguna vez fue sano; son tóxicos, cancerígenos, tienen feo olor, gusto y hasta color. Ósea, el alimento no sólo pierde propiedades nutricionales si no organolépticas, incluso puede llegar a un punto en el cual no sea apto para su consumo. A estos procesos en su conjunto se los conoce comúnmente como “rancidez lipídica”.
Entonces se denominan antioxidantes, tanto a moléculas como a procesos de protección física, que son capaces de intervenir en las reacciones de esta rancidez, impidiendo que comience o atrapando “fantasmas” para que no se autopropagen. Por ello, agregar antioxidantes es un procedimiento tecnológico habitual en la industria, siendo la mayor parte sustancias sintéticas, como por ejemplo Butilhidroxianisol (BHA), Butilhidroxitolueno (BHT) y Terbutilhidroquinona (TBHQ). En los últimos años éstas están siendo cuestionadas respecto a su seguridad por lo que existe un gran interés en los antioxidantes de fuentes naturales, como los de tipo fenólico, pigmentos, vitaminas y extractos vegetales de diverso origen.
Entramos entonces en la segunda parte de este título: extracto “verde” ¿Realmente es verde el extracto de piel de maní? ¿Qué sería un extracto? Y ¿Por qué usar la piel del maní?
Empecemos por esta última pregunta: en Argentina, la industria manisera es de gran importancia, principalmente en la economía regional de Córdoba donde se tratan alrededor de 400.000 toneladas/año de lo que se denomina maní blancheado o sin piel. Sí, ese que acompañas con la cervecita, pero también es el que se usa para hacer pasta de maní, garrapiñada y aceite. Como resultado de este blancheado se genera una corriente residual de piel (realmente se llama tegumento) de maní.
Parece ser que este residuo con escaso o nulo uso puede servir para algo, y acá está la clave del asunto. Ya son muchos los estudios que vienen reportando cantidades considerables de compuestos fenólicos con capacidad antioxidante en el tegumento de maní y refieren la potencialidad de producir ingredientes nutracéuticos como así también de utilizarlos como aditivos antioxidantes. Estaríamos transformando ni más ni menos que un residuo en un subproducto con valor agregado, disminuyendo su impacto ambiental y aprovechando sus propiedades además de generar alternativas naturales a los ya cuestionados antioxidantes sintéticos.
Pero este tegumento con potencial antioxidante ¿se puede usar así como tal?
Se podría, pero si queremos que los antioxidantes hagan su magia de manera más eficiente, debemos facilitarles un poco las cosas y sacar el “ruido” que la matriz en los que estás insertos (tegumento en este caso) puede generar, para eso hacemos una extracción. El nombre de este proceso lo dice todo, pero no hay una sola forma de hacerlo: están los métodos más clásicos como macerar en frío, en calor, con agitación, sin ella o utilizando algún equipo que haga al proceso continuo. Estos métodos generalmente utilizan solventes orgánicos como el metanol, que facilitan bastante la cuestión si de extraer compuestos polares como los fenólicos se trata, pero no se consideran seguros para uso alimentario ni cosmético, son inflamables, costosos y contaminantes en general. Existen otras tecnologías alternativas de extracción y purificación de extractos vegetales sin la utilización de estos solventes.
Ejemplos de estas tecnologías son las de alta presión y temperatura, las microondas, el ultrasonido, los fluidos supercríticos, entre otras (en próximas notas hablaremos de ellos). Aparecen como una alternativa frente a los procesos tradicionales ya que no usan estos solventes tóxicos, su operación es más segura, en menos tiempo y en general, con menos uso de energía. Por eso se las considera verdes o sustentables, más aún si las estamos usando para aprovechar un subproducto con escaso valor agregado.
En este trabajo entonces se obtuvo un extracto de tegumento de maní utilizando una de estas tecnologías; los fluidos presurizadas o subcríticos, cuyas condiciones óptimas ya han sido publicadas en otro trabajo del cual podremos hablar en otra ocasión. Sintetizando, es una técnica realizada con agua y etanol a altas temperaturas (de 100°C a 370°C) y bajo una presión lo suficientemente alta como para mantenerlos en estado líquido.
Bueno nos detuvimos un montón en la primera y segunda parte del título, pero era necesario. Ahora ¿Qué se hizo con ese extracto?
