Propiedades, estudios y dosis recomendada del PARAdigmOX® White Dry: Diferenciación química y de eficiencia respecto al BHT

Diferenciación fisicoquímica del BHT vs PARAdigmOX® White Dry

El BHT, butilhidroxitolueno, se trata de un antioxidante sintético que puede usarse para retardar la oxidación lipídica con el objetivo de preservar y estabilizar los elementos más propensos a la oxidación. La molécula de BHT es un compuesto fenólico (Figura 1), con un peso molecular de 220,35 g/mol. El BHT es considerado como una molécula apolar, es decir, que va a tener una buena capacidad para disolverse en aceites, pero es inmiscible en agua. Otra de las características fisicoquímicas más relevantes que posee el BHT es su elevado tamaño de partícula, lo que acaba dificultando su actividad como antioxidante.

El PARAdigmOX® White Dry se trata de una mezcla de dos antioxidantes y un quelante de metales sobre un vehículo apropiado. Como se ha mencionado anteriormente, el objetivo es retardar la oxidación y preservar los elementos más propensos a la oxidación, como pueden ser los que poseen niveles elevados de ácidos grasos, vitaminas y quenchear los metales para no dar origen al proceso oxidativo. Los principios activos del PARAdigmOX® White Dry son el BHT y el propil galato. El propil galato es un antioxidante sintético, con un peso molecular de 212,20 g/mol y las propiedades químicas del BHT ya se han mencionado previamente (Figura 1).

Propiedades, estudios y dosis recomendada del PARAdigmOX® White Dry: Diferenciación química y de eficiencia respecto al BHT - Image 1

Figura 1. A la izquierda la molécula de BHT y a la derecha la molécula de propil galato.

La presencia de estos 2 antioxidantes, BHT y propil galato, así como la presencia de un quelante de metales es fundamental en varios aspectos de la eficacia del producto. El primero aspecto es que debido a la concentración adecuada de los antioxidantes sobre el vehículo se generó un efecto sinérgico entre ellos, es decir, el efecto antioxidante de un antioxidante potencializa el efecto del otro. A su vez, es importante conocer intrínsecamente la química de los antioxidantes y su mecanismo de acción; existe una teoría totalmente aceptada conocida como ‘The Polar Paradox’¹ donde se concluye que los antioxidantes polares (como el propil galato) presentan un mejor comportamiento en medios apolares y los antioxidantes apolares (BHT) presentan un mejor comportamiento en medios polares y que la suma de un antioxidante polar y un apolar crea un efecto binario que mejora ese efecto antioxidante. (Figura 2).

Propiedades, estudios y dosis recomendada del PARAdigmOX® White Dry: Diferenciación química y de eficiencia respecto al BHT - Image 2

Figura 2. Teoría de 'The Polar Paradox' y potencialización de antioxidantes

Además de los antioxidantes presentes en la formulación, el PARAdigmOX® White Dry también incorpora un quelante, el ácido cítrico. La función de este quelante es quenchear (secuestrar) los metales y de esta manera evitar que comience el proceso de oxidación que como ya es sabido, generalmente comienza a través de metales bivalentes o de luz ultravioleta². (Figura 3).

Propiedades, estudios y dosis recomendada del PARAdigmOX® White Dry: Diferenciación química y de eficiencia respecto al BHT - Image 3

Figura 3. Esquema representativo del mecanismo de acción del ácido cítrico

Otro de los aspectos diferenciales de los antioxidantes es el tamaño de partícula. Como regla general, cuanto menor es el tamaño de partícula más eficaz va a ser esa molécula de antioxidante y esto es debido a que a menor tamaño de partícula existe una mayor superficie de contacto y por lo tanto esa molécula va a tener más actividad antioxidante. Kemin siempre ha tenido en cuenta el tamaño de partícula de sus antioxidantes, por lo tanto, esta no es una propiedad única del PARAdigmOX® sino una filosofía de Kemin de comprender el mecanismo de acción de los antioxidantes y de potencializar todo su efecto. Así, en la siguiente tabla se muestra el tamaño de partícula del BHT (puro) y de los antioxidantes de Kemin³. (Tabla 1) (Figura 4).

