ALTERAÇÕES QUÍMICAS EM ÓLEOS DE FRITURA
E POSSÍVEIS CONSEQUÊNCIAS À SAÚDE
Eliana Rodrigues Machado – INCQS / FIOCRUZ
21 de julho de 2009
Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde
1
Principais substâncias formadas na alteração
do óleo durante a fritura
Voláteis
TERMO-OXIDAÇÃO
Não Voláteis
DG
TG
MG
AGL
Monómeros
O
OH
O
Dímeros
Polímeros
HIDRÓLISE
O
trans
Gloria Márquez Ruiz
ALTA TEMPERATURA
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2
Principais fatores que influenciam a alteração
 Temperatura, oxigênio, luz, tempo;
 Relação S / V;
 Tipo de óleo/gordura;
 Tipo de fritura.
Parâmetros recomendados por Legislações Internacionais e
limites estabelecidos
 Compostos Polares (CP) – 24 a 27 % (25 %)
 Dímeros e polímeros (polímeros) – 10 e 16 %
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3
Hidrólise total de triacilgliceróis
3 H 2O
HO+ H
O
O
H2CC-O-C-C (CH2) 6-CH2-CH=CH-(CH 2)7-CH3
C-(CH2)6-CH2-CH=CH-(CH2)7-CH3
3
HO
ÁCIDO GRAXO
O
H2C-O-C
C-O-C- (CH2) 6-CH2-CH=CH-(CH2)7-CH 3
+
H
O
H2C-O-C
C-O-C- (CH2) 6-CH2-CH=CH-(CH2)7-CH3
TRIACILGLICEROL
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
H
GLICEROL
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4
Substâncias formadas na alteração do óleo durante a fritura
Substâncias majoritárias: substâncias de oxidação
 Hidroperóxidos
 Aldeídos
 Compostos carbonílicos a, b - insaturados
 Epóxidos, álcoois e cetonas
 Dímeros e polímeros
Substâncias minoritárias
 Isômeros trans
 Monômeros cíclicos
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5
Mecanismo de auto - oxidação
SUBSTÂNCIAS SECUNDÁRIAS
O
Oxidação
O2
Cetonas
O
OOH
Epóxidos
Dímeros
OH
Hidroperóxidos
O
SUBSTÂNCIAS PRIMÁRIAS
Hidróxidos
O
CHO
+
Aldeídos não voláteis
Substâncias voláteis
+
Polímeros
OHC
Gloria Márquez Ruiz
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6
Substâncias de oxidação não voláteis majoritárias
Triacilgliceróis - monômeros oxidados
OOH
Dímeros
Polímeros
O
O
O
O
O
OH
O
O
CHO
Gloria Márquez Ruiz
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7
O
Formação de epoxi e formação sugerida de ceto e hidroxi.
H2C-O-C-R 1
O
(VELASCO et al., 2004)
O
H2C-O-C-R 2
O
C-C=C
H2C-O-C-(CH2) 6-CH2-CH=CH-(CH2)7-CH3
O2
O
.
HO
OOH
H2C-O-C-(CH2) 6-CH-CH=CH-(CH2)7-CH3
-[H ]
.
O
CH-C=C
HIDROPERÓXIDO
O
.
(CETO)
.
