Caracterización de compuestos bioactivos en productos y subproductos vegetales mediante técnicas cromatográficas acopladas a espectrometría de masas

Resumen

La importancia que supone una correcta alimentación con el fin de conseguir y mantener una buena salud y prevenir la aparición de diversas patologías en el ser humano se encuentra ampliamente reconocida en todas las fases de la vida. Los compuestos bioactivos presentes en los vegetales y que se ingieren en la dieta, son capaces de disminuir el riesgo de padecer multitud de enfermedades crónico-degenerativas y atenuar sus efectos cuando estas ya están en curso. Además, los compuestos bioactivos también están presentes en aquellas partes de los vegetales que habitualmente no se destinan al consumo y son desechadas como desperdicios. A nivel industrial, el aprovechamiento de estos desechos abre nuevas posibilidades a potenciales fuentes de compuestos bioactivos, además, de esta manera se disminuyen los residuos lo que repercute a nivel ambiental y económico. La presente memoria recoge los resultados obtenidos durante la realización de la tesis doctoral titulada: “CARACTERIZACIÓN DE COMPUESTOS BIOACTIVOS EN PRODUCTOS Y SUBPRODUCTOS VEGETALES MEDIANTE TÉCNICAS CROMATOGRÁFICAS ACOPLADAS A ESPECTROMETRÍA DE MASAS” en la que se aporta nuevo conocimiento científico acerca de vegetales ampliamente consumidos en España y en el mundo como: ajedrea, patata, aguacate y mango,. Concretamente, se aborda la identificación y la cuantificación de compuestos fenólicos, alquilresorcinoles y esteroles de las partes comestibles y los subproductos de estos. Además se hace un estudio de la actividad antioxidante de las diferentes especies y sus subproductos. La memoria se estructura en tres secciones principales: (1) Introducción, (2) Parte experimental, resultados y discusión y (3) Conclusiones. La primera parte de la Introducción presenta los vegetales y sus subproductos como fuentes de compuestos bioactivos. Seguidamente se hace una clasificación de los compuestos bioactivos profundizando en las familias estudiadas en esta tesis doctoral como los compuestos fenólicos, alquilresorcinoles y esteroles vegetales, y en sus beneficios para la salud. A continuación, se expone el estado actual de las matrices estudiadas (ajedrea, patata, aguacate y mango) y los subproductos de estas, así como su contenido en compuestos bioactivos. Más adelante se presentan los métodos de pretratamiento y tratamiento de las muestras, en concreto se resumen los tipos de secado más empleados para matrices vegetales, haciendo énfasis en el secado al aire y en la liofilización, y las técnicas de extracción de compuestos bioactivos, centrándose en la extracción sólido-líquido (SLE). Posteriormente, se detallan las técnicas cromatográficas empleadas para la separación (HPLC y GC), ionización (EI y ESI) y detección (DAD, FLD y MS con analizadores TOF y QTOF) de los compuestos bioactivos objeto de estudio. La Parte experimental, resultados y discusión consta de 6 capítulos. El Capítulo 1 recoge el trabajo realizado para la identificación y cuantificación de la fracción fenólica de la parte aérea de una variedad de ajedrea endémica del Este de Serbia (Satureja montana subsp. kitaibelii). La técnica analítica empleada fue HPLC-DAD-ESI-TOF-MS, siendo la primera vez que esta técnica se utilizaba para determinar los compuestos fenólicos en Satureja montana subsp. kitaibelii. Además, se llevó a cabo la determinación de la capacidad antioxidante de la muestra mediante los ensayos ABTS y DPPH. El Capítulo 2 describe el estudio de la distribución de los compuestos fenólicos y otros compuestos polares en el tubérculo de patata (Solanum tuberosum L.). Se llevó a cabo la identificación y cuantificación de estos compuestos en todo el tubérculo, así como en la piel y en la pulpa por separado, en dos variedades de patata: ‘Blue Bell’, cuya piel está parcialmente pigmentada de azul, y ‘Melody’, una variedad de pulpa y piel blancas. La determinación se realizó mediante HPLC-DAD-ESI-QTOF-MS en los modos negativo y positivo. Los datos obtenidos mediante espectrofotometría UV-Vis, los espectros de masas (MS) y MS/MS, junto a la bibliografía previa permitió la identificación y cuantificación de numerosos compuestos. Además, el estudio se completó con la determinación de la actividad antioxidante de las dos fracciones y de su conjunto mediante los ensayos ORAC, FRAP y ABTS. El Capítulo 3 presenta el estudio comparativo de los compuestos fenólicos y otros compuestos polares de la parte comestible y subproductos (piel y hueso) del aguacate (Persea americana Miller), concretamente de la variedad ‘Hass’, una de las más consumidas en el mundo. Los análisis se realizaron con aguacates en el punto óptimo de maduración para el consumo y con aguacates con un exceso de maduración y que, por lo tanto, pueden suponer un desecho para la empresa. Para llevar a cabo los análisis se emplearon dos técnicas: 1) HPLC-DAD-ESI-QTOF-MS, que se utilizó por primera vez para la determinación de los compuestos fenólicos en piel y hueso de aguacate, y 2) HPLC-FLD-MS para la identificación y cuantificación de flavan-3-oles. El Capítulo 4 se centra en la identificación y cuantificación de compuestos fenólicos libres y enlazados, además de otros compuestos de naturaleza polar que se encuentran en la pulpa de mango de la variedad ‘Keitt’ (Mangifera indica L.), así como en sus subproductos, piel y hueso. Cabe destacar que es la primera vez que se ha realizado este tipo de análisis en la cáscara del hueso de mango (endocarpio). Además, también es la primera vez que se han determinado los compuestos fenólicos enlazados en estas cuatro fracciones de mango. Los análisis se llevaron a cabo mediante HPLC-DAD-ESI-QTOF-MS demostrándose la eficacia de esta herramienta para la identificación y cuantificación de compuestos fenólicos en mango. El Capítulo 5 presenta la determinación de diferentes familias de derivados fenólicos (compuestos fenólicos libres y enlazados, incluyendo antocianinas) y alqu(en)ilresorcinoles, en la parte comestible y subproductos (piel, hueso y cáscara del hueso) de tres variedades de mango (Mangifera indica L.) de elevado interés comercial como ‘Keitt’, ‘Osteen’ y ‘Sensación’. Los análisis fueron realizados con HPLC-DAD-ESI-QTOF-MS en los modos de ionización positivo para antocianinas, y negativo para el resto de compuestos fenólicos, y con GC-QTOF-MS para la determinación de alquilresorcinoles. Además se llevaron a cabo las medidas de la actividad antioxidante de las cuatro fracciones de mango de las tres variedades mediante los métodos FRAP y ABTS. El Capítulo 6 muestra el último trabajo llevado a cabo en la presente tesis doctoral y describe la caracterización y cuantificación de esteroles y tocoferoles en pulpa y subproductos (piel, hueso y cáscara del hueso) de tres variedades de mango (‘Keitt’, ‘Osteen’ y ‘Sensación’). La técnica empleada para los análisis fue GC-QTOF-MS y, con ella, se desarrollaron dos metodologías con columnas cromatográficas de última generación: HP-5ms and Rtx-200MS. En este capítulo se comparan los parámetros de validación de ambos métodos, así como los resultados obtenidos con ambas columnas acerca de la cuantificación de los compuestos objeto de estudio. La última sección de esta memoria recoge las Conclusiones donde se exponen los avances científicos más relevantes producidos en esta tesis doctoral.