antioxidante

Un antioxidante o antioxidantes (plural antioxidantes , también antioxidantes ) es un compuesto químico que se ralentiza o completamente impide la oxidación de otras sustancias.

Los antioxidantes tienen una gran importancia fisiológica por su efecto como captadores de radicales . Inactivan las especies reactivas de oxígeno (ROS) en el cuerpo, cuya aparición excesiva conduce al estrés oxidativo , que está relacionado con el envejecimiento y el desarrollo de una serie de enfermedades. Bajo, d. H. Las cantidades fisiológicas de ROS, por otro lado, son absolutamente necesarias como moléculas de señalización que aumentan la capacidad de defensa del estrés, la salud y la esperanza de vida de los organismos modelo y los seres humanos. Según ciertos estudios, un suplemento nutricional de antioxidantes puede conducir a una mayor incidencia de cáncer y un mayor riesgo de muerte en humanos.

Los antioxidantes también son de gran importancia , especialmente tecnológica, como aditivos para una amplia variedad de productos ( alimentos , farmacéuticos , productos básicos , cosméticos , consumibles) con el fin de prevenir la degradación oxidativa de moléculas sensibles , particularmente causada por el oxígeno atmosférico . La degradación oxidativa de ciertos ingredientes o componentes tiene un efecto negativo porque el sabor u olor cambia desagradablemente (alimentos, cosméticos), el efecto disminuye (en el caso de los productos farmacéuticos), surgen productos de degradación nocivos o disminuyen las propiedades físicas (por ejemplo, en el caso de plásticos ).

Mecanismo de acción

Dependiendo del tipo de mecanismo químico de acción, los antioxidantes se dividen en captadores de radicales y agentes reductores. En un sentido más amplio, los sinergistas antioxidantes también se cuentan entre los antioxidantes.

Carroñeros radicales

En las reacciones de oxidación entre compuestos orgánicos, a menudo se producen transferencias de radicales en cadena . Aquí es donde se hacen efectivas las sustancias con grupos fenol impedidos estéricamente, que en el curso de estas transferencias forman radicales estables no reactivos que no reaccionan más, provocando la ruptura de la cascada de reacción (eliminador de radicales). Incluyen sustancias naturales como los tocoferoles y sintéticos como el hidroxianisol butilado (BHA), el hidroxitolueno butilado (BHT) y los galatos. Son eficaces en un entorno lipofílico .

Agente reductor

Los agentes reductores tienen un potencial redox muy bajo ; su efecto protector se debe al hecho de que es más probable que se oxiden que la sustancia a proteger. Los representantes incluyen ácido ascórbico (−0,04 V a pH 7 y 25 ° C ), sales de ácido sulfuroso (+0,12 V a pH 7 y 25 ° C) y ciertos compuestos orgánicos que contienen azufre (por ejemplo , glutatión , cisteína , ácido tioláctico ), que son principalmente eficaces en matrices hidrófilas .

Sinergistas antioxidantes

Los sinergistas apoyan el efecto de los antioxidantes, por ejemplo, regenerando los antioxidantes usados. Complejando trazas de metal ( EDTA sódico ) o creando un valor de pH que inhibe la oxidación , los sinergistas pueden aumentar el efecto antioxidante de un eliminador de radicales o un agente reductor.

Ocurrencia

Antioxidantes naturales

Muchos antioxidantes son sustancias de origen natural y endógeno . El glutatión es un antioxidante muy importante en los mamíferos, y también se sabe que el ácido úrico y la melatonina tienen actividad antioxidante . Además, proteínas como la transferrina , la albúmina , la ceruloplasmina , la hemopexina y la haptoglobina tienen un efecto antioxidante. Las enzimas antioxidantes , las más importantes de las cuales son la superóxido dismutasa (SOD), la glutatión peroxidasa (GPX) y la catalasa , también son esenciales para desintoxicar los radicales libres en las células del cuerpo. Los oligoelementos como el selenio , el cobre , el manganeso y el zinc son importantes por su actividad enzimática . Como coenzima antioxidante eficaz es la Coenzima Q10 por nombrar. Para el organismo humano, las sustancias esenciales y antioxidantes como el ácido ascórbico (vitamina C), el tocoferol (vitamina E) y el betacaroteno (provitamina A) no pueden sintetizarse según sea necesario y deben suministrarse con los alimentos ( antioxidantes exógenos ). Varios antioxidantes se transmiten al bebé como parte de la leche materna para que desarrollen su efecto allí.

