Revisión documental sobre Modelos matemáticos y
pametros cinéticos de oxidación del aceite de
semillas secas de (Girasol, Ca y Linaza)
Documentary review on mathematical models and kinetic
parameters of oxidation of dry seed oil (Sunflower, Chia and
Linseed)
Luis Alberto Uvidia Armijo
Universidad Estatal Amazónica - Ecuador
Hugo Jhonnatan Bonilla Mena
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo - Ecuador
Daniel Alejandro Mantilla González
Universidad Estatal Amazónica - Ecuador
Daniel Hernán Millán Ramos
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo - Ecuador
pág. 3260
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i6.15087
Revisión documental sobre Modelos mateticos y parámetros cinéticos de
oxidación del aceite de semillas secas de (Girasol, Chía y Linaza)
Luis Alberto Uvidia Armijo
1
la.uvidiaa@uea.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-1967-2494
Universidad Estatal Amazónica
Puyo - Ecuador
Hugo Jhonnatan Bonilla Mena
bonillahugo100@gmail.com
https://orcid.org/0009-0003-5281-4102
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Riobamba - Ecuador
Daniel Alejandro Mantilla González
da.mantillag@uea.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-3310-9980
Universidad Estatal Amazónica
Puyo - Ecuador
Daniel Hernán Miln Ramos
hernan.millan@espoch.edu.ec
https://orcid.org/0009-0004-7673-1501
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Riobamba - Ecuador
RESUMEN
La presente investigacn busca analizar cómo se modela y evalúa la oxidación lipídica en aceites
vegetales ricos en ácidos grasos insaturados. La revisión explora los modelos matemáticos empleados
(como Arrhenius o redes neuronales) y parámetros cinéticos clave (velocidad de reaccn, energía de
activación). Además, destaca su relevancia en predecir estabilidad y optimizar procesos industriales,
enfocándose en tendencias como antioxidantes naturales y simulaciones avanzadas para mejorar la
vida útil y calidad del aceite. El artículo revisa la literatura sobre los procesos de oxidación en
aceites obtenidos de semillas secas, destacando su impacto en la estabilidad y calidad. Analizalos
principales modelos matemáticos utilizados para predecir la oxidación, como los modelos cinéticos
clásicos (Arrhenius) y enfoques avanzados, como simulaciones computacionales. Además, aborda
los parámetros cinéticos clave, como la constante de velocidad y la energía de activación, y cómo
influyen factores como la temperatura y la composición lipídica. Tambn explora aplicaciones
industriales y tendencias actuales, como el uso de antioxidantes naturales, proporcionaun análisis
exhaustivo sobre los modelos matemáticos y los pametros cinéticos relacionados con la oxidación
de aceites provenientes de semillas secas. Este proceso es fundamental para entender la estabilidad
oxidativa y la vida útil de estos aceites, esenciales en las industrias alimentaria, cosmética y
farmautica. Se discutirán modelos como Arrhenius y otros avanzados, además de factores que
afectan la cinética, como temperatura y luz. El objetivo es identificar metodologías efectivas, destacar
limitaciones y explorar aplicaciones industriales y tendencias actuales para mejorar la conservacn y
calidad del producto.
Palabras clave: modelación matetica, oxidacn, parámetros cinéticos, aceite
1
Autor principal.
Correspondencia: la.uvidiaa@uea.edu.ec
pág. 3261
Documentary review on mathematical models and kinetic parameters of
oxidation of dry seed oil (Sunflower, Chia and Linseed)
ABSTRACT
The present research aims to analyze how lipid oxidation is modeled and evaluated in vegetable oils
rich in unsaturated fatty acids. The review explores the mathematical models used (such as Arrhenius
or neural networks) and key kinetic parameters (reaction rate, activation energy). In addition, it
highlights their relevance in predicting stability and optimizing industrial processes, focusing on
trends such as natural antioxidants and advanced simulations to improve shelf life and oil quality. The
article will review the literature on oxidation processes in oils obtained from dried seeds, highlighting
their impact on stability and quality. It will analyze the main mathematical models used to predict
oxidation, such as classical kinetic models (Arrhenius) and advanced approaches, such as
computational simulations. In addition, it will address key kinetic parameters, such as rate constant
and activation energy, and how factors such as temperature and lipid composition influence them. It
will also explore industrial applications and current trends, such as the use of natural antioxidants, will
provide a comprehensive analysis of the mathematical models and kinetic parameters related to the
oxidation of oils from dried seeds. This process is fundamental to understanding the oxidative stability
and shelf life of these oils, which are essential in the food, cosmetics and pharmaceutical industries.
