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Oxidación de alimentos y función de los antioxidantes

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Respuesta rápida

a) Oxidación por O₂ del aire, luz, calor, iones metálicos y enzimas; se manifiesta con oscurecimiento, olores desagradables y pérdida de nutrientes. b) BHA, BHT y eritorbato de sodio. c) Vitamina C, vitamina E y betacaroteno. d) Son reductores que donan electrones a los radicales libres, protegiendo los alimentos y las células.

📚 exercise quimica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 6 min lectura

Solución — Página 81

Quimica 2° · 2024

Ejercicio 3

Investigo y observo el proceso óxido-reducción de algunos alimentos u objetos que tengo en casa. Luego, Respondo las siguientes preguntas.

Parte 3.a

¿Cuáles son las causas de la oxidación de los alimentos? ¿Y qué características tienen?

Contacto con el oxígeno del aire: el $O_2$ disuelto reacciona con ácidos grasos insaturados, vitaminas y pigmentos; por eso las frutas cortadas (manzana, plátano) y los aceites se ennegrecen o enrancian. Es una oxidación química mediada por radicales libres.
Luz, especialmente la luz ultravioleta: aporta energía de activación, acelera la formación de radicales libres y decompone colorantes y vitaminas.
Calor: por encima de cierta temperatura aumenta la velocidad de reacción y se favorece la degradación; es el fenómeno que aparece en cocciones prolongadas y en el almacenamiento sin refrigerar.
Presencia de iones metálicos (hierro, cobre, manganeso): actúan como catalizadores de óxido-reducción (por ejemplo, el hierro del utensilio de cocción o trazas en el agua).
Actividad enzimática: la polifenol oxidasa (presente en frutas y patatas) oxida los fenoles y produce pigmentos oscuros (melaninas); es la oxidación enzimática.
pH y presencia de agua (actividad de agua): condiciones ácidas o alcalinas y alta humedad favorecen la oxidación microbiana y química.

Características generales de los alimentos oxidados:

Cambio de color: oscurecimiento (pardeamiento), pérdida del color natural.
Olores y sabores desagradables: el enranciamiento de aceites y grasas libera ácidos grasos y aldehídos.
Pérdida de valor nutricional: se destruyen vitaminas (C y A), aminoácidos y ácidos grasos esenciales.
Textura alterada: blanqueamiento, arrugas, ablandamiento.
Pérdida de valor comercial y del tiempo de vida útil; posible formación de compuestos dañinos.

Respuesta orientativa: La oxidación de los alimentos se produce por contacto con el $O_2$ del aire, la luz, el calor, iones metálicos catalizadores y enzimas; se manifiesta con cambio de color, olores y sabores desagradables, pérdida de nutrientes y alteración de textura.

Parte 3.b

Tres nombres de antioxidantes utilizados en la industria alimentaria:

Butilhidroxianisola (BHA): $C_{11}H_{16}O_{2}$ , antioxidante sintético liposoluble, muy usado en grasas y aceites.
Butilhidroxitolueno (BHT): $C_{15}H_{24}O$ , antioxidante sintético que estabiliza aceites y cereales.
Eritorbato de sodio (ISO 296): $C_6H_7NaO_6 \cdot H_2O$ , antioxidante y regulador de acidez usado en embutidos y bebidas.

(Alternativas: galato de propilo, tocoferoles sintéticos, ácido ascórbico de síntesis.)

Respuesta orientativa: BHA, BHT y eritorbato de sodio (también galato de propilo y ácido ascórbico sintético).

Parte 3.c

Tres nombres de antioxidantes naturales:

Vitamina C (ácido ascórbico): $C_6H_8O_6$ , presente en cítricos, guayaba y acerola; es el antioxidante hidrosoluble más conocido.
Vitamina E ( $\alpha$ -tocoferol): $C_{29}H_{50}O_2$ , liposoluble, presente en aceites vegetales, frutos secos y semillas.
Betacaroteno (provitamina A): $C_{40}H_{56}$ , pigmento de zanahoria, mango y tomate.

(Alternativas: licopeno, polifenoles del té verde, resveratrol del vino, flavonoides.)

Respuesta orientativa: Vitamina C, vitamina E y betacaroteno (también licopeno, resveratrol y polifenoles del té verde).

Parte 3.d

¿Cuál es el papel de los antioxidantes? ¿Cómo ayudan en nuestro cuerpo?

Definición química: un antioxidante es una sustancia que se oxida con facilidad, es decir, que actúa como agente reductor: dona electrones y se oxida en lugar de que lo haga la célula.

Ejercicio 2

Mecanismo en una reacción redox típica (peróxido lipídico):

$RH + · OH \rightarrow R· + H_2O \quad ¡oxidación!$

El antioxidante $AH$ se sacrifica:

$R· + AH \rightarrow RH + A·$

Donde $A\cdot$ es un radical estable (resonancia) que no daña a la célula. 3. En los alimentos: capturan los radicales libres y los metales catalíticos, retrasan la oxidación de grasas y pigmentos, prolongan la vida útil y conservan el sabor, el color y el valor nutricional. 4. En el cuerpo humano: neutralizan los radicales libres del metabolismo y de la contaminación, evitando el estrés oxidativo que daña membranas celulares, proteínas y el ADN; protegen contra la degradación de la vitamina C y E y contra procesos crónicos (envejecimiento prematuro, afecciones cardiovasculares). 5. Función de cofactor: ciertos antioxidantes (por ejemplo, la vitamina E que regenera la vitamina C) se regeneran mutuamente en un ciclo redox.

