Screening de vegetales y sus derivados como fuentes de compuestos bioactivoscaracterización analítica, purificación, y evaluación de su actividad in vitro frente a enfermedades relacionadas con el síndrome metabólico

Resumen

La sociedad actual se caracteriza por tener, cada vez más, un mayor conocimiento de la relación que existe entre la dieta y la salud, por lo que suele demandar una alimentación basada en productos naturales, seguros y que sean también funcionales. Es por ello que diferentes ramas de la ciencia se han ocupado en el desarrollo de estos alimentos funcionales, que además de proporcionar nutrientes suficientes para satisfacer los requerimientos metabólicos de un individuo, producen una serie de efectos fisiológicos beneficiosos, más allá de los beneficios nutricionales aceptados. Los alimentos funcionales se caracterizan por tener en su composición una serie de compuestos que son responsables de tales funciones, a los que se denominan compuestos bioactivos. Entre todos ellos, los compuestos fenólicos son una de las familias de compuestos bioactivos que han despertado un mayor interés como lo demuestra el creciente número de publicaciones científicas que ponen de manifiesto sus efectos saludables en los diferentes ámbitos de la nutrición y la medicina. Esta memoria recoge los resultados obtenidos durante la realización de la tesis doctoral titulada “Screening de vegetales y sus derivados como fuentes de compuestos bioactivos: caracterización analítica, purificación, y evaluación de su actividad in vitro frente a enfermedades relacionadas con el síndrome metabólico”. Para los trabajos se seleccionaron las siguientes fuentes vegetales: Asparagus officinalis, Sclerocarya birrea, Olea europaea, y Diospyros kaki, quedando dividida la memoria en dos secciones: introducción y parte experimental. La INTRODUCCIÓN incluye una revisión bibliográfica acerca de los compuestos bioactivos presentes en las matrices vegetales objeto de estudio, con especial interés en los compuestos fenólicos. También se incluye una descripción de las técnicas analíticas utilizadas en la caracterización, aislamiento y purificación de compuestos bioactivos, así como de los ensayos de bioactividad y de estrategias de formulación de alimentos funcionales. La PARTE EXPERIMENTAL, expone los resultados obtenidos en el desarrollo de la presente tesis doctoral, y se ha dividido en tres bloques: El bloque I se ha dedicado al screening de compuestos bioactivos (principalmente compuestos fenólicos) en la parte aérea de espárrago verde (Asparagus officinalis), y la corteza del árbol africano de la marula (Sclerocarya birrea). En el capítulo 1 de este bloque se describe la aplicación de cromatografía líquida de alta resolución en fase reversa acoplada a espectrometría de masas en tándem (RP- HPLC -ESI- QTOF/ MS2) en la caracterización analítica de un extracto hidroalcohólico de espárrago. En el capítulo 2, se demuestra el potencial de la misma metodología analítica para evaluar el perfil metabólico de distintos extractos con propiedades antidiabéticas de la corteza de la marula. El bloque II se ha centrado en el desarrollo de metodologías analíticas dirigidas al aislamiento y purificación de compuestos bioactivos para la exploración de su actividad biológica frente a patologías de la sociedad actual. En el capítulo 3, primero de este bloque, se describe la optimización de la purificación de un secoiridoide presente en un extracto fenólico de aceite de oliva obtenido mediante extracción en fase sólida (SPE). Para ello se ha realizado un estudio comparativo entre la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) acoplada a espectrometría de masas de tiempo de vuelo (TOF-MS) y la cromatografía en contracorriente (HSCCC) acoplada a espectroscopía ultravioleta-visible (UV-Vis), ambas a escala semi-preparativa. Parte de este trabajo se realizó en el Instituto de Química de los Alimentos de la Universidad Técnica de Braunschweig (Alemania). En el capítulo 4, se demuestra el potencial de la hoja del olivo como fuente de compuestos bioactivos con aplicación en patologías relacionadas con el síndrome metabólico. Se ha llevado a cabo una caracterización analítica mediante RP-HPLC-ESI-TOF/MS de un extracto sólido-líquido de hoja de olivo y se ha evaluado su potencial in vitro en un modelo hipertrófico adipocitario murino. A continuación, los compuestos fenólicos presentes en el extracto se fraccionaron mediante HPLC-TOF-MS a escala semi-preparativa para establecer qué compuesto/os podrían ser los responsables de la reducción de la acumulación de lípidos intracelulares a través de mecanismos dependientes de AMPK. Parte de este trabajo se realizó en el Instituto de Biología Molecular y Celular de la Universidad Miguel Hernández de Elche. El bloque III se ha dirigido al estudio de diferentes estrategias de elaboración de zumos y su efecto en el contenido en compuestos bioactivos. En los capítulos 5 y 6 se ha incluido una revisión bibliográfica sobre las alternativas al tratamiento térmico convencional destinadas a inactivación microbiológica, enzimática, y al aumento en el rendimiento de la producción. A continuación se ha desarrollado con mayor nivel de detalle el efecto de estas alternativas en las propiedades fisicoquímicas, reológicas, y organolépticas de los zumos así como en el contenido en fitoquímicos. Para finalizar este bloque y la memoria, en el capítulo 7 se ha evaluado el efecto de distintas combinaciones tecnológicas aplicadas en la extracción del zumo de caqui (clarificación, reducción de la astringencia, expansión súbita, centrifugación, y pasteurización) sobre la composición de los extractos hidro-alcohólicos mediante HPLC–DAD–ESI-TOF/MS. Este trabajo se realizó en colaboración con el Departamento de Tecnologia Agroalimentaria, Unidad Mixta, F.M.C. Food-Tech de la Universidad Miguel Hernández de Elche.