potencial de óxido - reducciónpotencial de óxido - reducción
Definición: El pH de los alimentos se mide con facilidad; también se comprende el significado de su medida. Mucho más difícil resulta la medición en forma repetitiva el potencial de oxidación-reducción (potencial redox), sobre todo entre lugares diferentes. Además, no está claro el significado tienen los valores hallados en la estabilidad del producto alimenticio. Se piensa que el potencial redox es un factor selectivo importante en todos los ambientes, incluso en los alimentos, que probablemente influye en los microorganismos presentes y en su metabolismo. Las diferencias observadas en los productos finales del metabolismo, discernibles por el consumidor por diferencias de color o sabor, pueden ser en algunos casos la consecuencia de diferencias redox. En los alimentos picados (p. ej., productos cárnicos) o en los productos no homogéneos (p. ej., emulsiones), el potencial redox puede variar considerablemente de una parte a otra debido a altas concentraciones localizadas de diversos pares redox o de nutrientes como glucosa, fumarato o malato. Cuando la difusión gaseosa hacia el centro del alimento se encuentra restringida, pueden existir gradientes de potencial redox desde la atmósfera hasta las partes profundas del alimento. El potencial redox indica las relaciones de oxígeno de los microorganismos vivos y puede ser utilizado para especificar el ambiente en que un microorganismo es capaz de generar energía y sintetizar nuevas células sin recurrir al oxígeno molecular. Los microorganismos aerobios necesitan valores redox positivos para crecer mientras que los anaerobios frecuentemente requieren valores redox negativos. En diferentes cultivos microbianos el valor redox puede oscilar dentro de un rango comprendido entre una cifra anaeróbica inferior a unos -420 milivoltios (mV) hasta una cifra aeróbica de aproximadamente +300 mV.
Los procesos de oxidación y de reducción se definen en términos de migraciones electrónicas entre compuestos químicos. La oxidación es la pérdida de electrones mientras que la reducción es la ganancia de electrones. Cuando se oxida una sustancia (libera electrones) siempre produce simultáneamente otra que se reduce (capta los electrones liberados). Este concepto electrónico ha sugerido el desarrollo de métodos que estudian en forma cuantitativa los procesos de oxidación-reducción reversibles que son vitales para las células vivas. La medida del potencial de electrodo permite determinar el grado de reducción o de oxidación de una dada sustancia alimenticia. Esta medida sugiere la posibilidad de clasificar los sistemas oxidantes y reductores de los alimentos en base a su intensidad.
Todo proceso redox reversible puede expresarse como:
[oxidante] + [H+ ] + n = [reductor]
expresión en la que n es el número de electrones transferidos en el proceso. El potencial redox (Eh) de tal proceso viene dado por la ecuación concebida y desarrollada originalmente por Nernst :
en la que Eo es el potencial redox estándar a pH 0 pero en presencia de otros solutos a concentración 1M (normalmente se mide como el potencial redox del punto medio a pH 0 y se supone que su valor es igual al valor teórico de los pares redox en solución acuosa diluida), R es la constante del gas molar, T la temperatura en °K, F la cantidad faraday de electricidad, n el número de electrones transferidos en el proceso.
Medida del potencial redox
En muchos alimentos es difícil obtener la verdadera medida del potencial redox. Para que el potencial redox de una muestra represente fielmente el potencial del alimento donde fue tomada, es esencial que se mantenga inalterado el ambiente gaseoso tanto si el alimento está envasado a vacío, envasado bajo una atmósfera anóxica o envasado en contacto con el aire. Puesto que el potencial redox desciende a causa de la actividad metabólica, el transporte de la muestra deberá realizarse en condiciones de refrigeración (0-4°C) o a la temperatura de almacenamiento del alimento. La temperatura y el tiempo del transporte deberán especificarse para tenerse en cuenta en la interpretación de los resultados. El oxígeno es el principal agente que interfiere la medida del potencial redox, En general no deben usarse en la determinación del potencial redox muestras extraídas porque el oxígeno puede penetrar en la muestra durante el muestreo. Para evitar que el oxígeno contamine las muestras deberá quitarse la capa superior de la muestra de alimento bajo gas inerte para efectuar la medida. Puesto que los valores de potencial medidos dependen del pH, cada medida de potencial redox deberá ir acompañada de la medida del pH. El pH puede cambiar el potencial redox real, pero también para el mismo valor Eh, el pH puede crear condiciones favorecedoras para diferentes tipos de metabolismo.
