por Kristin Hals e Sofia Helena Lindahl, Departamento de Pesquisa e Desenvolvimento, Borregaard AS
Etoxiquina tem, por décadas, tem sido amplamente utilizado como antioxidante no setor de rações, principalmente na indústria naval.
Este antioxidante inibe a oxidação de ácidos graxos altamente insaturados na farinha de peixe e na silagem de peixe. A etoxiquina tem a propriedade única de ser capaz de se dissolver nas fases aquosa e oleosa, dependendo do pH. Contudo, há preocupações relacionadas ao uso desse antioxidante (ver Figura 1). Em junho de 2017, a comissão da UE suspendeu a autorização da etoxiquina para todas as espécies e categorias animais. Portanto, é necessário encontrar uma solução alternativa.
Um novo produto alternativo contendo o antioxidante galato de propila foi desenvolvido pela Borregaard. Este produto é otimizado para garantir alta qualidade, bem como desempenho estável do produto. A nova combinação de galato de propil, o ácido lignosulfônico e o ácido fórmico constituem uma alternativa viável para o mercado.
Introdução
Em junho de 2017, a comissão da UE suspendeu a autorização da etoxiquina (ver Figura 1) para todas as espécies e categorias animais [1]. A etoxiquina tem sido o antioxidante preferido por décadas, especialmente na indústria de peixes, para prevenir a rancidificação de gorduras e óleos durante o processamento e armazenamento.
Borregaard tem muitos anos de experiência na avaliação da eficiência de antioxidantes. Existem vários métodos diferentes disponíveis no mercado para testar a capacidade antioxidante [2-5] e o ensaio DPPH [6] é um método comumente usado. Na Borregaard, um DPPH desenvolvido internamente (2, Método baseado em 2-difenil-1-picrilhidrazil) - o método BAU * - é usado, que será descrito posteriormente neste texto.
* Unidade Antioxidante Borregaard
Ensilagem de peixe
A silagem de peixe contém peixes, ou partes de peixe, combinado com um aditivo para estabilizar a silagem durante o armazenamento. Ácidos orgânicos de diferentes tipos são normalmente usados como aditivos para silagem. Sob as condições certas, temperatura entre 5 e 40 ° C e em pH entre 3,5 e 4,5, a massa de peixes começará a se decompor.
Nesse processo, chamada autólise, enzimas quebram os músculos, e uma massa líquida é formada, o que é desejável devido à facilidade de manuseio por meio de bombas, encanamento, etc. (Veja a Figura 2). Os lipídios marinhos contêm altos níveis de ácidos graxos poliinsaturados de cadeia longa (PUFA). Os PUFAs são facilmente oxidados por oxigênio, o que resulta na rancidificação de gorduras e óleos e, consequentemente, uma diminuição na qualidade do produto. A farinha e o óleo de peixe contêm concentrações relativamente altas de PUFAs e, portanto, são especialmente propensos à oxidação.
Para prevenir a oxidação de PUFAs em farinha e óleo de peixe, a indústria atualmente usa antioxidantes sintéticos como:etoxiquina (E324), BHA (hidroxianisol butilado, E-320) e BHT (hidroxitolueno butilado, E321). Além disso, antioxidantes naturais como tocoferóis também são usados.
Triagem de antioxidantes
A lista de antioxidantes aprovados em alimentos para animais é limitada. Neste estudo, vários antioxidantes, sintético e natural, foram avaliados. A capacidade antioxidante foi testada pelo método BAU.
O método BAU é um método baseado em espectrofotometria, usando o radical livre estável DPPH, para comparar a capacidade antioxidante de lignosulfonatos e antioxidantes. A mudança na absorvância de uma solução contendo DPPH e composto (s) de interesse é medida.
DPPH não reagido é violeta, mas depois da reação, isto é, transferência de radical livre para, por exemplo, um antioxidante, a solução muda de cor para amarelo. Quanto menos antioxidante é necessário para extinguir o radical DPPH, mais forte é o antioxidante.