Propiedades, estudios y dosis recomendada del PARAdigmOX® White Dry: Diferenciación química y de eficiencia respecto al BHT - Image 4

Tabla 1. Tamaño de partícula BHT vs tamaño de partícula de los antioxidantes Kemin

Propiedades, estudios y dosis recomendada del PARAdigmOX® White Dry: Diferenciación química y de eficiencia respecto al BHT - Image 5

Figura 4. A la izquierda antioxidantes Kemin, a la derecha BHT puro

Con el objetivo de comparar la eficacia en la oxidación del BHT puro y del PARAdigmOX® White Dry, se realizó un estudio para determinar la eficacia de estos antioxidantes. La técnica más aceptada para determinar la eficacia de los antioxidantes en el aceite se conoce como OSI (Oil Stability Index, o índice de estabilidad de los aceites). En esta técnica se determina la resistencia relativa de las muestras de grasas y aceites a la oxidación⁴. Todas las grasas y aceites son susceptibles de ser oxidadas. La velocidad de la oxidación depende principalmente del grado de insaturación, la presencia de antioxidantes y las condiciones en las que las muestras han sido almacenadas. En el análisis de OSI, se produce una lenta ratio de oxidación hasta que se supera una determinada resistencia de oxidación. Este tiempo se conoce como el periodo de inducción de la oxidación. Después del periodo de inducción, la ratio de oxidación se aumenta drásticamente dando el resultado final de la muestra⁵. A tiempos mayores, mayor capacidad que tiene el antioxidante de estabilizar la muestra.

El estudio se realizó con un control negativo, y el control negativo con la adición de BHT y PARAdigmOX® White Dry a diferentes dosis, 250 ppm, 500 ppm y 650 ppm (Tabla 2). El aceite elegido para el estudio fue aceite de soya⁶, pero los resultados obtenidos se pueden extrapolar al resto de los aceites (estudios próximos se van a realizar con otros aceites, como el de palma o como el sebo bovino). Dependiendo del grado de insaturaciones de los aceites, el resultado puede variar un poco, pero la tendencia se espera que sea similar.

Propiedades, estudios y dosis recomendada del PARAdigmOX® White Dry: Diferenciación química y de eficiencia respecto al BHT - Image 6

Tabla 2. OSI comparativo BHT y PARAdigmOX White Dry

Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en el estudio, se observó una mayor resistencia a la oxidación con el uso del PARAdigmOX® White Dry en comparación al BHT, considerando la misma dosis.

Los mejores resultados del PARAdigmOX® con respecto al BHT se pueden explicar por la sinergia entre los antioxidantes, además de por la combinación de un antioxidante polar y uno apolar, donde se aplica la teoría del paradigma polar y por el menor tamaño de partícula del PARAdigmOX®, permitiendo una mayor superficie de contacto y por lo tanto incrementado su actividad.

I. Otros estudios de eficacia del PARAdigmOX® White Dry

Con el objetivo de ampliar los estudios, el conocimiento y el potencial del PARAdigmOX®, otros tres estudios adicionales se llevaron a cabo. El primer estudio consistió en comparar la eficacia del PARAdigmOX® White Dry frente a la etoxiquina. Este estudio es muy relevante debido a que el PARAdigmOX® no contiene etoxiquina en su formulación, ya que el uso de etoxiquina ha sido suspendido en el mercado europeo para alimentación animal. El segundo estudio, consistió en comparar el PARAdigmOX® White Dry con los actuales antioxidantes Kemin, y observar el comportamiento y la capacidad antioxidante del nuevo producto. Por último, se estudió también las propiedades térmicas de los antioxidantes presentes en el PARAdigmOX® simulando unas condiciones de peletización y de esterilización.

El primer estudio consistió en la comparación de eficacia del PARAdigmOX® y la etoxiquina⁷. Para ello, se comparó a través de la metodología OSI (Oil Stability Index, o índice de estabilidad de los aceites), donde se determina la resistencia relativa de las muestras de grasas y aceites a la oxidación. Debido a las demandas locales, el estudio se realizó con aceite de soya a 100°C, aunque los resultados se pueden extrapolar al resto de los aceites (actualmente se están realizando estudios con aceite de palma y sebo bovino). El estudio consistió en una muestra/control negativo, y los estudios en duplicado con diferentes concentraciones de PARAdigmOX® y de etoxiquina sobre el control negativo (Tabla 3).