Para eliminar por cálculo la dependencia del pH se introdujo el concepto de rH. El rH puede calcularse exactamente cuando todos los iones hidrógeno están completamente disociados a todos los valores pH. Pero cuando el grado de disociación es alterado por el pH se producen inexactitudes. Además, los ácidos monovalentes alteran el potencial redox 30 mV por unidad pH, los ácidos divalentes 57.7 mV y los ácidos de valencia superior hasta 120 mV. Para convertir Eh (en voltios) en rH puede usarse la siguiente fórmula:
El potencial redox se mide con un electrodo de metal inerte (normalmente platino) en un circuito con un electrodo de referencia. Alternativamente pueden utilizarse colorantes que cambian de color a determinados potenciales redox si bien estos indicadores pueden interactuar con los alimentos y los microorganismos, obteniéndose falsos valores.
El potencial redox en los alimentos
Aunque generalmente no se reconoce al potencial redox como un parámetro de proceso durante la preparación de los alimentos, es indudable que interactua con el pH y las atmósferas gaseosas determinando la flora que altera a muchos alimentos e influye probablemente el desarrollo de aromas (tanto agradables como desagradables). El potencial redox de las trozos interiores de la carne es lo suficiente reducido como para prevenir el crecimiento de los aerobios (p. ej., pseudomonas, bacilos u hongos) pero el potencial redox bajo (post-rigor) estimula el crecimiento de enterobacteriaceas y clostridios. La velocidad y la extensión de la disminución del potencial redox (volviéndose más electronegativo) en los productos alimenticios que carecen de actividad enzimática residual dependen de la velocidad de crecimiento y del tipo fisiológico de la bacteria presente. Los tejidos animales retienen una proporción de su actividad enzimática original durante un considerable período de tiempo (hasta de una semana post-mortem), dependiente de la temperatura y del procesado. En el músculo en pre-rigor, el potencial redox permanece demasiado alto para el crecimiento de anaerobios durante unas seis horas, si bien la longitud de este período varía según la reserva de oxígeno del músculo. Este periodo de alto potencial redox, en el que el pH también se acidifica hasta un nivel inhibidor, hace posible el enfriamiento de la carne hasta alcanzarse una temperatura segura (< 15°C) antes de que comience el crecimiento de las bacterias anaerobias. Durante el almacenamiento el potencial redox de la carne baja a unos -200 mV; la rápida multiplicación de los anaerobios sólo comienza a ser posible cuando Eh ha caído por debajo de +40 mV. Una vez completado el rigor mortis el potencial redox suele ser de aproximadamente 0 mV. En las carnes frescas picadas que no están empaquetadas en forma compacta, el valor Eh suele ser de unos +200 mV ya que el pequeño tamaño de partícula (< 3-4 mm de diámetro) permite la rápida difusión del oxígeno. En la carne fresca saturada de oxígeno lista para la picadora el núcleo pierde el oxígeno en cuestión de horas; sin embargo, si el picadillo fresco no se empaqueta en forma compacta permanecerá saturado de oxígeno durante 1-2 días. En consecuencia, el potencial redox de las carnes procesadas se puede controlar mediante el empaquetado. El potencial redox de los quesos oscila desde -20 a -200 mV. En los productos lácteos, el enranciamiento puede prevenirse mediante el crecimiento de bacterias que reducen el potencial redox y eliminan el oxígeno.
En las carnes los compuestos químicos que contienen grupos -SH mantienen las condiciones reductoras mientras que en frutas, hortalizas y verduras el ácido ascórbico y los azúcares reductores tienen el mismo efecto. Los alimentos vegetales, especialmente los jugos, poseen valores Eh de +300 a +400 mV (pH 4-5) y consecuentemente son alterados por bacterias aerobias y mohos.
19.may.1999
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Glosario de Carlos von der Becke.