Lectura 5 1 alimentos funcionales by Universidad Autónoma de Nuevo León

Lectura 5.1 : Alimentos funcionales

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Dr. Guillermo Cristian Gpe. Martínez Ávila

Alimentos funcionales y nutracéuticos U N I V E R S I D A D D I R E C C I Ó N

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Contenido • Introducción

• Lípidos • Péptidos y Proteínas • Carbohidratos • Compuestos Fenólicos • Procesos de Extracción

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INTRODUCCIÓN

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Introducción Comer

Alimentarse

Inversión en la alimentación!!

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Bases de la medicina moderna

“Deja que el alimento sea tu medicina y tu medicina sea tu alimento”

Juramento Hipocrático:

“... en cuanto pueda y sepa, usaré las

reglas dietéticas en provecho de los enfermos y apartaré de ellos todo daño e injusticia...” Hipócrates (460-370 a.C.)

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Tipos de nutrimentos Macronutrientes Carbohidratos

Lípidos

Proteínas

Micronutrientes

Vitaminas U N I V E R S I D A D D I R E C C I Ó N

Otros fitoquímicos

Minerales A U T Ó N O M A D E D E E D U C A C I Ó N

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Función de los compuestos nutracéuticos Salud: 1.- Prevención de enfermedades crónico-degenerativas: a) Cáncer b) Diabetes 2.-

Tratamiento de gastro/ intestinales 3.- Antimicrobianos 4.- Antivirales 5.- Antioxidantes

+ seguros - efectos secundarios

trastornos

Tecnología Alimentaria: 1.- Antioxidantes 2.- Antimicrobianos 3.- Formulación de nuevos productos 4.- Nutracéuticos 5.- Alimentos funcionales U N I V E R S I D A D D I R E C C I Ó N

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Compuestos nutracéuticos y Alimentos funcionales Compuestos Nutracéuticos: Suplementos alimenticios que son consumidos fuera de una matriz alimentaria y los cuales son concentrados de algún compuesto bioactivo extraído de algún alimento. Son usados para mejorar la salud en dosis que exceden las concentraciones en las que se pueden encontrar en un alimento. Alimentos funcionales: Son aquellos alimentos que cuando son consumidos con regularidad producen un efecto benéfico y específico sobre la salud debido a sus propiedades nutracéuticas. Ingredientes Funcionales: Compuestos, preparaciones o extractos caracterizados y estandarizados que contienen compuestos bioactivos que son utilizados para el desarrollo de alimentos funcionales.

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Tipos de alimentos funcionales Productos Fortificados

Productos Alterados

Productos enriquecidos

Productos Alterados

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Estudios realizados

Teoría de los radicales libres en el envejecimiento

1955-56

1900s

Estudio de los mecanismos de oxidación

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University of Nebraska Medical Center College of Medicine, Omaha, NE 68198-4635, USA

Conocimiento de las reacciones de oxidación 1990s en el metabolismo y enfermedades. Antioxidantes pueden prevenir enfermedades catalizadas por radicales libre

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Número de publicaciones

Estudios realizados

Año

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Clasificación Compuestos fenólicos

Otros compuestos

Carbohidratos

Lípidos

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Péptidos y proteínas

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Lípidos

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Lípidos Estructura química

Grasas trans

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Importancia Ácidos grasos Esteroles Si todos los átomos de carbono están unidos por enlaces sencillos son ácidos grasos saturados y si hay uno o más enlaces dobles son ácidos grasos  b-sitoesterol insaturados  

Estigmasterol Campesterol.

Previenen enfermedades cardiacas, hipertensión, desórdenes autoinmunes, etc. U N I V E R S I D A D D I R E C C I Ó N

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Tecnología alimentaria de las grasas Todas las grasas y aceites actúan como vehículos de elementos liposolubles, que confieren a los alimentos su sabor. También importancia en la producción y elaboración de los alimentos, así como en la textura y apariencia del producto final.