Propiedades, estudios y dosis recomendada del PARAdigmOX® White Dry: Diferenciación química y de eficiencia respecto al BHT - Image 7

Tabla 3. Estudio comparativo entre la etoxiquina y el PARAdigmOX®

Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, se aprecia que el PARAdigmOX® White Dry tiene una capacidad superior como antioxidante a la etoxiquina en las condiciones del estudio. Así, a 500 ppm de etoxiquina se comporta de manera equivalente que a 250 ppm de PARAdigmOX® White Dry. Este resultado está de acuerdo con lo esperado para los aceites y más teniendo en cuenta la teoría del paradoxo polar; para el PARAdigmOX® se establece una sinergia entre un antioxidante polar, propilgalato y uno apolar, BHT, potencializando su efecto.

El último estudio realizado con el PARAdigmOX® consistió en simular el producto en condiciones térmicas, como son las condiciones de peletización y de esterilización9. Se observó si se produce una caída en los activos del PARAdigmOX® y en caso de producirse en qué porcentaje.

Para el estudio de peletización, se calentó la muestra a 85°C durante 90 segundos y se analizaron los componentes BHT y propilgalato, tanto en el tiempo inicial como después de los 90 segundos.

Para el estudio de esterilización, se calentó la muestra a 85°C durante 5 y 10 minutos y se analizaron los componentes BHT y propilgalato, tanto en el tiempo inicial como después de los 5 y los 10 minutos. El estudio se realizó en triplicado tanto para la simulación de las condiciones de peletización como para la simulación de las condiciones de esterilización y se muestra un valor medio de los resultados.

Los resultados muestran que en las condiciones de peletización la concentración de activos se mantiene constante en el tempo, es decir, el PARAdigmOX® White Dry permanece estable después de un período de peletización. (Tabla 5).

Propiedades, estudios y dosis recomendada del PARAdigmOX® White Dry: Diferenciación química y de eficiencia respecto al BHT - Image 8

Tabla 5. Resultados de concentración de los activos BHT y propilgalato antes del proceso témico (inicial) y después de 90 segundos.

Para el caso de la esterilización, se observa que el propilgalato se mantiene estable tanto a los 5 como a los 10 minutos que se analizó, por lo tanto, se concluye que el propilgalato es estable en los procesos térmicos. En el caso del BHT, se observa una disminución del activo después de 5 minutos, de un 5% y de aproximadamente un 11% después de 10 minutos.

Propiedades, estudios y dosis recomendada del PARAdigmOX® White Dry: Diferenciación química y de eficiencia respecto al BHT - Image 9

Tabla 6. Resultados de concentración de los activos BHT y propilgalato antes del proceso témico (inicial) y después de 5 y 10 minutos.

III. Dosis recomendadas

Para estimar la dosis más adecuada, sería necesario realizar un estudio de estabilidad, además de conocer exactamente los ingredientes de la premezcla, del alimento final y la inclusión del premix en el alimento.

Se sugiere como dosis inicial, 100g/ton de PARAdigMOX® White Dry en el premix y 150 g/ton del mismo producto en el alimento. Si el desafío fuese superior y/o se necesitase de un shelf-life mayor, se necesitará de dosis superiores, pudiéndose sugerir 450 g/ton en el premix y otros 450 g/ton en el alimento final.

Se pueden necesitar de dosis más elevadas en función de las formulaciones del premix y del alimento, inclusión del premix, las condiciones ambientales y de almacenaje y finalmente de la asociación de estos parámetros con la necesidad de shelf-life. Por lo tanto, como ya se ha mencionado anteriormente, sería necesario realizar un estudio de estabilidad dosis respuesta tanto del premix como del alimento y simulando las condiciones del desafío (temperatura y humedad).

Propiedades, estudios y dosis recomendada del PARAdigmOX® White Dry: Diferenciación química y de eficiencia respecto al BHT

Los lípidos en la alimentación animal

Priya Chemicals