Da triagem, BHA, propilgalato e ácido ascórbico apresentaram as maiores capacidades antioxidantes. Com base em estudos adicionais de estabilidade e solubilidade, galato de propila (ver Figura 3) foi escolhido para testes adicionais.
Lignosulfonatos e capacidades antioxidantes
A lignina é um polímero natural. A palavra 'lignin' é derivada da palavra latina 'lignum', significando madeira. A lignina é o elemento ligante na madeira e desempenha um papel importante no transporte de água, metabólitos e nutrientes. Atua como um material incrustante e desempenha múltiplas funções essenciais para a vida da planta.
A lignina confere rigidez às paredes celulares da madeira e atua como um aglutinante entre as paredes celulares, criando um material composto que é excepcionalmente resistente à compressão e flexão. A lignina é um dos polímeros orgânicos mais abundantes na terra, superado apenas pela celulose.
Os lignosulfonatos são ramificados, biopolímeros solúveis em água produzidos a partir de lignina. Os polímeros naturais são entendidos como polímeros que são o resultado de um processo de polimerização que ocorreu na natureza, independentemente do processo com o qual foram extraídos. As unidades monoméricas que constituem o polímero natural de lignina podem ser vistas na (Ver Figura 4).
Produtos à base de lignina servem como aditivos em diversas aplicações industriais e comerciais, e muitas vezes substituem produtos à base de petróleo como uma solução renovável natural. Construindo em qualidades inerentes, e ainda melhorado por modificação química, nossos produtos à base de lignina oferecem um conjunto único e desejável de funções para a indústria química em áreas como:aditivos para concreto, dispersantes de pesticidas, expansores de bateria, produtos químicos de perfuração de poços de petróleo, emulsões, cerâmica, aglutinantes de estradas, ignorar proteínas e aditivos para ração animal.
A lignina é conhecida por ter propriedades antioxidantes. Especialmente, Os lignosulfonatos solúveis em água mostraram efeito sinérgico em combinação com antioxidantes. Os polifenóis são freqüentemente usados como antioxidantes. Por causa da estrutura molecular fenólica dos lignosulfonatos, associações ao efeito antioxidante podem ser atribuídas. Na literatura, o efeito antioxidante dos lignosulfonatos em várias aplicações foi relatado.
Os lignosulfonatos estão disponíveis como sais do ácido lignosulfônico. A Figura 5 mostra uma ilustração do ácido lignosulfônico. Os grupos fenólicos, e outras estruturas facilmente oxidadas no ácido lignosulfônico, pode atuar como necrófagos e estabilizar radicais livres reativos e potencialmente prejudiciais.
Em 2008, Borregaard entrou com um pedido de patente referente ao uso de ácido lignosulfônico como agente de sacrifício para antioxidantes. A patente descreve que os antioxidantes testados foram menos degradados em uma solução de ácido orgânico se o ácido lignosulfônico estivesse presente, ou seja, o ácido lignosulfônico funciona como um antioxidante sacrificial.
Estabilidade do galato de propila em ácidos orgânicos
Um estudo de estabilidade de galato de propil em ácido fórmico (85%), e ácido fórmico (85%) contendo 20 por cento (p / p) de ácido lignosulfônico. A etoxiquina foi incluída como referência.
O nível de inclusão de antioxidantes nos ácidos foi de 0,35 por cento (p / p). Os recipientes de 25 litros foram armazenados do lado de fora durante o verão e o início do outono. A estabilidade dos antioxidantes foi testada regularmente medindo o nível dos antioxidantes nas amostras. As medições foram feitas usando cromatografia líquida de alta pressão em combinação com detecção de UV (HPLC-UV).
Os dados de estabilidade do galato de propila são apresentados na Figura 6a. As primeiras medições mostraram um valor restante de 58 por cento do galato de propila adicionado ao ácido fórmico. Na solução contendo ácido lignosulfônico, o valor correspondente foi de 90 por cento (ver Figura 6a). Após 75 dias, os valores correspondentes foram 48 por cento no ácido fórmico e 63 por cento na solução contendo ácido lignosulfônico.