•

Aireación: espumas

•

Propiedades hidrofóbicas: previene hidratación y ayuda a la retención de agua

•

Glaseado: brillo

• • •

Plasticidad: grasas saturadas e insaturadas Transmisión de calor: freído Friabilidad: hojaldre

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¿Qué hacer? Comida saludable

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Comida frita

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Peptidos y proteínas

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Importancia Funciones Estructura compleja Funciones: De defensa Transporte Reguladora Catalizan reacciones Estructurales

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Carbohidratos

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Carbohidratos nutracéuticos Importancia Principal fuente de energía dentro de nuestra dieta

Clasificación

Carbohidratos simples

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Carbohidratos complejos

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Compuestos fenólicos

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Antioxidante ¿Qué son? Son sustancias sintéticas o naturales que al ser yañadidas a un producto ayudan Compuestos con uno o más anillos aromáticos uno o más grupos hidroxilo en su a prevenir o retardar el deterioro del mismo por acción del oxígeno en el aire. estructura. BHA BHT

Son enzimas u otras sustancias orgánicas, tales como la Vitamina E y los polifenoles que son capases de prevenir el daño por oxidación en el organismo.

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Estrés oxidativo

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Daño oxidativo

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Clasificación  Ácidos fenólicos Ácidos fenólicos Flavonoides  Flavonoides   Estilbenos Estilbenos  Lignanos Lignanos

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Clasificación

BIOACCESIBILIDAD

Chandrasekara y Shahidi, 2012 U N I V E R S I D A D D I R E C C I Ó N

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¿Dónde los encontramos?

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¿Dónde los encontramos?

Pérdidas de calidad

Nutricional

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Sensorial

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Microbiológica

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Alimentos con potencial nutracéutico

Las bayas son una fuente primordial de fitoquímicos benéficos para la salud.

• Son ricos especialmente en flavonoides, ácidos fenólicos, antocianinas, proantocianidinas , entre otros fenoles.

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Arándanos Son excelente fuente de: Antocianos Glucósidos de flavonoides Proantocianidinas Ácidos fenólicos Resveratrol

En específico sus proantocianidinas han demostrado tener gran potencial antiadherente bacteriano, en especial contra la adhesión de H. pylori al tracto gastrointestinal.

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Uvas

Los fenoles mayoritarios en uvas rojas son las antocianinas, mientras que en las uvas blancas predominan los flavonoles.

El resveratrol se halla en la uva naturalmente y se ha logrado aumentar su concentración por factores estimulantes como infección fúngica

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Granada El contenido de fenoles totales en rangos de jugo de granada desde 1808 a 2566 mg L-1

Fuente rica de taninos hidrolizables y antocianinas 161.9 a 387.4 mg L-1 y 417.3 a 556.6 mg g-1, respectivamente Ácido elágico y gálico

Actividad antiviral contra el herpes genital

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Papaya

Ácido cafeico

Ácido hidroxicinámico Ácido ferúlico Ácido p-cumárico

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Piña Ácido ferúlico

Ácido O-cumárico

Miricetina

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Ácido gálico

Mango

Ácido protocateico

Ácido clorogénico Ácido vanilico

Ácido gálico U N I V E R S I D A D D I R E C C I Ó N

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Mango 45%

Piña Plátano Mango Papaya Mango ‘Cayena’ ‘Portalimón’ ‘Kent ‘ ‘Maradol’ ‘Ataulfo Vitamina C 21.0

17.0

15.0

63.0

58.0

Vitamina E 22.0

20.0

13.5

9.5

4.5

β-caroteno 12.0

10.0

7.0

5.0

2.5

53%

64.5%

Kent

Total

55.0

47.0

35.5

Componentes Bioactivos y su Contribución (%) a la Actividad Antioxidante Total en Frutos Tropicales

22.3%

35.3%

0 100 1100

200

300

400

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500

77.5

600

700

mET/100 g

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800

900

1000

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64.7

Variedad de frutos y plantas

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Biodisponibilidad Estilo de vida Hábitos alimenticios Absorción Papel de la digestión y el hígado Agliconas vs glicosidos Microbiota intestinal Sólo una función

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Actividad biológica Pérdida de la actividad biológica Ejemplo: Polifenoles Ácido elágico

Oxidante

Molécula bioactiva

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Molécula inactiva

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Actividad biológica ¿De qué depende su actividad?

