Hacia el uso de carotenoides incoloros como ingredientes funcionales de alimentos

Résumé

Durante el periodo de la tesis se llevaron a cabo estudios in vitro para evaluar la bioaccesibilidad del fitoeno (PT) y del fitoflueno (PTF) en varias matrices alimentarias y determinar su eficiencia en la micelización y ensayos celulares para estudiar la captación y el eflujo intestinal de los mismos. Con estos estudios se trató de evaluar varios aspectos de estos carotenoides que son útiles para su uso como ingredientes funcionales de alimentos y/o productos relacionados y de identificar las posibles características diferenciales entre estos carotenoides y otros carotenoides biodisponibles de la dieta. En primer lugar, con el fin de obtener información de base para el desarrollo de la tesis, se realizó un estudio bibliográfico que dio lugar a un capítulo de libro y dos revisiones que se han incluido como parte de la introducción de la presente tesis. En los primeros estudios experimentales se evaluó la bioaccesibilidad del PT y del PTF de varias matrices alimentarias ricas en estos carotenoides mediante digestiones in vitro gastrointestinales. Las matrices evaluadas fueron varios zumos comerciales de frutas y de hortalizas, un zumo de naranja de la variedad Pinalate (mutante rica en carotenoides incoloros), un tomate fresco común, un tomate fresco tipo cherry y dos productos de tomate en polvo. En estos estudios se observó cómo, con carácter general e independientemente de la matriz analizada, la bioaccesibilidad del PT era algo superior a la del PTF y cómo las bioaccesibilidades de ambos eran superiores a la de otros carotenoides biodisponibles presentes en las matrices, siendo particularmente superiores a la del licopeno, otro caroteno lineal. Por ejemplo, en el zumo de tomate, una de las frutas con mayor contenido en estos carotenoides, la bioaccesibilidad del PTF y del PT (50 y 62%, respectivamente) fue aproximadamente 3 y 4 veces superior a la del licopeno, respectivamente. Dado que los diferentes isómeros geométricos del PT y del PTF mostraron, al contrario que los del resto de los carotenoides analizados, bioaccesibilidades similares entre sí, la mayor proporción de isómeros cis de los mismos presentes en la mayoría de las matrices en relación a la del resto de los carotenoides analizados podría no ser la causa principal de la mayor bioaccesibilidad de los mismos. Con los resultados de los estudios in vitro sobre la micelización de carotenoides se concluyó que la mayor bioaccesibilidad del PT y del PTF podría ser consecuencia de su mayor capacidad para incorporarse en las micelas mixtas durante la digestión. A pesar de que generalmente se considera que la bioaccesibilidad de un carotenoide es mayor cuanto mayor es su polaridad, la elevada capacidad de micelización y bioaccesibilidad del PT y del PTF parecían deberse, principalmente, a su mayor flexibilidad y a su característica forma molecular, que son consecuencia de su menor número de dobles enlaces conjugados en comparación con el del resto de carotenoides comunes. En el estudio con muestras de tomate en polvo se pudo comprobar como la adición de aceite de girasol conducía a un incremento de la bioaccesibilidad del PT y del PTF, ya de por sí alta. Así, de forma aproximada, se observó como la bioaccesibilidad del PT se triplicó y la del PTF se cuadriplicó tras la adición de un 5% (volumen/peso fresco) de aceite. Por otra parte, se analizó el efecto de varios tratamientos térmicos en un zumo de naranja fresco de la variedad Pinalate en la concentración y en la bioaccesibilidad de los carotenoides principales presentes en la matriz y en el color del zumo. Se observó cómo todos los tratamientos estudiados producían una disminución significativa de la concentración de los carotenoides incoloros (p < 0,05). Se llegó a la conclusión de que ciertos tratamientos térmicos producían un aumento significativo (p < 0,05) de la bioaccesibilidad de los carotenoides incoloros como consecuencia de la degradación del material celular (observado mediante microscopía) y de la disminución del tamaño de partícula (analizado mediante el estudio de la distribución del tamaño de partícula). El zumo pasteurizado fue el que generó mayores diferencias con el zumo fresco en relación a la degradación de las estructuras celulares, el tamaño de partícula, el color, la concentración de carotenoides y la bioaccesibilidad de los mismos. Entre los zumos de frutas y de hortalizas comerciales analizados, el zumo de tomate fue el que tuvo una mayor concentración en carotenoides incoloros y el que proporcionó un mayor contenido bioaccesible de estos carotenoides. Así, el consumo de 250 mL de zumo de tomate, al que se le adicionó un 33% de crema para café como fuente de grasa, resultaría en 5,8 mg de PT y 2,2 mg de PTF ingeridos y proporcionaría 3,6 mg de PT y 1,1 mg de PTF bioaccesibles. A continuación, se procedió a estudiar el proceso de captación y eflujo intestinal en células Caco-2. La eficiencia de captación intestinal del PTF y del PT fue similar a la de la luteína y superior a la del licopeno (29, 21, 26% y no detectable, respectivamente). Estudios de competencia por la captación intestinal mostraron que la presencia de PTF, β-caroteno o luteína micelar en la cámara apical disminuía significativamente la captación del PT micelar (p < 0,001), mientras que solo la luteína micelar, entre los carotenoides analizados, producía una disminución significativa de la captación de PTF micelar (p < 0,001). Mediante el uso de células Caco-2 y HEK se confirmó que la proteína SR-BI estaba implicada en la captación intestinal del PT y del PTF. Se observó que parte del PT y del PTF micelar captado, en particular aproximadamente el 14%, podía sufrir eflujo de vuelta a la cámara apical. Este estudio parece ser el primero en el que se obtienen evidencias experimentales que indican que los carotenoides pueden sufrir eflujo intestinal.