La oxidación o rancidez oxidativa provoca cambios organolépticos y físico-químicas indeseables en alimentos, como el gusto oxidado, conocido como rancio, color, textura, etc., que generalmente se debe a diferentes tipos de grasas, contenido, proceso utilizado, deshidratación, aireación por agitación o dispersión de los ingredientes y luz en el almacenamiento.

Para evitar estos tipos de problemas se debe utilizar un antioxidante. Los sistemas de adición de antioxidantes son muy importantes durante el procesamiento de los alimentos para tener efectividad de funcionamiento y prevención de la oxidación.

Los antioxidantes son un conjunto heterogéneo de sustancias formadas por vitaminas, minerales, pigmentos naturales y otros compuestos vegetales y, además, enzimas, que bloquean el efecto dañino de los radicales libres. El término antioxidante significa "que impide la oxidación de otras sustancias químicas" que ocurre en las reacciones metabólicas o por factores exógenos, como las radiaciones ionizantes. Se obtienen por los alimentos, siendo encontrados en su mayoría en los vegetales, lo que explica parte de las acciones saludables que las frutas, verduras, hortalizas y cereales integrales ejercen sobre el organismo.

Los antioxidantes en alimentos pueden ser definidos como cualquier sustancia capaz de posponer, retardar o impedir el desarrollo de sabor rancio o de otros deterioros aromáticos en alimentos, derivados de la oxidación; que retardan el desarrollo de off flavours, ampliando el período de inducción.

Desde el punto de vista químico, los antioxidantes son compuestos aromáticos que contienen al menos un hidroxilo. Pueden ser sintéticos, ampliamente utilizados por la industria alimentaria, o naturales, sustancias bioactivas, que forman parte de la constitución de diversos alimentos.

Los antioxidantes sintéticos más utilizados en la industria alimentaria son el BHA, BHT, PG y TBHQ.

Los antioxidantes naturales son moléculas presentes en los alimentos, en pequeñas cantidades, que poseen la capacidad de interrumpir la formación de radicales libres. De este modo, son capaces de reducir la velocidad de las reacciones de oxidación de los compuestos lipídicos presentes en un determinado producto. Entre los antioxidantes naturales más utilizados en la industria alimenticia p u e d e n ser citados tocoferoles, ácidos fenólicos y extractos de plantas.

Los antioxidantes se pueden clasificar en primario, sinergista, removedores de oxígeno, biológicos, agentes quelantes y antioxidantes mixtos. Los antioxidantes primarios son compuestos fenólicos que promueven la remoción o inactivación de los radicales libres formados durante la iniciación o propagación de la reacción, a través de la donación de átomos de hidrógeno a estas moléculas, interrumpiendo la reacción en cadena. El átomo de hidrógeno activo del antioxidante es abstraído por los radicales libres R• y ROO• con mayor facilidad que los hidrógenos alílicos de las moléculas insaturadas. Así se forman especies inactivas para la reacción en cadena y un radical inerte (A•) procedente del antioxidante. Este radical, estabilizado por resonancia, no tiene la capacidad de iniciar o propagar las reacciones oxidativas.

Los antioxidantes principales y más conocidos de este grupo son los polifenoles, como butil- -hidroxi-anisol (BHA), butil-hidroxi-tolueno (BHT), terc-butil-hidroquinona (TBHQ) y propil galato (PG), que son sintéticos, y tocoferoles, que son naturales 18. Estos últimos también se pueden clasificar como antioxidantes biológicos

Los agentes sinérgicos son sustancias con poca o ninguna actividad antioxidante, que pueden aumentar la actividad de los antioxidantes primarios 58ADITIVOS & INGREDIENTES ANTIOXIDANTES cuando se utilizan en combinación adecuada con ellos. Algunos antioxidantes primarios cuando se utilizan en combinación pueden actuar sinérgicamente. Los removedores de oxígeno son compuestos que actúan capturando el oxígeno presente en el medio, a través de reacciones químicas estables haciéndolas, consecuentemente, indisponibles para actuar como propagadores de la auto-oxidación. El ácido ascórbico, sus isómeros y sus derivados son los mejores ejemplos de este grupo. El ácido ascórbico puede actuar también como agente sinérgico en la regeneración de antioxidantes primarios.

