Propriedades, estudos e dose recomendada de PARAdigmOX® White Dry: Diferenciação química e de eficiência em relação ao BHT.
Publicado: 27 de janeiro de 2021
Por: Guillermo Vaquero y Natalia Vicentini
I. Diferenciação físico-química de BHT vs PARAdigmOX® White Dry
O BHT, butilhidroxitolueno, é um antioxidante sintético que pode ser usado para retardar a oxidação lipídica a fim de preservar e estabilizar os elementos mais propensos à oxidação. A molécula do BHT é um composto fenólico (Figura 1), com peso molecular de 220,35 g / mol. O BHT é considerado uma molécula apolar, ou seja, terá boa capacidade de se dissolver em óleos, mas é imiscível em água. Outra das características físico-químicas mais relevantes do BHT é o seu alto tamanho de partícula, o que acaba dificultando sua atividade como antioxidante.
O PARAdigmOX® White Dry é uma mistura de dois antioxidantes e um quelante de metal em um veículo adequado. Como mencionado acima, o objetivo é retardar a oxidação preservar os elementos mais propensos à oxidação, como aqueles com altos teores de ácidos graxos, vitaminas e metais de têmpera, de modo a não dar origem ao processo oxidativo. Os ingredientes ativos do PARAdigmOX® White Dry são BHT e propilgalato. O propilgalato é um antioxidante sintético, com peso molecular de 212,20 g / mol e as propriedades químicas do BHT já foram mencionadas anteriormente (Figura 1).
Figura 1. À esquerda a molécula BHT e à direita a molécula de propilgalato.
A presença desses 2 antioxidantes, BHT e propilgalato, bem como a presença de um quelante metálico são essenciais em vários aspectos da eficácia do produto. O primeiro aspecto é que devido à concentração adequada de antioxidantes no veículo, foi gerado um efeito sinérgico entre eles, ou seja, o efeito antioxidante de um potencializa o efeito do outro. Por sua vez, é importante conhecer intrinsecamente a química dos antioxidantes e seu mecanismo de ação; existe uma teoria totalmente aceita conhecida como 'The Polar Paradox'1 onde se conclui que antioxidantes polares (como o propilgalato) têm um melhor comportamento em ambientes apolares e antioxidantes apolares (BHT) têm um melhor comportamento em ambientes polares e que a adição de um antioxidante polar e um apolar cria um efeito binário que aumenta o efeito antioxidante. (Figura 2).
Figura 2. Teoria do 'Paradoxo Polar' e potencialização de antioxidantes
Além dos antioxidantes presentes na formulação, PARAdigmOX® White Dry também incorpora um quelante, o ácido cítrico. A função desse quelante é extinguir (sequestrar) os metais e, dessa forma, evitar o início do processo de oxidação, que, como já se sabe, geralmente começa com metais bivalentes ou luz ultravioleta2. (Figura 3).
Além dos antioxidantes presentes na formulação, PARAdigmOX® White Dry também incorpora um quelante, o ácido cítrico. A função desse quelante é extinguir (sequestrar) os metais e, dessa forma, evitar o início do processo de oxidação, que, como já se sabe, geralmente começa com metais bivalentes ou luz ultravioleta2. (Figura 3).
Figura 3. Diagrama representativo do mecanismo de ação do ácido cítrico
Outro aspecto diferencial dos antioxidantes é o tamanho das partículas. Como regra geral, quanto menor o tamanho da partícula, mais eficaz será a molécula antioxidante, e isso porque quanto menor o tamanho da partícula, maior a superfície de contato e, portanto, essa molécula terá mais atividade antioxidante. A Kemin sempre levou em consideração o tamanho das partículas de seus antioxidantes, portanto, esta não é uma propriedade exclusiva do PARAdigmOX®, mas sim uma filosofia Kemin de compreender o mecanismo de ação dos antioxidantes e de potencializar seu efeito total. A tabela a seguir mostra o tamanho de partícula dos antioxidantes BHT (puro) e Kemin3. (Tabela 1) (Figura 4)
Outro aspecto diferencial dos antioxidantes é o tamanho das partículas. Como regra geral, quanto menor o tamanho da partícula, mais eficaz será a molécula antioxidante, e isso porque quanto menor o tamanho da partícula, maior a superfície de contato e, portanto, essa molécula terá mais atividade antioxidante. A Kemin sempre levou em consideração o tamanho das partículas de seus antioxidantes, portanto, esta não é uma propriedade exclusiva do PARAdigmOX®, mas sim uma filosofia Kemin de compreender o mecanismo de ação dos antioxidantes e de potencializar seu efeito total. A tabela a seguir mostra o tamanho de partícula dos antioxidantes BHT (puro) e Kemin3. (Tabela 1) (Figura 4)
Tabela 1. Tamanho de partícula BHT vs tamanho de partícula de antioxidantes Kemin
Figura 4. Antioxidantes Kemin à esquerda, BHT puro à direita
Para comparar a eficiência de oxidação do BHT puro e do PARAdigmOX® White Dry, foi realizado um estudo para determinar a eficácia desses antioxidantes. A técnica mais aceita para determinar a eficácia dos antioxidantes no óleo é conhecida como OSI (Índice de Estabilidade do Óleo ou índice de estabilidade do óleo). Nessa técnica, a resistência relativa das amostras de gordura e óleo à oxidação é determinada4 .