Como sustancias vegetales secundarias , los antioxidantes como los carotenoides y diversos compuestos polifenólicos ( flavonoides , antocianinas , fitoestrógenos , ácido nordihidroguajarético y otros) se encuentran en numerosos tipos de verduras y frutas, hierbas, frutas, semillas, etc., así como en alimentos elaborados a partir de ellos. . La Sociedad Alemana de Nutrición (DGE) no considera que los datos científicos sean suficientes para hacer recomendaciones para la ingesta de antioxidantes individuales.

Presencia de antioxidantes naturales.
Enlaces) Alimentos de alto contenido
Vitamina C (ácido ascórbico) Frescas frutas y verduras
Vitamina E (tocoferoles, tocotrienoles) Aceites vegetales
Antioxidantes polifenólicos ( resveratrol , flavonoides ) Té , café , soja , fruta , aceite de oliva , cacao , canela , orégano , vino tinto , granada
Los carotenoides ( licopeno , beta- caroteno , luteína ) Frutas, verduras, huevos .

Antioxidantes sintéticos

Los antioxidantes artificiales incluyen los galatos , el hidroxianisol butilado (BHA) y el hidroxitolueno butilado (BHT). Synthetic esterificación de ácido ascórbico y tocoferol vitaminas cambia su solubilidad en el fin de ampliar el área de aplicación y mejorar las propiedades de procesamiento ( palmitato de ascorbilo , estearato de ascorbilo , acetato de tocoferol ).

nutrición

Importancia para la salud

Los radicales libres son compuestos de oxígeno altamente reactivos que se forman en el cuerpo y son creados en mayor medida por la radiación ultravioleta y los contaminantes del medio ambiente. La ocurrencia excesiva ( estrés oxidativo ) causa daño celular y no solo se considera que es en parte responsable del envejecimiento , sino que también está relacionada con el desarrollo de una serie de enfermedades. Bajo, d. H. Por otro lado, se requieren cantidades fisiológicas de ROS como moléculas de señalización que aumentan la capacidad de defensa del estrés, la salud y la esperanza de vida de los organismos modelo y los seres humanos. La protección contra las consecuencias dañinas de cantidades excesivas de radicales libres la proporciona el propio sistema de defensa del cuerpo, que se activa repetidamente con cantidades bajas de ROS  , similar a una vacuna (ver también Mitohormesis ).

Además de los antioxidantes formados de forma endógena, los que se suministran con los alimentos también tienen un efecto en el sistema inmunológico. Una dieta saludable, que incluya alimentos ricos en sustancias antioxidantes, es una prevención eficaz contra las enfermedades cardiovasculares , se considera posible un efecto protector contra ciertos tipos de cáncer. Sin embargo, ya no se considera que ambos estén respaldados por estudios significativos.

La evaluación de los componentes polifenólicos de las plantas, por otro lado, es mucho más confiable en este contexto, y la evidencia científica de los efectos beneficiosos para la salud de ciertos polifenoles, especialmente los flavonoides que se encuentran en el té, el cacao, las bayas y el vino tinto, ha aumentado. en años recientes. Sin embargo, esto no parece estar relacionado con el hecho de que estas sustancias tengan propiedades antioxidantes in vitro . La opinión de un experto asume que la capacidad antioxidante que muestran los polifenoles y flavonoides in vitro no es una medida de su efecto en el cuerpo humano. La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) estuvo de acuerdo en gran medida con esta evaluación.

Fuentes alimenticias más comunes

Según un estudio estadounidense de 2005, la mayor parte de los antioxidantes fisiológicos que se consumen con la dieta diaria en los EE. UU. Proviene del café de productos de lujo , que es menos porque el café contiene cantidades inusualmente grandes de antioxidantes que por el hecho de que Los estadounidenses comen muy poca fruta y verdura , pero consumen más café.

Fuentes de ingesta de antioxidantes: Top 10
(Ingesta promedio de EE. UU. En mg / día)
rango fuente mg / día rango fuente mg / día
01 café 1.299 0Sexto vino tinto 44
02 té 294 0Séptimo cerveza 42
03 Plátanos 76 0Octavo Manzanas 39
0Cuarto Frijoles secos 72 09 Tomates 32
05 Maíz 48 10 Papas 28

La capacidad antioxidante de un alimento y, por lo tanto, la capacidad de eliminar los radicales de oxígeno está indicada por su valor ORAC .