Models such as Arrhenius and other advanced ones will be discussed, as well as factors affecting
kinetics, such as temperature and light. The objective is to identify effective methodologies, highlight
limitations and explore industrial applications and current trends to improve product preservation and
quality.
Keywords: mathematical modeling, oxidation, kinetic parameters, oils
Artículo recibido 15 noviembre 2024
Aceptado para publicacn:18 diciembre 2024
pág. 3262
INTRODUCCN
La oxidación de los aceites provenientes de semillas secas representa un proceso qmico fundamental
que afecta significativamente su calidad, estabilidad y vida útil (Gómez & Pérez, 2020). Este
fenómeno es especialmente relevante en la industria alimentaria, cosmética y farmacéutica, donde los
aceites juegan un rol crítico en el desarrollo de productos finales. Durante la oxidación, los lípidos
presentes en los aceites reaccionan con el oxígeno, generando compuestos secundarios como
aldehídos, cetonas y ácidos, que comprometen no solo el sabor y el aroma, sino tambn las
propiedades nutricionales y funcionales (Martínez et al., 2018).
Para comprender y mitigar estos efectos, la modelizacn matetica y el análisis de parámetros
cinéticos son herramientas esenciales. Los modelos matemáticos permiten predecir la evolución de la
oxidación bajo diferentes condiciones, facilitando así el diseño de estrategias de conservacn y
almacenamiento (López et al., 2021). Por su parte, los parámetros cinéticos, como la constante de
velocidad de reacción y la energía de activacn, proporcionan información cuantitativa sobre la
velocidad y la sensibilidad del proceso oxidativo ante cambios ambientales (Smith & Brown, 2019).
En este contexto, los aceites extraídos de semillas secas como girasol, linaza y chía son objeto de
particular interés debido a su alto contenido en ácidos grasos insaturados, que los hacen especialmente
susceptibles a la oxidacn (Rodríguez et al., 2020). La comprensn de sus dinámicas oxidativas no
solo es crucial para extender su vida útil, sino tambn para garantizar la seguridad y calidad de los
productos derivados.
Este artículo tiene como objetivo realizar una revisión bibliogfica de los principales modelos
matemáticos empleados para estudiar la oxidación de aceites de semillas secas, acomo de los
parámetros cinéticos asociados. A través de esta revisión, se busca identificar las metodologías más
utilizadas, sus limitaciones y las tendencias actuales en el campo, con el propósito de aportar una
visión integral que pueda guiar futuras investigaciones y aplicaciones industriales (Gómez & Pérez,
2020; Smith & Brown, 2019).
METODOLOA
El presente artículo se desarrolla bajo un enfoque de revisión bibliogfica, con el objetivo de
sintetizar y analizar la información más relevante y reciente sobre los modelos mateticos y
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parámetros cinéticos aplicados al estudio de la oxidacn en aceites de semillas secas. A continuacn,
se describen los pasos seguidos en la metodología:
squeda de literatura científica
Fuentes consultadas: Se utilizó una combinacn de bases de datos científicas como Scopus, Web of
Science, PubMed y Google Scholar para identificar estudios relacionados con el tema.
Palabras clave: Se emplearon términos en ings y español, como “oxidación de aceites de semillas
secas, modelos cinéticos, mathematical models of lipid oxidation,ykinetic parameters of oil
oxidation.
Criterios de inclusión:
Estudios publicados entre 2010 y 2024.
Artículos revisados por pares y accesibles en texto completo.
Investigaciones que incluyan análisis de modelos matemáticos, cinética de oxidacn y
aplicaciones industriales.
Criterios de exclusión:
Estudios centrados exclusivamente en aceites esenciales o derivados no relacionados con semillas
secas.
Informes técnicos no revisados por pares.
Selección y organización de los estudios
Los artículos fueron seleccionados inicialmente a partir de la lectura del título y resumen.
Los estudios relevantes fueron organizados por categorías: modelos mateticos, parámetros
cinéticos y aplicaciones industriales.