Sinérgicas

1. Número de grupos OH

2. Distribución de Interacciones los grupos OH

entre antioxidantes

3. Interacciones con otros antioxidantes

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Antagónicas

Aditiva

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(Choe y Min, 2009)

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Tipo de interacciones

Sinergismo

iebler, 1993; Murakami et al., 2003) U N I V E R S I D A D D I R E C C I Ó N

Adición

Antagonismo

Tipo de interacción A U T Ó N O M A D E D E E D U C A C I Ó N

Capacidad antioxidante

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Métodos de determinación de capacidad antioxidante  Capacidad secuestradora de radicales DPPH∙  Capacidad secuestradora de radicales ABTS∙+  Inhibición de la Oxidación Lipídica (ácido linoléico)

2,2 difenil-picril hidracilo (DPPH●)

 Capacidad de absorción de radicales oxígeno (ORAC)

(3-etilbenzotiazolina Potencial antioxidante de la reducción del2,2-azinobis ion férrico (FRAP) 6-ácido sulfónico) (ABTS.+)

 Etc…

Ácido linoleico

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Factores que afectan Perdida parcial o total de calidad/actividad  Requieren de material altamente homogenizado  Trabajar con partes de la planta sin compuestos bioactivos

[

 Periodos de extracción  Degradación de compuestos termolábiles  Limitado número de agentes extractores

 Algunos solventes son peligrosos o tóxicos  Necesidad de etapas de purificación y concentración

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]

Métodos de extracción 1.- Biotecnológicos: 2.3.Químicos: Físicos: (emergentes) (tradicionales) (emergentes) a) b) c) d)

Cultivos líquidos Técnica Líquidos Soxhlet presurizados (con solventes (PLE) orgánicos) (Rostagno et al., 2004) Extracción Cultivos en asistida por estado infusión con sólido acuosa microondas (MAE) (Shu et al., 2003) Extracción asistitda Tecnología enzimática con ultrasonido (UAE) Extracción con fluidos supecriticos (SFE)

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Etapas de producción Etapas del proceso

Operaciones

Material crudo

Pretratamiento Proceso de Extracción Downstream Processing

Clasificación Trituración Agua Filtrado Tamizado Solventes orgánicos Centrifugado PLA, MAE, UAE, SFE Sedimentación Fermentaciones Extracción Tecnología enzimática Ultrafiltaración Precipitación Cristalización Cromatografía Evaporación Secado

Producto

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Evaluación de factores Para la extracción de los metabolitos de interés deben ser desarrollados procedimientos de extracción bajo las condiciones óptimas.

Actividad Valor Unidades Antioxidante máximo (+) Tratamientos A B F G H oC 36 1 + + A - Temperatura a) Plackett-Burman Screening (variables) 2 + + + -1 6 7 Inóculo 2x10 2x10 esporas g B 3 + + + Humedad 60 80 % C + de Superficie b) 4Metodología de Optimización + - Respuesta + NaNO3 7.65 14.20 g L-1 D 5 + + + 6.08 g L--1 E +KH2PO4 6 + 3.04 + 7 8

Factores Factores

Valor mínimo (-) C D - 24 +

F - MgSO4 + + G +KCl

+ 1.02

2.04 -

g L--1

+ 1.02

2.04 +

g L+-1

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Para evaluar rendimientos b)

Metodología de Superficie de Respuesta

Optimización

Actividad Experimento

Inóculo

Humedad

NaNO3

Antioxidante

15 (C)

85.72 ± 5.41

59.03 ± 4.16

-1.68

83.05 ± 1.38

1.68

81.63 ± 1.59

1.68

64.71 ± 4.04

-1

65.26 ± 3.47

-1

61.04 ± 3.49

-1

80.16 ± 4.22

-1

89.91 ± 2.63

-1

86.68 ± 2.08

16 (C)

83.76 ± 3.15

-1.68

83.76 ± 1.19

-1

58.74 ± 4.18

-1.68

57.78 ± 2.54

-1

79.62 ± 3.33

1.68

77.99 ± 5.43

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Operation steps Process stages

1) Raw material

● Whole fruit

Operation steps

2) Pretreatment

● Classification

● Agroindustrial by-products

● Drying

● Plans tissues

● Sieving

● Milling ● Sterilization

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4) Downstream

3) Extraction processes

Processing

● MWE

● Centrifugation

● USE

● Sedimentation

● SCFE

● Precipitation

● HRE

● Evaporation

● Biotecnological extraction (fermentation and enzyme technologies)

● Ultrafiltration

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5) Final product

● Chromatography ● Crystallization

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● Packaging ● Food formulation

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