Suplemento nutricional

Las sustancias con efectos antioxidantes se ofrecen en el mercado en varios suplementos dietéticos como preparaciones " antienvejecimiento " y para la prevención de enfermedades (por ejemplo, contra el cáncer ). Las sustancias antioxidantes contenidas también se encuentran naturalmente en los alimentos y se agregan a muchos alimentos, por lo que generalmente no hay deficiencia. Existe una falta de evidencia científica confiable de que la ingesta de complementos alimenticios, en los que las sustancias antioxidantes suelen estar aisladas y no combinadas con sustancias naturales acompañantes, sea beneficiosa para la salud. Por el contrario, complementar los antioxidantes betacaroteno , vitamina A y vitamina E puede conducir a un mayor desarrollo de cáncer y una reducción de la esperanza de vida en personas sanas, mientras que la vitamina C como suplemento no tiene ningún efecto sobre el cáncer y la esperanza de vida. En un estudio publicado en 2009 en deportistas sanos se midió una influencia contraproducente de las vitaminas C y E sobre el efecto del entrenamiento y la prevención de la diabetes , ya que estos antioxidantes suprimen el aumento de radicales en el organismo, haciéndolo menos adaptable al ejercicio.

También se dice que los complementos alimenticios antioxidantes tienen efectos negativos en determinadas condiciones patológicas: se han descrito interacciones con métodos de tratamiento antineoplásico ( quimioterapia , radioterapia ) u otros efectos nocivos en pacientes con cáncer .

En cuanto a los antioxidantes en forma de suplementos, se hace referencia a los intereses económicos de los fabricantes: "La idea de oxidación y envejecimiento se mantiene viva gracias a la gente que gana dinero con ella".

Desde 2013, la noción de que la compleja red de sistemas antioxidantes del cuerpo humano puede mejorarse inundándola con una sola sustancia suministrada por un suplemento se ha considerado obsoleta.

Capacidad antioxidante total

La determinación de la capacidad antioxidante total (capacidad antioxidante total , TAC) en los fluidos corporales proporciona una impresión plana de la actividad antioxidante relativa de una muestra biológica. Hay varias opciones disponibles para determinar la capacidad antioxidante en los fluidos corporales . El principio básico de todos estos métodos es el mismo. Los antioxidantes contenidos en la muestra biológica protegen un sustrato del ataque oxidativo inducido por un radical. El período de tiempo y la medida en que la muestra previene esta oxidación se puede determinar y generalmente se compara con Trolox (derivado de vitamina E soluble en agua) o vitamina C como estándar. Cuanto más tarda un sustrato en oxidarse , mayor es su capacidad antioxidante. La capacidad antioxidante de las sustancias solubles en lípidos y solubles en agua puede examinarse mediante diversas extracciones . Las pruebas más utilizadas son TRAP ( Parámetro antioxidante de atrapamiento de radicales peroxilo total ), ORAC ( Capacidad de absorción de radicales de oxígeno ), TEAC ( Capacidad antioxidante equivalente a Trolox ), FRAP ( Poder antioxidante reductor de iones férricos ) y PLC ( Fotoquimioluminiscencia ).

En 2010 , Estados Unidos investigó la capacidad antioxidante total de la dieta y los suplementos en adultos. Se evaluaron bases de datos del Departamento de Agricultura de EE. UU., Datos sobre suplementos dietéticos y consumo de alimentos de 4,391 adultos estadounidenses de 19 años o más. Para convertir los datos sobre la ingesta de compuestos antioxidantes individuales en valores de TAC, se utilizó previamente la medición del equivalente de vitamina C (VCE) de 43 nutrientes antioxidantes. El TAC diario promedió 503,3 mg VCE / día, de los cuales aproximadamente el 75 por ciento se ingirió a través de los alimentos y el 25 por ciento a través de los suplementos dietéticos.

Medición no invasiva de antioxidantes en humanos

La cromatografía líquida de alta resolución se considera el estándar de oro para la determinación de antioxidantes. El análisis requiere muestras de sangre o biopsias de piel . Por lo tanto, solo es adecuado hasta cierto punto para el análisis de cambios a corto plazo. Por esta razón, se han desarrollado métodos con los que se pueden determinar los antioxidantes de forma no invasiva mediante medición directa en áreas específicas de la piel. Los carotenoides se miden como el mejor marcador biológico para el consumo de frutas y verduras.