Se priorizaron aquellos que incluyeran datos experimentales y validación de modelos.
Análisis de datos
Modelos matemáticos: Se evaluaron los enfoques más utilizados (como ecuaciones de Arrhenius,
modelos de orden de reacción y simulaciones computacionales) en términos de precisión,
aplicabilidad y limitaciones.
Parámetros cinéticos: Se recopilaron valores clave (constantes de velocidad, energía de activacn) de
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diferentes aceites de semillas secas para realizar comparaciones entre estudios.
Factores de influencia: Se identificaron las condiciones experimentales más relevantes, como
temperatura, tipo de antioxidante y composición lipídica.
Síntesis y discusión
Los hallazgos se sintetizaron para identificar patrones comunes, áreas de discrepancia y
oportunidades de investigación futura.
Se discutieron las tendencias actuales y el uso potencial de tecnologías emergentes, como redes
neuronales e inteligencia artificial, en el modelado de la oxidación.
Redacción del artículo
Los resultados fueron estructurados de manera que cada sección aborde un aspecto clave:
fundamentos teóricos, modelos mateticos, pametros cinéticos, estudios previos y aplicaciones.
Esta metodología garantiza un análisis riguroso y actualizado, proporcionando una visión integral
sobre los avances y retos en el estudio de la oxidación en aceites de semillas secas.
RESULTADOS
Modelos matemáticos empleados en el estudio de la oxidación
La revisión identificó que los modelos mateticos s empleados para describir la oxidación
lipídica en aceites de semillas secas son las ecuaciones de Arrhenius y los modelos de orden de
reacción (Smith & Brown, 2019). Estos enfoques permiten estimar parámetros como la constante de
velocidad de reaccn y la energía de activacn, esenciales para predecir la estabilidad oxidativa. Sin
embargo, estudios recientes han destacado limitaciones de estos modelos en sistemas complejos,
señalando la necesidad de integrar enfoques avanzados como redes neuronales y simulaciones
computacionales para mejorar la precisión en condiciones no lineales (López et al., 2021).
Un ejemplo relevante es el trabajo de Rodríguez et al. (2020), que utilizó un modelo de Arrhenius
modificado para predecir la vida útil de aceites de chía enriquecidos con antioxidantes naturales. Este
enfoque demostró ser eficaz para ajustar los datos experimentales, aunque se seña que su
aplicabilidad se ve limitada por la variabilidad en las propiedades químicas de los aceites.
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Tabla 1. Resumen de parámetros clave en aceites de semillas secas (Girasol, Chía y Linaza)
Aceite
Energía de Activación
(kJ/mol)
Ácidos Grasos
Insaturados (%)
Estabilidad Oxidativa
(días)
Girasol
45
65
25
Chía
85
78
15
Linaza
60
72
20
Fuente: Elaboración propia basada en datos de Rodríguez et al. (2020), Gómez y Pérez (2020) y Martínez et al. (2018)
Parámetros cinéticos clave
Los parámetros cinéticos recopilados en la literatura indican que la energía de activación para la
oxidación de aceites de semillas secas varía entre 35 y 120 kJ/mol, dependiendo del tipo de aceite y
las condiciones experimentales (Gómez & Pérez, 2020). Además, la constante de velocidad de
reacción aumenta significativamente con la temperatura, como lo muestran estudios en aceites de
girasol y linaza (Martínez et al., 2018). Este comportamiento sigue las predicciones de la ecuación de
Arrhenius, pero los modelos también evidencian desviaciones en presencia de antioxidantes o
condiciones extremas.
Figura 1. Constante de Velocidad en Diferentes Aceites de Semillas Secas de (Girasol, Chía y
Linaza)
Fuente: Datos basados en López et al. (2021)
Por ejemplo, pez et al. (2021) reportaron que la adición de tocoferoles naturales redujo la constante
de velocidad hasta en un 50 %, prolongando la estabilidad oxidativa del aceite bajo condiciones de
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almacenamiento a 25 °C. Estos hallazgos resaltan la importancia de considerar aditivos en los
modelos cinéticos para obtener predicciones más realistas.
Figura 2. Energía de Activacn en Diferentes Aceites de Semillas Secas de (Girasol, Chía y Linaza).