Para comparar a eficiência de oxidação do BHT puro e do PARAdigmOX® White Dry, foi realizado um estudo para determinar a eficácia desses antioxidantes. A técnica mais aceita para determinar a eficácia dos antioxidantes no óleo é conhecida como OSI (Índice de Estabilidade do Óleo ou índice de estabilidade do óleo). Nessa técnica, a resistência relativa das amostras de gordura e óleo à oxidação é determinada4 .
Todas as gorduras e óleos são suscetíveis à oxidação. A velocidade de oxidação depende principalmente do grau de insaturação, da presença de antioxidantes e das condições em que as amostras foram armazenadas. Na análise OSI, uma taxa lenta de oxidação ocorre até que um certo nível seja excedido. Esse tempo é conhecido como período de indução de oxidação. Após o período de indução, a taxa de oxidação é drasticamente aumentada dando o resultado final da amostra5. Quanto mais tempo, maior a capacidade do antioxidante de estabilizar a amostra.
O estudo foi realizado com controle negativo e o controle negativo com adição de BHT e PARAdigmOX® White Dry nas diferentes doses, 250 ppm, 500 ppm e 650 ppm (Tabela 2). O óleo escolhido para o estudo foi o óleo de soja6 , mas os resultados obtidos podem ser extrapolados para os demais óleos. Dependendo do grau de insaturação dos óleos, o resultado pode variar um pouco, mas espera-se que a tendência seja semelhante.
Tabela 2. Comparativo OSI BHT e PARAdigmOX® White Dry
Levando em consideração os resultados obtidos no estudo, observou-se uma maior resistência à oxidação com o uso do PARAdigmOX® White Dry em comparação ao BHT, considerando a mesma dose. Os melhores resultados do PARAdigmOX® em relação ao BHT podem ser explicados pela sinergia entre antioxidantes, bem como pela combinação de um antioxidante polar e um apolar, onde se aplica a teoria do paradigma polar e pelo menor tamanho de partícula do PARAdigmOX®, permitindo uma maior superfície de contato e consequentemente aumentando sua atividade.
Levando em consideração os resultados obtidos no estudo, observou-se uma maior resistência à oxidação com o uso do PARAdigmOX® White Dry em comparação ao BHT, considerando a mesma dose. Os melhores resultados do PARAdigmOX® em relação ao BHT podem ser explicados pela sinergia entre antioxidantes, bem como pela combinação de um antioxidante polar e um apolar, onde se aplica a teoria do paradigma polar e pelo menor tamanho de partícula do PARAdigmOX®, permitindo uma maior superfície de contato e consequentemente aumentando sua atividade.
II. Outros estudos de eficácia para PARAdigmOX® White Dry
Com o objetivo de ampliar os estudos, conhecimento e potencialidades do PARAdigmOX®, foram realizados três estudos adicionais. O primeiro estudo consistiu na comparação da eficácia do PARAdigmOX® White Dry contra a etoxiquina. Este estudo é muito relevante porque PARAdigmOX® não contém etoxiquina em sua formulação, uma vez que o uso de etoxiquina foi suspenso em alguns mercados de ração animal. E por fim, foram estudadas também as propriedades térmicas dos antioxidantes presentes no PARAdigmOX®, simulando condições de peletização e esterilização.
Com o objetivo de ampliar os estudos, conhecimento e potencialidades do PARAdigmOX®, foram realizados três estudos adicionais. O primeiro estudo consistiu na comparação da eficácia do PARAdigmOX® White Dry contra a etoxiquina. Este estudo é muito relevante porque PARAdigmOX® não contém etoxiquina em sua formulação, uma vez que o uso de etoxiquina foi suspenso em alguns mercados de ração animal. E por fim, foram estudadas também as propriedades térmicas dos antioxidantes presentes no PARAdigmOX®, simulando condições de peletização e esterilização.
O primeiro estudo consistiu na comparação da eficácia do PARAdigmOX® e da etoxiquina7 .
Para isso, foi comparado através da metodologia OSI (Oil Stability Index, ou índice de estabilidade do óleo), onde é determinada a resistência relativa das amostras de gordura e óleo à oxidação. Devido às demandas locais, o estudo foi realizado com óleo de soja a 100°C, embora os resultados possam ser extrapolados para o restante dos óleos. O estudo consistiu em um controle negativo e duplicatas com diferentes concentrações de PARAdigmOX® e etoxiquina sobre o controle negativo (Tabela 3).