+[H ]
+
H2C-O-C-(CH2) 6-CH2-CH=CH-(CH2)7-CH3
OH
C-C=C
O
ROH
+
H2C-O-C-(CH2) 6-CH-CH
O
(HIDROXI)
CH-(CH2) 7-CH3
Monoepoxiácido (EPOXI)
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8
Compostos de oxidação voláteis
Aldeídos Hidrocarbonetos
Cetonas
Ácidos
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9
Formação de aldeídos voláteis e não voláteis
A ld e íd o s v o lá t e is
A
B
A ld e íd o s
n ã o v o lá t e is
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10
Ácidos graxos trans
Monômeros cíclicos
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11
Teores de “Compostos Polares” e suas frações
em diversos óleos de fritura
Ó le o s d e
F r itu r a
E m g e r a l1
E m g e r a l1
E m g e r a l1
E m g e r a l1
E m g e r a l1
S o ja 2
1 8 0 ºC - 0 h
S o ja 2
1 8 0 ºC -2 5 h
S o ja 2
1 8 0 ºC -2 5 h
P a lm a 2
1 8 0 ºC -0 h
P a lm a 2
1 8 0 ºC -2 0 h
P a lm a 2
1 8 0 ºC -2 5 h
P a lm a 2
1 8 0 ºC -2 5 h
C o m p o s to s
P o la r e s
2 3 ,1
2 5 ,5
2 6 ,4
2 7 ,6
2 7 ,6
T r ia c ilg lic e r ó is
M o n ô m e ro s
P o lím e r o s
O x id a d o s
1 3 ,2
6 ,8
1 3 ,7
8 ,8
1 4 ,4
6 ,4
1 7 ,4
7 ,2
1 0 ,9
9 ,4
DG3
2 ,5
2 ,6
5 ,0
2 ,3
6 ,2
AGL4
0 ,6
0 ,7
0 ,5
0 ,6
1 ,0
5 ,1
0 ,5
2 ,9
1 ,3
NM
5
2 0 ,8
1 1 ,5
6 ,8
2 ,0
NM
5
4 2 ,6
2 9 ,0
1 1 ,2
1 ,7
NM
5
6 ,1
0 ,4
0 ,7
4 ,6
NM
5
2 5 ,5
1 1 ,4
8 ,6
5 ,0
NM
5
3 4 ,8
1 7 ,8
1 1 ,4
5 ,3
NM
5
4 1 ,0
2 1 ,1
1 3 ,9
5 ,2
NM
5
1: Apresentação em evento de Márquez Ruiz, G., 2007; 2: Machado, E. R. et al., 2006;
3: Diacilgliceróis; 4: Ácidos graxos livres; 5: Não medido.
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12
Hidrólise enzimática
Gloria Márquez Ruiz
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13
Lipólise de triacilglicerois oxidados
TG Monômeros Ox.
AG livres
TG Monômeros Ox.
TG Dímeros
MG
DG
Lipase Pancreática TG Dímeros
TG Polímeros
Diglicerídoos
TG Polímeros
AG livres
Márquez-Ruiz et al., Fat Sci. Technol. (1992), JAOCS (1998)
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14
Digestão da gordura – Etapa inicial
No alimento
Depois da lipólise
OH
HOOC
O
HOOC
OH
O
HOOC
HOOC
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15
Digestibilidade dos triacilgliceróis e ácidos graxos
termo-oxidados no intestino delgado
 Monômeros oxidados
 Dímeros oxidados
 Dímeros C- C
 Polímeros
75 - 90 %
35 - 49 %
5 - 11 %
23 - 35 %
Márquez-Ruiz et al., JAOCS (1992)
Márquez-Ruiz and Dobarganes, J. Chromatog. B (1995)
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16
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17
Efeitos à saúde de substâncias minoritárias
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18
Ácidos graxos trans
•
Presentes em alimentos fritos, em óleos
parcialmente hidrogenados e em óleos refinados.
•
Se detecta sua formação em fritura em pequenas
quantidades.
•
Fatores de risco de enfermidades cardiovasculares.
•
Os efeitos fisiológicos diferem entre isômeros.
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19
Monômeros cíclicos
•
Pequena quantidade e só em
óleos ricos em AGPI
•
Acúmulo em tecidos
cardíacos e hepáticos
•
Potencialmente tóxicos
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20
Efeitos à saúde de substâncias majoritárias
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21
Hidroperóxidos
Tóxicos mediante administração intravenosa
Efeitos in vitro:
- Modificações do LDL.
- Implicação nas 3 fases do proceso aterosclerótico.
- Interações com DNA.
- Estimulação da proliferação celular em células Caco-2.
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22
Modificações do LDL
As modificações oxidativas da LDL são determinantes no
desenvolvimento da aterosclerose. (Curi et al., 2002; Judd et al.,
2002; Lima et al., 2000).