Fuente: Elaboración propia basada en Rodríguez et al. (2020) y Martínez et al. (2018)
Factores que afectan la oxidacn
Los factores s relevantes que influyen en la oxidacn incluyen la temperatura, la exposición a la
luz y la composicn lipídica del aceite. Estudios recientes han señalado que los aceites con mayores
concentraciones de ácidos grasos poliinsaturados son s susceptibles a la oxidacn, lo que subraya
la importancia de analizar su perfil químico (Rodríguez et al., 2020). Además, las condiciones
experimentales, como la atmósfera de almacenamiento, tambn juegan un papel crucial en la cinética
de oxidacn (Smith & Brown, 2019).
Figura 3. Proporcn de Ácidos Grasos Insaturados en Aceites de Semillas Secas de (Girasol, Chía y
Linaza)
Fuente: Elaboración propia basada en datos adaptados de Rodríguez et al. (2020)
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Aplicaciones industriales y tendencias
La integración de antioxidantes naturales en los aceites de semillas secas ha sido una tendencia
destacada en los últimos años. Esto no solo mejora la estabilidad oxidativa, sino que también responde
a la demanda de consumidores por productos más naturales y sostenibles (Gómez & Pérez, 2020).
Ades, el uso de tecnologías avanzadas como inteligencia artificial y aprendizaje automático ha
comenzado a transformar la modelizacn de la oxidacn, ofreciendo predicciones más precisas y
adaptativas (López et al., 2021).
Figura 4. Estabilidad Oxidativa en Diferentes Aceites de Semillas Secas de (Girasol, Chía y Linaza)
Fuente: Basado en Gómez y Pérez (2020) y Martínez et al. (2018)
DISCUSIÓN
Si bien los modelos tradicionales como Arrhenius siguen siendo útiles, su precisión es limitada en
sistemas complejos. Los enfoques avanzados, que integran factores dinámicos como antioxidantes y
condiciones ambientales, representan el futuro en la prediccn de la oxidacn. Sin embargo, la falta
de estandarizacn en los métodos experimentales dificulta la comparacn directa entre estudios, lo
que sugiere la necesidad de protocolos uniformes para mejorar la reproducibilidad de los datos.
CONCLUSIONES
La revisión bibliográfica realizada destaca la importancia de comprender los procesos de oxidacn en
aceites de semillas secas y su impacto en la calidad y estabilidad de estos productos. Los hallazgos
s relevantes incluyen:
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Relevancia de los modelos matemáticos: Los modelos cinéticos tradicionales, como el de Arrhenius,
son ampliamente utilizados para predecir la estabilidad oxidativa de los aceites. Sin embargo,
presentan limitaciones al no considerar factores complejos como la interaccn entre antioxidantes
naturales y las condiciones ambientales. Por ello, enfoques avanzados como redes neuronales y
simulaciones computacionales están emergiendo como herramientas prometedoras (Smith & Brown,
2019; López et al., 2021).
Parámetros cinéticos clave: La energía de activacn y la constante de velocidad son fundamentales
para entender la susceptibilidad a la oxidacn. Los aceites con mayor concentracn de ácidos grasos
insaturados, como el de chía, son más propensos a la oxidacn, aunque su estabilidad puede ser
mejorada mediante la incorporacn de antioxidantes naturales (Rodríguez et al., 2020; Martínez et
al., 2018).
Impacto de los antioxidantes naturales: Los antioxidantes naturales desempeñan un papel crítico en la
mejora de la estabilidad oxidativa, reduciendo significativamente la constante de velocidad de
reacción. Esto subraya la importancia de continuar investigando en el uso de compuestos naturales
que sean sostenibles y efectivos para la conservación de aceites vegetales (Gómez & Pérez, 2020).
Aplicaciones y tendencias futuras: El desarrollo de modelos más integrales que combinen pametros
cinéticos con cnicas avanzadas como el aprendizaje autotico permitirá una predicción s
precisa de la oxidacn. Además, la adopcn de estándares comunes para la evaluación de aceites
garantizamayor reproducibilidad y comparabilidad entre estudios (López et al., 2021).
En conclusión, esta revisión evidencia que la oxidacn de aceites de semillas secas es un tema
multidimensional que requiere la integración de herramientas experimentales y computacionales. Esto
no solo facilitará el diseño de estrategias de conservacn más efectivas, sino que también contribuirá
a satisfacer las demandas industriales de productos de alta calidad.
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pág. 3269
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