Tabela 3. Estudo comparativo entre etoxiquina e PARAdigmOX®
Levando em consideração os resultados obtidos, verifica-se que PARAdigmOX® White Dry possui uma capacidade antioxidante superior à etoxiquina nas condições do estudo. Assim, a 500 ppm de etoxiquina comporta-se de maneira equivalente a 250 ppm de PARAdigmOX® White Dry. Este resultado está de acordo com o que era esperado para os óleos e mais ainda levando em consideração a teoria do paradoxo polar; para PARAdigmOX® é estabelecida uma sinergia entre um antioxidante polar, propilgalato e um apolar, BHT, potencializando seu efeito.
Levando em consideração os resultados obtidos, verifica-se que PARAdigmOX® White Dry possui uma capacidade antioxidante superior à etoxiquina nas condições do estudo. Assim, a 500 ppm de etoxiquina comporta-se de maneira equivalente a 250 ppm de PARAdigmOX® White Dry. Este resultado está de acordo com o que era esperado para os óleos e mais ainda levando em consideração a teoria do paradoxo polar; para PARAdigmOX® é estabelecida uma sinergia entre um antioxidante polar, propilgalato e um apolar, BHT, potencializando seu efeito.
O último estudo realizado com o PARAdigmOX® consistiu em simular o produto em condições térmicas, como peletização e esterilização. Foi observado se há queda nos ativos do PARAdigmOX® e em qual percentual.
Para o estudo de peletização, a amostra foi aquecida a 85°C por 90 segundos e os componentes BHT e propilgalato foram analisados, tanto no tempo inicial quanto após 90 segundos
Para o estudo de esterilização, a amostra foi aquecida a 85°C por 5 e 10 minutos e os componentes BHT e propilgalato foram analisados, no tempo inicial, 5 e 10 minutos. O estudo foi realizado em triplicata tanto para a simulação das condições de peletização quanto para a simulação das condições de esterilização e é apresentado
um valor médio dos resultados.
um valor médio dos resultados.
Os resultados mostram que em condições de peletização a concentração do ativo permanece constante ao longo do tempo, ou seja, o PARAdigmOX® White Dry permanece estável após um período de peletização. (Tabela 5).
Tabela 5. Resultados da concentração dos princípios ativos BHT e propilgalato antes do processo térmico (inicial) e após 90 segundos.
No caso da esterilização, observa-se que o propilgalato permanece estável tanto aos 5 quanto aos 10 minutos que foi analisado, portanto, conclui-se que o propilgalato é estável em processos térmicos. No caso do BHT, observa-se diminuição do ativo após 5 minutos, de 5% e de aproximadamente 11% após 10 minutos.
Tabela 6. Resultados da concentração dos princípios ativos BHT e propilgalato antes do processo térmico (inicial) e após 5 e 10 minutos.
III. Doses recomendadas
Para estimar a dose mais adequada, seria necessário realizar um estudo de estabilidade, além de saber exatamente os ingredientes do premix, do alimento final e a inclusão do premix no alimento.
Para estimar a dose mais adequada, seria necessário realizar um estudo de estabilidade, além de saber exatamente os ingredientes do premix, do alimento final e a inclusão do premix no alimento.
É sugerida como dose inicial de 25 a 100 g/ton de PARAdigMOX® White Dry na ração. Se o desafio for maior e/ou se for necessária uma vida útil mais longa, doses mais altas são necessárias.
Existe a possibilidade de doses maiores devido às formulações, a inclusão do premix, as condições ambientais e de armazenamento e, por fim, a associação desses parâmetros com a necessidade de maior vida de prateleira. Portanto, conforme mencionado acima, seria necessário realizar um estudo de estabilidade tanto do premix quanto da ração, simulando as condições de desafio (temperatura e umidade).
Referências
1. Revisting the Polar Paradox Theory: A Critical Overview. Journal of Agricultural
and Food Chemistry. 3499 -3504. Feereidoon Shahihi, Ying Zhang.
2. Martell, A.E.: Calvin, M,. Chemistry of Metal Chelate Compounds. PrentinceHall, Inc., New Jersey, 1952
3. Kemin Europa. Internal presentation antioxidants.
4. Official Methods of Analysis of AOCS. Cd12b-92, Oil Stability Index. Collaborative Study of the Oil Stability Index Analysis. Tod A. Jebe, Mark G. Matlock and Ronald T. Sleeter. JAOCS, vol 70,#11 pp 1055-1061, 1993.
5. Oxidative Stability Instrument Owner's, Omnion, Inc., 1999.
6. Reference labbook GF-01-076. Comparative efficiency study between PARAdigmOX® White Dry and BHT.
7. KE-049-17 - Technical literature. Avaliaçãao de PARAdigmOX White Dry pela técnica OSI.
8. KE-009-18 - Carta interna. Comparação da eficiência de técnica de OSI sobre a oxidação dos seguintes antioxidantes Termox EQ Free, Endox 5X e PARAdigmOX White Dry Dry.
9. KE-046-18 - Technical literature. Avaliação de estabilidade dos ativos antioxidantes do produto PARAdigmOX White Dry em condições de peletização e esterilização.
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Autores:
Kemin Industries, Inc
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