DOI: https://doi.org/10.1016/j.plipres.2024.101275
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38280491
تاريخ النشر: 2024-01-26
المؤلف: Marie Hennebelle وآخرون
الموضوع الرئيسي: جودة الزيوت الصالحة للأكل والتحليل
نظرة عامة
تناقش المراجعة التحديات الكبيرة التي تطرحها أكسدة الدهون في المستحلبات الزيتية في الماء (O/W)، خاصة في سياق الطلب المتزايد من المستهلكين على المنتجات الغذائية الأقل معالجة والأكثر طبيعية. تلخص المراجعة الرؤى التي تم الحصول عليها على مدى العقدين الماضيين بشأن آليات أكسدة الدهون، مع التأكيد على أهمية فهم البيئة الجزيئية ودور المنتجات الناتجة عن الأكسدة المختلفة. يبرز المؤلفون تأثير صياغة المستحلب، بما في ذلك اختيار المستحلبات وقابليتها للأكسدة، على عمليات الأكسدة. بالإضافة إلى ذلك، يقدمون استراتيجيات جديدة لمضادات الأكسدة تهدف إلى تلبية توقعات المستهلكين المعاصرين للحصول على خيارات غذائية أكثر صحة.
في استنتاجاتهم، يعكس المؤلفون التقدم الذي تم إحرازه منذ دراسة مكليمينتس وديكر عام 2000، مشيرين إلى الزيادة الكبيرة في الأبحاث التي تركز على أكسدة الدهون في المستحلبات الزيتية في الماء. يؤكدون على ضرورة اتباع نهج شامل يأخذ في الاعتبار التفاعلات بين الهياكل الكولودية المختلفة، بما في ذلك الكيانات الحاملة للدهون، بدلاً من وجهة نظر بسيطة لقطرات المستحلب والمستحلبات غير الممتصة. تدعو المراجعة إلى مزيد من البحث في التفاعل المعقد لأكسدة الدهون مع تفاعلات أخرى، مثل أكسدة البروتين والبني غير الإنزيمي. تدعو إلى منهجيات موحدة وتقنيات نمذجة متقدمة لتعزيز فهم ديناميات أكسدة الدهون، بهدف تطوير استراتيجيات مبتكرة لتحسين استقرار وجودة المنتجات الغذائية الغنية بالدهون في عصر المكونات المستدامة والنظيفة.
مقدمة
تؤثر أكسدة الدهون بشكل كبير على الجودة الحسية والقيمة الغذائية وعمر التخزين للمنتجات الغذائية الغنية بالدهون، خاصة تلك التي تحتوي على مستويات عالية من الأحماض الدهنية (البولية) غير المشبعة المعرضة للتلف الأكسدي. يمكن أن تحدث هذه العملية من خلال الأكسدة الإنزيمية، والأكسدة الضوئية، والأكسدة الذاتية، حيث تمثل الأخيرة تحديًا خاصًا في ضوء الطلب المتزايد من المستهلكين على المنتجات المستدامة والطبيعية. يتم إعادة تقييم الطرق التقليدية للتخفيف من أكسدة الدهون، مثل تخزين سلسلة التبريد ومضادات الأكسدة الاصطناعية، لصالح بدائل أكثر طبيعية، بما في ذلك مستخلصات النباتات والمكونات المعاد تدويرها.
بينما تم توثيق آليات أكسدة الدهون بشكل جيد في الزيوت السائبة، يتم استهلاك معظم الدهون الغذائية في شكل مستحلبات زيتية في الماء (O/W)، والتي تتواجد في مجموعة متنوعة من المنتجات الغذائية وغير الغذائية. تعزز البنية الفريدة لهذه المستحلبات، التي تتميز بوجود قطرات زيتية موزعة في مرحلة مائية مستمرة، تعرض الدهون للمواد المؤكسدة، مما يسرع من عملية الأكسدة. تؤثر عوامل مثل حجم القطرات، والتركيب الواجهوي، ونوع المستحلبات بشكل كبير على عملية الأكسدة، مما يعقد استراتيجيات الصياغة. تهدف هذه المراجعة إلى تحديث الفهم لأكسدة الدهون في المستحلبات الزيتية في الماء، مع التركيز على تفاعلات الأكسدة الذاتية، ودور المستحلبات، واستراتيجيات مضادات الأكسدة الجديدة التي تم تطويرها على مدى العقدين الماضيين.
نقاش
في قسم النقاش من ورقة البحث، يستكشف المؤلفون آليات أكسدة الدهون في المستحلبات الزيتية في الماء (O/W)، مع التأكيد على الدور الحاسم للمستحلبات وواجهة الزيت والماء. تؤثر المستحلبات، المصنفة إلى مستحلبات ذات وزن جزيئي منخفض (LMWEs)، والبوليمرات الحيوية الأمفيلية، والجسيمات الكولودية، بشكل كبير على استقرار وخصائص المستحلبات. تختلف الطبقة الواجهية التي تتكون من هذه المستحلبات في السماكة والخصائص الميكانيكية، مما يؤثر على كينتيكيات أكسدة الدهون. يبرز المؤلفون أن وجود مستحلبات زائدة يمكن أن يؤدي إلى تفاعلات معقدة في المرحلة المستمرة، مما يؤثر على الاستقرار الفيزيائي الكيميائي للمستحلبات وقد يعزز أكسدة الدهون من خلال آليات مثل تكتل النضوب والنضوج التركيبي.