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23
Formação de hidroperóxidos in vivo
No estômago:
- A partir de lipídos insaturados da dieta
- Presença de catalizadores de outros alimentos (Fe)
- Presença de oxigênio
- pH baixo
No cólon:
- A partir de lipídos da dieta
- A partir de lipídos da membrana de células epiteliais
- Presença de catalizadores de outros alimentos
- Ação da microflora intestinal
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24
Modificações de hidroperóxidos in vivo
Os hidroperóxidos podem
reducir-se a Álcoois (-OH) e
Aldeídos (AD) em condições
gástricas.
Kanazawa & Ashida, BBA (1998)
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25
Radicais livres implicados na carcinogênese
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26
Aldeídos voláteis
Elevada reatividade com proteínas
e ácidos nucléicos in vitro:
efeitos citotóxicos e mutagênicos
2-ALQUENAL
Em óleos
poli - insaturados
4-HIDROXI-2-ALQUENAL
MALONDIALDEÍDO
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27
Aldeídos voláteis
Reação de malondialdeído com adenosina
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28
Aldeídos voláteis
Produto de reação de malondialdeído com cisteína
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29
Aldeídos voláteis
Estruturas de malondialdeído em soluções aquosas
Presentes em pequeníssima quantidade e só em lípidos poli - insaturados
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30
Aldeídos voláteis
4-hydroxy-2-trans-nonenal: associação com câncer, Alzheimer e esclerose
4-hydroxy-2-nonenal
deoxyguanosine
4-hydroxy-2-nonenal
Esterbauer et al., Free Rad. Biol. (1991)
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31
Aldeídos não voláteis de cadeia curta
CHO
CHO
HOOC
HOOC
CHO
8-oxo-C8:0
9-oxo-C9:0
ALDEHYDE
- Implicações fisiológicas pouco estudadas
- Presentes na dieta (0.09-0.16% em óleos de fritura no nível máximo de
alteração recomendado para consumo humano)
- 9-oxononanoato afeta o metabolismo hepático
(diminui a síntese de novo de ácidos graxos e inativa enzimas hepáticas)
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32
Epóxidos
9
C18:1
O
10
cis-9,10-ES
HOOC
O
HOOC
trans-9,10-ES
9
O
10
HOOC
cis-9,10-EO
O
HOOC
trans-9,10-EO
C18:2
12
O
13
HOOC
cis-12,13-EO
O
HOOC
trans-12,13-EO
Velasco et al., J. Agric. Food Chem (2004)
- Abundantes em produtos fritos (0,9-1,5% no limite de compostos polares).
- Elevada absorção em humanos.
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33
Dados de toxicidade dos Epóxidos e Hidroxiácidos
 Monoepóxidos do ác. linoléico e seus metabólitos diós: processos
patológicos no homem (KOSAKA et al., 2004; TOTANI, 2000), e
citotoxicidade em sistema animal (MORAN et al., 2000) e
em células Sf-21 (MITCHELL; MORAN; GRANT, 2002).
 Os ésteres metílicos de monoepóxidos de ácidos graxos de cadeia
longa e seus metabólitos diós: potentes pró-toxinas em células Sf-21
(GREENE et al., 2000);
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34
Formação de Epóxidos in vivo
Cytochrome
Epoxy hydrolase
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Leukotoxina diol
é associada a
condições patológicas
severas
35
Hidroxi C18:0
EpoxiC18:0
8
1
7
C21:0
2
3
CetoC18:0
4
5
6
20
25
30
35 min
Picos: éster metílico do ácido heneicosanóico (C21:0), e dos grupos
hidrogenados: monoepoxiácidos (Epoxi C18:0), monocetoácidos (Ceto C18:0) e
monohidroxiácidos (Hidroxi C18:0). 1, trans-9,10-epoxiestearato de metila; 2,
trans-12,13-epoxiestearato de metila; 3, cis-9,10-epoxiestearato de metila; 4, cis12,13-epoxiestearato de metila; 5, 9-cetoestearato de metila; 6, 13-cetoestearato
de metila; 7, 9-hidroxiestearato de metila; 8, 13- hidroxiestearato de metila.