Los antioxidantes biológicos incluyen varias enzimas, como la glucosa oxidasa, superóxido disimutasa y la catalasa. Estas sustancias pueden remover oxígeno o compuestos altamente reactivos de un sistema alimenticio.

Los agentes quelantes/secuestrantes complejan iones metálicos, principalmente cobre y hierro, que catalizan la oxidación lipídica. Un par de electrones no compartidos en su estructura molecular promueve la acción de complejidad. Los más comunes son ácido cítrico y sus sales, fosfatos y sales de ácido etilendiamino tetra acético (EDTA).

Los antioxidantes mixtos incluyen compuestos de plantas y animales que han sido ampliamente estudiados como antioxidantes en los alimentos. Entre ellos están varias proteínas hidrolizadas, flavonoides y derivados de ácido cinámico (ácido cafeico).

El factor más importante, después de definir la cantidad y el mejor sistema antioxidante, es su correcta incorporación en el producto. El antioxidante debe estar muy bien incorporado y de manera bastante homogénea. Cuanto antes se incorpore al proceso de producción, mejor será la acción protectora. Si su incorporación no es bien homogénea, varias moléculas quedarán desprotegidas y pueden sufrir oxidación, reduciendo la vida útil del producto final.

Muchas empresas ya piden que sus proveedores estabilicen el aceite o la grasa con un sistema antioxidante adecuado antes de la compra, evitando así que estos productos sufran oxidación mientras permanecen almacenados en sus proveedores. Este es un procedimiento apropiado y puede ser primordial en el êxito contra la oxidación

En productos de grasa animal, por ejemplo, existen tres métodos adecuados para la incorporación de antioxidantes: el método directo, el método concentrado y el método proporcionado.

En el método directo, la grasa se calienta entre 60ºC y 80ºC y agitada hasta que toda la masa esté en movimiento, evitando la incorporación excesiva de aire. El sistema antioxidante se añade poco a poco, por agitación constante, pudiendo durar varios minutos. La agitación debe continuar durante al menos 20 minutos para garantizar una dispersión uniforme y completa. Si este proceso se puede hacer bajo la protección de una manta de nitrógeno, el resultado será mucho mejor.

En el método concentrado, la cantidad total de antioxidante de la formulación se añade en sólo un ingrediente de la fase oleosa, preferentemente en el ingrediente que tenga menor viscosidad a 60°C o que esté en mayor cantidad en la fase oleosa. Los mismos pasos descritos en el método directo deben ser seguidos para este ingrediente escogido, pudiendo entonces ser incorporado en la fase oleosa, con la mejor homogeneización posible.

En el método proporcionado, el antioxidante se añade, proporcionalmente y continuamente, en solución concentrada, a los tubos a través de los cuales la grasa pasa, el cual debe estar a una temperatura superior a 60ºC. Debe utilizarse una bomba de medición de acero inoxidable. El éxito de este método depende de la longitud de los tubos y de la turbulencia alcanzada por la bomba de circulación. Cuanto mayor sea la turbulencia antes de que los tubos alcancen el tanque de almacenamiento, mejor será la dispersión del sistema antioxidante en la grasa, aumentando su acción protectora

En el caso de productos embutidos, una buena alternativa es agregar el sistema antioxidante en el producto simultáneamente a la mezcla de condimentos, sales y especias, aprovechando el sistema de homogeneización existente. El antioxidante también se puede aplicar en spray sobre la carne, en la entrada de la amoladora.

El uso de soluciones líquidas concentradas de antioxidantes también debe ser considerado. A diferencia del uso directo de antioxidantes en polvo, las soluciones líquidas concentradas son mucho más prácticas para ser incorporadas al producto. Generalmente, posibilitan la obtención de mejores resultados, debido a su fácil homogeneización en el sistema oleoso del producto. La cantidad de antioxidante utilizado debe ser determinada por las pruebas de estabilidad y puede variar de acuerdo con la cantidad de la fase oleosa en el producto. El éxito comercial de un producto depende en muchos casos de que sus características originales se conservan durante un largo período de tiempo, evitando pérdidas para la industria y situaciones de riesgo para los consumidores finales. Como uno de los principales factores de preservación de una larga vida útil de estos productos, la oxidación lipídica debe ser evitada al máximo.