Respuesta orientativa: Los antioxidantes son reductores que donan electrones a los radicales libres, oxidándose en su lugar; en los alimentos retrasan la oxidación de grasas y pigmentos y, en el cuerpo, previenen el estrés oxidativo que daña células, proteínas y ADN.

Contenido de la página

3. Investigo y observo el proceso óxido-reducción de algunos alimentos u objetos que tengo en casa. Luego, Respondo las siguientes preguntas:

a) ¿Cuáles son las causas de la oxidación de los alimentos? ¿Y qué características tienen?

b) Investigo tres nombres de antioxidantes utilizados en la industria.

c) Investigo tres nombres de antioxidantes naturales.

d) ¿Cuál es el papel de los antioxidantes? ¿Y cómo ayudan en nuestro cuerpo?

Pie de página: 80 — Texto de Química.

Ejemplos resueltos

Una manzana se corta y en unos minutos oscurece. Explica el fenómeno y menciona una forma de evitarlo.

Al cortar la manzana se liberan fenoles y la enzima polifenol oxidasa y se rompen las células.
La enzima cataliza la oxidación de los fenoles por el $O_2$ del aire, formando quinonas y luego melaninas de color oscuro.
Como es una óxido-reducción, se puede frenar eliminando el $O_2$ (sumergir en agua o cubrir con film) o añadiendo antioxidante: un ácido (jugo de limón, que aporta vitamina C y baja el pH) hace que el ácido ascórbico se oxide primero y proteja los fenoles.

Tabla

Antioxidante	Tipo	Fuente habitual	Fórmula
Ácido ascórbico (vitamina C)	Natural, hidrosoluble	Cítricos, acerola, tomate	$C_6H_8O_6$
α-Tocoferol (vitamina E)	Natural, liposoluble	Aceites vegetales, frutos secos	$C_{29}H_{50}O_2$
Betacaroteno	Natural, liposoluble	Zanahoria, mango, espinaca	$C_{40}H_{56}$
BHA (butilhidroxianisola)	Sintético, liposoluble	Aceites y grasas envasadas	$C_{11}H_{16}O_2$
BHT (butilhidroxitolueno)	Sintético, liposoluble	Cereales, aceites	$C_{15}H_{24}O$
Eritorbato de sodio	Sintético	Embutidos, bebidas, conservas	$C_6H_7NaO_6$

Diagrama

flowchart LR
    A[Radical libre R·] --> B[Ataca membranas, proteínas y ADN]
    C[Antioxidante AH] -->|donación de e-| A
    C --> D[A· radical estable]
    D --> E[Sin daño celular]
    B -.se evita con.-> C

Fórmulas y ecuaciones

Ciclo redox del antioxidante: $R\cdot + AH \rightarrow RH + A\cdot$

RH + $\cdot$ OH $\rightarrow$ $R\cdot$ + $H_2O$

$R\cdot$ + AH $\rightarrow$ RH + $A\cdot$

RH + $O_2$ $\rightarrow$ ROOH $\quad$ ( $\text{peróxido lipídico}$ )

$Vitamina\;C\;(C_6H_8O_6),\$ ; $Vitamina\;E\;(C_{29}H_{50}O_2),\$ ; $Betacaroteno\;(C_{40}H_{56})$

Glosario (6)

Oxidación: Reacción química en la que una sustancia pierde electrones (aumenta su número de oxidación).
Reducción: Reacción química en la que una sustancia gana electrones (disminuye su número de oxidación).
Radical libre: Especie química altamente reactiva con uno o más electrones desapareados en su última capa.
Antioxidante: Sustancia reductora que dona electrones, oxidándose ella misma para proteger a otras moléculas.
Estrés oxidativo: Desequilibrio entre los radicales libres producidos y la capacidad antioxidante del organismo.
Enranciamiento: Degradación oxidativa de las grasas y aceites que produce olores y sabores desagradables.

Preguntas para practicar

¿Cuál es la causa principal de la oxidación de un alimento en casa?

El contacto directo con el oxígeno del aire, que actúa como aceptor de electrones, y que se ve acelerado por la luz, el calor y los iones metálicos de los utensilios.

¿Por qué se dice que un antioxidante es un agente reductor?

Porque en la reacción de óxido-reducción es él quien pierde electrones (se oxida) para proteger a otra molécula que sería oxidada en su lugar.

¿Qué observas al verterle jugo de limón a una manzana recién cortada?

La manzana no oscurece: la vitamina C del limón se oxida primero y el pH bajo inactiva la polifenol oxidasa, frenando así la formación de melaninas.

Temas y conceptos clave

Oxidación de alimentosCausas de la oxidaciónAntioxidantes industrialesAntioxidantes naturalesFunción de los antioxidantes en el cuerpoÓxido-reducciónRadical libreEstrés oxidáticoAntioxidante como agente reductorEnranciamientoPardeamiento enzimáticoVida útil