Os resultados mostram claramente que a adição de ácido lignosulfônico à solução estabiliza e protege o galato de propila melhor do que a solução contendo apenas ácido fórmico. Na Figura 6b, o mesmo efeito estabilizador do ácido lignosulfônico é demonstrado para a etoxiquina.
Medindo o grau de ranço
Como controle do desempenho do novo antioxidante na silagem de peixes, testes de ranço foram realizados. A medição da oxidação / grau de ranço envolve o teste de produtos de degradação primária e secundária. A forma mais comum é medir o valor do peróxido (PV), isto é, medir os produtos de oxidação primária (principalmente hidroperóxidos), e para medir o valor de anisidina (AV), isto é, medir os produtos de oxidação secundária.
O estágio secundário de oxidação ocorre quando os hidroperóxidos se decompõem para formar carbonilas e outros compostos como aldeídos. Este último dará ao óleo um cheiro rançoso e é medido por AV.
Isto é, Portanto, importante medir tanto PV quanto AV e avaliar os dois parâmetros juntos. Isso é comumente feito pelo cálculo do valor de oxidação total, TOTOX, que dá uma visão geral da qualidade do óleo; TOTOX =PV * 2 + AV.
Ensaio de silagem de peixes em escala de laboratório
Misturas de propilgalato e ácido lignosulfônico foram utilizadas para preparar silagem de peixes. O salmão foi picado e picado em um processador de alimentos no laboratório. Diferentes soluções ácidas foram preparadas contendo:
- 0,35 por cento de propil galato em ácido fórmico 85 por cento + ácido lignosulfônico
- 0,70 por cento de galato de propil em ácido fórmico 85 por cento + ácido lignosulfônico
- 0,35 por cento de etoxiquina em ácido fórmico 85 por cento + ácido lignosulfônico
Nota:As soluções acima continham 80 por cento p / p de ácido fórmico, 85 por cento e ~ 20 por cento p / p de ácido lignosulfônico.
O peixe picado foi misturado com as diferentes soluções ácidas e armazenado em recipientes de dois litros em banho-maria a 23 ° C. As soluções ácidas foram adicionadas ao peixe picado para atingir o pH desejado de 3,5-3,6. Amostras paralelas foram feitas.
Amostras de óleo extraídas do peixe picado foram coletadas em diferentes intervalos de tempo ao longo de 11 semanas. As amostras de óleo foram analisadas para produtos de ranço, expressos como valores de peróxido e anisidina. A acidez na silagem de peixes foi controlada para garantir pH <4.
Estabilidade da silagem de peixe
Os valores TOTOX podem ser vistos na Figura 7. Cada valor TOTOX é calculado a partir do PV e AV medidos nas amostras. Depois de seis semanas, a silagem estabilizada com propilgalato e ácido lignosulfônico tendo o mesmo nível de TOTOX que a silagem estabilizada com etoxiquina.
Contudo, após 11 semanas, a silagem estabilizada com propilgalato e ácido lignosulfônico tem valores de TOTOX mais baixos do que a silagem contendo etoxiquina. Não houve diferenças significativas entre as duas dosagens de galato de propila testadas.
Conclusão
Ao combinar os dados dos testes de armazenamento e estabilidade de peixes, fica claro que o galato de propila pode substituir a etoxiquina como antioxidante em aditivos de silagem.
A Borregaard desenvolveu um novo aditivo de silagem contendo ácido fórmico / ácido lignosulfônico e galato de propila para a indústria de subprodutos de peixes. Este produto oferece os seguintes benefícios:
- Solução livre de etoxiquina
- Degradação reduzida do antioxidante
- Vida útil mais longa do aditivo de silagem
- Silagem de peixe estável e de alta qualidade
Reconhecimento
O trabalho descrito foi financiado pela BioBased Industries Joint Undertaking no âmbito dos programas Horizon 2020 European Union Funding for Research and Innovation dentro do projeto BioForEver (produtos BIObased da FORestry através de rotas europeias economicamente viáveis, convenção de subvenção nº 720710).