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36
Compostos polares (g/100 g do óleo) e ésteres metílicos de monoepoxiácidos (E),
monocetoácidos (C) e monohidroxiácidos (H) (mg/g do óleo), em gordura de soja
parcialmente hidrogenada, óleo de soja e óleo de palma usados a 180º C por 25 h
em experimentos de fritura descontínua de batatas.
Compostos
polares(%)
1ºexperimento
2ºexperimento
44,1
32,5
1ºexperimento
2ºexperimento
20,8
42,6
1ºexperimento
2ºexperimento
34,8
41,0
E
C
1
1
(mg/gdeóleo) (mg/gdeóleo)
Gorduravegetal
7,990,18
4,320,22
4,140,48
2,350,35
Óleodesoja
3,300,16
1,510,01
4,121,68
1,930,54
Óleodepalma
5,960,66
1,930,18
8,240,40
3,770,42
H
1
(mg/gdeóleo)
8,711,53
5,280,45
3,420,24
4,120,73
5,540,41
8,190,18
1: média de 2 determinações e desvio padrão.
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37
Compostos polares (CP) (g/100 g do óleo); lipídios (g/100 g de batata frita) e ésteres
metílicos
de
monoepoxiácidos
(EPOXI),
monocetoácidos
(CETO)
e
monohidroxiácidos (HIDROXI) mg por 100 g de batatas fritas preparadas em gordura
de soja parcialmente hidrogenada, óleo de soja e óleo de palma, usados a 180º C
por 25 h em experimentos de fritura descont ínua de batatas.
CP
Lipídios1
EPOXI3
(g/100 g do óleo) (g/100 g de batata) (mg/100 g de batata)
CETO3
HIDROXI3
(mg/100 g de batata) (mg/100 g de batata)
Gordura vegetal
1º
experimento
2º
experimento
44,1
6,6 ± 1,3
52,73
28,51
57,49
32,5
6,62
27,32
15,51
34,85
Óleo de soja
1º
experimento
2º
experimento
20,8
8,2 ± 1,3
27,06
12,38
28,04
42,6
8,22
33,78
15,83
33,78
Óleo de palma
1º
experimento
2º
experimento
34,8
8,2 ± 0,9
48,87
15,83
45,43
41,0
8,22
67,57
30,91
67,16
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38
Caminhos do ácido trans -9,10 - epoxiesteárico (EPO)
Músculo
Estômago
EPO
EPO
Absorvido
Intestino
delgado
Sangue
Tecido
adiposo
Não
Absorvido
Risco de câncer
OH
OH
CH
CH
DIOL
TÓXICO
Fígado
Intestino
grosso
O
NAPH
P 450 (H idrolases )
(METABOLISMO)
CH
CH
EPO
TÓXICO
O ácido trans-9,10-epoxiesteárico (EPO) foi citotóxico, em células hepáticas
de rato, na faixa de 15 a 125 µM de 20 a 100 % (Machado et al, 2007).
O EPO foi genotóxico, em células hepáticas de rato, nas concentrações: 2,5;
10 e 20 µM em unidades arbitrárias (UA), respectivamente: 45, 59 e 57, no
grau de dano = 3, UA do solvente: 9 (dados não publicados) (Machado et al,
2008).
39
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Em 100 g de batata frita, o teor do ácido trans epóxido esteárico: em óleo de
palma (28 mg), em gordura de soja (18 mg) e em óleo de soja (4 mg).
Estimativas do ácido cis epóxido esteárico em 100 g de batata frita em óleo
de palma (14 mg), em gordura de soja (18 mg) e em óleo de soja (8 mg).
FANKHAUSER-NOTI et al., 2006, óleo de soja epoxidado (OSE), aditivo para
PVC: IDA de 1 mg / kg de peso
OSE – 53 % de diepóxido do ácido linoléico
25 % de monoepóxido do ácido oléico (cis epóxido esteárico)
7 % de triepóxido do ácido linolênico
Ácidos palmítico e esteárico
Supondo a IDA do cis epóxido esteárico = 0,25 mg / kg de peso.
Para criança (30 kg) = 7,5 mg e para adulto (60 kg) = 15 mg
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40
Obrigada!
e-mail: [email protected]
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41