Una vez que supimos que el extracto de piel de maní:
- tenía buena actividad con técnicas analíticas: es decir que parece una mezcla compleja eficaz en atrapar radicales libres sintéticos que simulan ser los fantasmas de nuestra película en un tubo de ensayo.
- que conocimos su composición fenólica en detalle: cuáles de esta amplia gama de compuestos tiene y cuanto de cada uno de ellos.
- que no era citotóxico en células de sangre humana e intestino de rata.
- Y que su actividad era estable en el tiempo (lo que es una muy buena noticia si de un aditivo se trata): básicamente lo comprobamos dejando el extracto almacenado un año y viendo que pasaba en el medio con I y II.
…nos pusimos manos y pipetas a la obra para ver si esa eficacia antioxidante se mantenía en un modelo de alimento. Porque en un alimento, a diferencia de lo que sucede en técnicas analíticas, son muchas las variables que influyen en la actividad de un antioxidante; porque los tubos de ensayo son hermosos, pero en las matrices alimenticias las cosas se complican y bastante… Entran en la cancha otros compuestos; con sus sinergismos (que sería como “hagamos esto de frenar la oxidación mucho mejor juntos”), antagonismos (“ahora que estamos juntos no vamos a hacer nada de lo que hacíamos solos”) y con sus interacciones químicas varias. También se añaden procesos que se llevan a cabo para fabricar un alimento (homogenizaciones, amasados, horneados, extrusados, aditivaciones, etc) y ciertas condiciones que varían según el alimento como el pH, la viscosidad, textura, la presencia de interfase, entre otras.
Bueno un montón de cuestiones que, básicamente, pueden hacer que nuestro extracto verde estrella no funcione tan bien como en los tubos de ensayo.
Como alimento modelo ¿Porque elegimos aceite de chía y no de girasol, soja u oliva? Básicamente porque el aceite de chía supone ciertas ventajas y desafíos interesantes:
- Es la fuente vegetal más alta en Omega-3, unos ácidos grasos bastante (muy) importantes para la salud de hecho esenciales (tema que también amerita otra nota), pero bastante (muy, muy) inestables. Por eso el aceite de chía es un desafío, pero también una ventaja porque…
- ofrece tiempos cortos de análisis por esta inestabilidad oxidativa… es decir sin ningún tipo de antioxidante los fantasmas aparecen al poco tiempo, entonces es relativamente rápido poder detectar diferencias si los agregamos.
- También porque venimos estudiando el aceite de chía hace unos años en el grupo de investigación; desde la optimización de su obtención por prensado de la semilla hasta cómo estabilizarlo con el agregado de antioxidantes, mezclas con otros aceites más estables y microencapsulado (una barrera física para la oxidación).
- El cultivo de chía por su parte, viene creciendo en los últimos años en nuestro país y se adapta bastante bien a las condiciones agroclimáticas del NOA y, como expresan expertos; surge como una alternativa de mitigación y adaptación a los cambios en el ambiente en sistemas productivos de esa zona.
- Por último pero no menos importante, porque es imperante desarrollar productos que incluyan este aceite y/o la harina de chía por su aporte en nutrientes que en general escasean en la dieta Argentina, como son los ácidos grasos esenciales omega 3, la fibra y ciertos minerales.
Creo que las razones fueron más que suficientes, pero al aceite de chía además lo probamos en forma libre y emulsionado ¿Por qué nos seguimos complicando usándolo de dos maneras?
Libre sería el aceite tal y cual conocemos en su estado líquido a temperatura ambiente. Emulsionado es (en este caso): mezclado con una matriz acuosa (fase continua) y un emulsionante a mucha velocidad para lograr pequeñas gotitas de aceite (fase dispersa en una emulsión O/W. Ver imagen). En este estudio en particular en vez de agua usamos una solución ácida para simular de alguna manera un alimento tipo emulsión de aceite en agua como la mayonesa o las salsas que, justamente son ácidas.
No es un detalle menor probarlo en aceite libre y emulsionado, porque no se pueden trasladar los resultados obtenidos en el primer sistema al segundo. Al tratarse la emulsión de un sistema complejo, la estabilidad oxidativa se ve afectada por diversos factores que complican las cosas (aún más) y que se pueden evidenciar en esta imagen (Horn, 2012).