تحدد الورقة بشكل أكبر عملية أكسدة الدهون، التي تشمل مراحل البدء، والانتشار، والانتهاء، مع عمل أيونات المعادن الانتقالية كمواد مؤكسدة. يشير المؤلفون إلى أنه بينما تعتبر الهيدروبيروكسيدات والألدهيدات علامات أكسدة شائعة الدراسة، قد تلعب منتجات أخرى مثل الإيبوكسيدات والكحوليات الدهنية غير المتطايرة أيضًا أدوارًا مهمة. يدعون إلى فهم أعمق لمسارات أكسدة الدهون النشطة على السطح، مثل الفوسفوليبيدات، التي غالبًا ما يتم تجاهلها. تختتم المناقشة بتناول الديناميات الزمنية والمكانية لأكسدة الدهون في المستحلبات، مع التأكيد على أهمية واجهة الزيت والماء وآليات نقل الجذور ومنتجات الأكسدة، والتي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على عملية الأكسدة العامة في أنظمة الغذاء.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.plipres.2024.101275
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38280491
Publication Date: 2024-01-26
Author(s): Marie Hennebelle et al.
Primary Topic: Edible Oils Quality and Analysis
Overview
The review discusses the significant challenges posed by lipid oxidation in oil-in-water (O/W) emulsions, particularly in the context of consumer demand for less processed and more natural food products. It synthesizes insights gained over the past two decades regarding the mechanisms of lipid oxidation, emphasizing the importance of understanding the molecular environment and the role of various oxidation products. The authors highlight the influence of emulsion formulation, including the choice of emulsifiers and their susceptibility to oxidation, on the oxidation processes. Additionally, they present novel antioxidant strategies aimed at addressing contemporary consumer expectations for healthier food options.
In their conclusions, the authors reflect on the advancements made since McClements and Decker’s 2000 study, noting the exponential increase in research focused on lipid oxidation in O/W emulsions. They stress the necessity of a holistic approach that considers the interactions among various colloidal structures, including lipid-bearing entities, rather than a simplistic view of emulsion droplets and non-adsorbed emulsifiers. The review calls for further research into the complex interplay of lipid oxidation with other reactions, such as protein oxidation and non-enzymatic browning. It advocates for standardized methodologies and advanced modeling techniques to enhance the understanding of lipid oxidation dynamics, ultimately aiming to develop innovative strategies for improving the stability and quality of lipid-rich food products in an era of sustainable and clean-label ingredients.
Introduction
Lipid oxidation significantly affects the sensory quality, nutritional value, and shelf-life of lipid-rich food products, particularly those containing high levels of (poly)unsaturated fatty acids that are prone to oxidative damage. This process can occur through enzymatic oxidation, photooxidation, and autooxidation, with the latter posing a particular challenge in light of consumer demand for sustainable and natural products. Traditional methods to mitigate lipid oxidation, such as cold chain storage and synthetic antioxidants, are being reevaluated in favor of more natural alternatives, including plant extracts and upcycled ingredients.
While lipid oxidation mechanisms have been well-documented in bulk oils, most dietary lipids are consumed in the form of oil-in-water (O/W) emulsions, which are prevalent in various food and non-food products. The unique structure of these emulsions, characterized by dispersed oil droplets in a continuous aqueous phase, enhances the exposure of lipids to pro-oxidants, thereby accelerating oxidation. Factors such as droplet size, interfacial composition, and the type of emulsifiers significantly influence the oxidation process, complicating formulation strategies. This review aims to update the understanding of lipid oxidation in O/W emulsions, focusing on autooxidation reactions, the role of emulsifiers, and novel antioxidant strategies developed over the past two decades.
Discussion
In the discussion section of the research paper, the authors explore the mechanisms of lipid oxidation in oil-in-water (O/W) emulsions, emphasizing the critical role of emulsifiers and the oil-water interface. Emulsifiers, categorized into low molecular weight emulsifiers (LMWEs), amphiphilic biopolymers, and colloidal particles, significantly influence the stability and properties of emulsions. The interfacial layer formed by these emulsifiers varies in thickness and mechanical characteristics, affecting lipid oxidation kinetics. The authors highlight that excess emulsifiers can lead to complex interactions in the continuous phase, impacting the physicochemical stability of emulsions and potentially enhancing lipid oxidation through mechanisms such as depletion flocculation and compositional ripening.
The paper further delineates the lipid oxidation process, which involves initiation, propagation, and termination stages, with transition metal ions acting as pro-oxidants. The authors note that while hydroperoxides and aldehydes are commonly studied oxidation markers, other products like epoxides and non-volatile fatty alcohols may also play significant roles. They advocate for a deeper understanding of the oxidation pathways of surface-active lipids, such as phospholipids, which are often overlooked. The discussion concludes by addressing the spatiotemporal dynamics of lipid oxidation in emulsions, emphasizing the importance of the oil-water interface and the transport mechanisms of radicals and oxidation products, which can significantly influence the overall oxidation process in food systems.