Un método importante en este contexto es la espectroscopia de resonancia Raman . En principio, requiere fuentes de luz de banda estrecha (principalmente láseres ) para la iluminación. La luz que se dispersa desde la piel se descompone en sus componentes espectrales mediante un elemento dispersivo (generalmente una rejilla óptica ). En el pasado, las mediciones se realizaban con dispositivos de laboratorio, pero ahora también se encuentran disponibles dispositivos de sobremesa.

Otro método que ha medido con éxito los antioxidantes en humanos es la espectroscopia de reflexión . A diferencia de la espectroscopia de resonancia Raman, se utilizan fuentes de luz de banda ancha o LED para iluminar la piel . En general, el gasto en equipo es menor, por lo que los escáneres de antioxidantes también se pueden implementar como dispositivos portátiles, pero sus resultados de medición se correlacionan muy bien con los resultados de la espectroscopia de resonancia Raman.

Uso técnico

En la industria, los antioxidantes se utilizan como aditivos ( aditivos necesarios) para prevenir la degradación oxidativa de plásticos , elastómeros y adhesivos. También sirven como estabilizadores en combustibles y lubricantes . Ellos evitan el enranciamiento de grasas a base de cosméticos tales como barras de labios y cremas hidratantes . En los alimentos contrarrestan los cambios de color y sabor y también evitan que las grasas se vuelvan rancias.

Aunque estos aditivos solo se requieren en dosis muy pequeñas, normalmente menos del 0,5 por ciento, su tipo, cantidad y pureza influyen drásticamente en los parámetros físicos, el procesamiento, la vida útil y, a menudo, también en la economía de los productos finales. Sin la adición de antioxidantes, muchos plásticos solo sobrevivirían por poco tiempo. La mayoría de ellos ni siquiera existirían, ya que muchos artículos de plástico no podrían fabricarse sin daños irreversibles. Lo mismo ocurre con muchos otros materiales orgánicos.

Plásticos, combustibles y lubricantes

Existen principalmente aminas impedidas estéricamente ( estabilizadores de amina impedida , HAS) del grupo de arilaminas utilizadas y derivados de fenol impedidos estéricamente que a menudo se derivan estructuralmente del hidroxitolueno butilado (nombres comerciales Irganox , Ethanox , Isonox y otros).

Alimentar

Número e antioxidante Uso aprobado (ejemplos)
E324 Etoxiquina Piensos para animales, en particular harina de pescado

Alimentos, cosméticos, productos farmacéuticos

Los antioxidantes permitidos están regulados en Alemania en la Ordenanza de aprobación de aditivos y la Ordenanza de cosméticos . Se utilizan antioxidantes tanto naturales como sintéticos.

En la tabla se dan ejemplos de aditivos alimentarios antioxidantes.

Número e antioxidante Uso aprobado (ejemplos)
E220-E228 Dióxido de azufre y sales de ácido sulfuroso Frutos secos, vino
E300-E302, E304 Ácido ascórbico (vitamina C), sus sales y ésteres de ácidos grasos Zumos de frutas, mermeladas, productos lácteos en polvo, aceites y grasas, frutas y verduras enlatadas, productos horneados, pastas frescas, productos cárnicos y pesqueros.
E306-E309 Tocoferol y sus ésteres grasas y aceites vegetales
E315, E316 Ácido isoascórbico y sal de sodio Productos cárnicos y pesqueros
E310-E312 Gallate Aceites y grasas para freír, manteca de cerdo, mezclas para pasteles, snacks, frutos secos procesados, sopas secas, salsas, etc.
E319 terc- butilhidroquinona (TBHQ)
E320 Hidroxianisol butilado (BHA)
E321 Hidroxitolueno butilado (BHT)
E392 Extracto de romero
(ingredientes efectivos especialmente carnosol y ácido carnósico ) 		Grasas, aceites, repostería, snacks, productos cárnicos y pesqueros, salsas, etc.
E586 4-hexilresorcinol crustáceos frescos y congelados

El ácido nordihidroguajareético , un antioxidante muy eficaz para la conservación de grasas y aceites, no se permite como aditivo alimentario desde 1968 debido a sus efectos tóxicos en el hígado , pero todavía se permite en preparaciones cosméticas.

Los sinergistas antioxidantes comúnmente utilizados en tecnología alimentaria y farmacéutica incluyen ácido cítrico y sus sales (E330-E333), ácido tartárico y sus sales (E334-E337), ácido fosfórico y sus sales (E338-E343) y ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) y sus sales. sales (calcio EDTA, sodio E385).

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