Ya contanos los resultados de una vez!!!!!
Los dejé como frutilla del postre, porque los resultados fueron muy buenos. La eficacia del extracto en aceite de chía libre se midió con un equipo que se llama Rancimat y es algo así como un “acelerador de la oxidación”. Los resultados se expresan en horas, que es básicamente el tiempo que tardan en aparecer muchos fantasmas. Este tiempo se acrecentó de 3.2 horas (sin ningún antioxidante) a 16-22 horas (con entre 4-8 mg extracto/ g aceite). Otro dato de color es que TBHQ, el antioxidante sintético estrella, a la concentración permitida por el Código Alimentario Argentino (0,2 mg/g aceite) arrojó un tiempo de 16 horas, el mismo que usando 4 mg extracto/ g aceite. En breve profundizo en las diferencias de concentración entre ambos tratamientos (extracto vs. TBHQ).
En emulsión los resultados fueron igual o aún mejores, no se pueden comparar directamente con los de aceite porque en este caso el ensayo de oxidación no se hizo usando el acelerador Rancimat, sino una estufa a 40°C por 15 días y tomando una muestra de las emulsiones (sin antioxidante, con extracto y con TBHQ) cada dos días para medir sus fantasmas. Los resultados obtenidos se ven bastante claros en este gráfico; miren como los fantasmas (índice de peróxidos: cuando llega a 15 no se considera apto para el consumo, o sea todo lo que está arriba de la línea roja) aumentan a una velocidad mucho menor con extracto que sin ninguna protección.
Incluso la velocidad de oxidación con TBQH (0,2 mg/g aceite) fue mayor. Este último me dirán ustedes se usa a una concentración mucho más baja que el extracto, y sí estas son las ventajas en general de los antioxidantes sintéticos, que son compuestos puros a diferencia de la mezcla que implica un extracto natural no purificado. Sin embargo, esa es la MAXIMA concentración permitida por organismos nacionales e internacionales para este y otros antioxidantes sintéticos muy utilizados como el BHA y BHT ¿Los estudios sobre sus efectos en la salud tendrán algo que ver? Para los compuestos naturales no existen limitaciones específicas, eso no significa que por ser de origen natural se supone su inocuidad o nula toxicidad, si no que cada extracto implica un estudio particular. Además, se va profundizando en estrategias para llegar a concentraciones mínimas efectivas e incluso formas de purificar los extractos para lograr que los compuestos que realmente actúan como antioxidantes maximicen su concentración relativa.
Y ahora ¿Ya está todo dicho?
No, para nada, hacen falta más estudios porque no nos olvidemos que al extracto lo probamos en una emulsión “modelo”, que como las y los modelos en general no se aproximan tanto a la realidad como quisiéramos. Desde ya que nadie come mayonesa hecha solo con un ácido si no con huevo, y este puede ser una complicación más para el extracto porque aporta hierro y proteínas que pueden actuar como catalizadores de la oxidación y como antagonistas. Además, la viscosidad también puede complicar el atrapamiento de los fantasmas por parte de los compuestos fenólicos de nuestro extracto estrella.
Por otro lado también es necesario probarlo en algún alimento sólido que atraviese procesos como laminado y horneado. Sin duda… nuevos desafíos para nuestro extracto. Por último no debemos olvidarnos de analizar cómo impacta la presencia de este extracto en cuestiones organolépticas de los productos así como profundizar en el análisis de la concentración mínima efectiva en cada uno de ellos.
Como verán en la ciencia no hay preguntas ni desafíos que no te lleven por nuevos caminos llenos de ambos.
Fuentes:
Horn, A.F., (2012). Factors Influencing the Effect of Milk Based Emulsifiers on Lipid Oxidation in
Omega-3 Emulsions (Ph.D. thesis). Technical University of Denmark. En: Hu & Jacobsen (2016). Oxidative Stability and Shelf Life of Foods Containing Oils and Fats, Elsevier Inc., Amsterdam.
Bodoira R, Martínez M, Velez A, Cittadini MC, Ribotta P, Maestri D. Peanut skin phenolics obtained by green solvent extraction: characterization and antioxidant activity in pure chia oil and chia oil in water (O/W) emulsion. J Sci Food Agric. 2021 Oct 9. doi: 10.1002/jsfa.11577. Epub ahead of print. PMID: 34625975.