Date post: | 06-Aug-2015 |
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Universidad de Murcia
TEMA 3. COMPUESTOS FENLICOSCompuestos Bioactivos y Alimentos FuncionalesMster Universitario en Nutricin, Tecnologa y Seguridad Alimentaria.
Tema 3. Compuestos FenlicosUniversidad de Murcia
Dieta y salud. Compuestos bioactivos de origen vegetal Definicin, clasificacin y biosntesis Fuentes alimentarias Calidad sensorial y compuestos fenlicos Factores que afectan en el contenido fenlico Estrategias para aumentar o mantener la calidad Importancia nutricional y funciones en el organismo Metabolismo de compuestos fenlicos Mtodos de deteccin
Dieta y SaludUniversidad de Murcia
Dieta y salud
Que tu alimento sea tu medicina, y que tu medicina sea tu alimentoHipcrates (S.V a.C.-S.IV a.C.)
Dieta y SaludUniversidad de Murcia
Beneficios asociados a la ingesta de determinados alimentos
Fomento del consumo de frutas y hortalizas
Efectos probados en la prevencin de enfermedades cardiovasculares, neurodegenerativas, cncer, etc.
Inters generalizado por el desarrollo de alimentos saludables
Compuestos bioactivos de origen vegetalUniversidad de Murcia
-Caroteno
Terpenoides
(Tomate, zanahoria)
SitosterolHO
(Aceites vegetales)
Compuestos fenlicosQuercetina 3-glucsido (Uva, vino, t, etc.)HO O
OH OH
O-Glucosa
Compuestos azufradosNCS
OH
O
IsotiocianatoH C 3 S (CH ) 24 (Brcoli, coliflor) O NH 2 Alina S COOH (Ajo, cebolla, puerro) O
Definicin de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia
Metabolitos secundarios de las plantas esenciales para su crecimiento y reproduccin. Funcin defensiva (agentes protectores frente al ataque de patgenos): antifngicos, bacteriostticos, etc. Intervienen en la calidad sensorial de los alimentos siendo responsables de las propiedades organolpticas Se conocen ms de 8000 compuestos distintos con diferentes estructuras qumicas, funciones y actividades
Clasificacin de los compuestos fenlicosUniversidad de Murcia
FlavonoidesOH
OH
OH
Antocianos Flavonoles FlavanFlavan-3-oles
HO HOHO
O OO OO OOH HO
+
OH OH OH OHOH
OH
Flavonas Flavanonas Isoflavononoides
HO HO HO HO
O OHOH OH OHOH O
O
OH
OH
OH
OH OHO O OH O OHOH
Proantocianidinas
cidos fenlicosHO
OH O O O O
Taninos hidrolizablesO
cidos hidroxibenzoicos cidos hidroxicinmicos
HO HO
ElagitaninosOH
HO HO
O
O O
O OHOH O OH
GalotaninosOH
HO HO
HO HO OH HO
Clasificacin de los compuestos fenlicosUniversidad de Murcia
HO O O
Estilbenos
HO
trans-astringinaCH 2OH O OH
trans-piceidoCH 2OH O OH O OH OH OH
Astringina Piceido Piceatanol Resveratrol Viniferinas
O OH
OH
OH
OH
-viniferinaOH
OH
OH HO OH OH HO OH
OH O HO HO O O OH
OH OH OH
-viniferina
OH
OH
trans-piceatanol
trans-resveratrol
Biosntesis de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia
Ruta de los fenilpropanoidesCOOH NH2
PAL
COOH
C4HCOOH
Fenilalanina
NH3
cido cinmicoHO
p-Cumrico CoAL
CoASH
HIDROXICINMICOSOH HO HO CO-SCoA
STS
p-Cumaroil CoA
OH
COOH +3 H2C COSCoA
trans-Resveratrol ESTILBENOS
Malonil CoA
HIDROXIBENZICOS FLAVONOIDES
Fuentes alimentarias de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia
Familia Flavonoides Antocianinas
Grupo
TipoCianidina Delfinidina Malvidina Peonidina PetunidinaQuercetina Kaemfperol Miricetina Isoramnetina Catequina Epicatequina B1 B2 B4 C1 Apigenina Luteolina Hesperidina Didimina Eriocitrina Narirutina Daidzeina Genistena
Fuente alimentariaFrutas rojas (arndanos, grosellas, moras), vino tinto
Flavonoles
Albaricoque, mora, fresa, ciruela, higos, t
Flavan-3-oles Proantocianidinas o taninos condensados
Chocolate, vino tinto, uva, te Vino, chocolate, fresas, t, manzanas
Flavonas Flavanonas
Ctricos (naranja, limn)
Isoflavonoides
Soja
Fuentes alimentarias de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia
Familia cidos fenlicos
Grupo cidos benzoicos o derivados del cido hidroxibenzoico
TipoGlico Elgico p-hidroxibenzoico SirngicoFerlico Sinpico p-coumrico Cafeico Punicalagina Sanguina H6 Lambertianin C
Fuente alimentariaFrambuesa, mora, granada, fresa
cidos cinmicos o derivados del cido hidroxicinmico
Caf, t, arndanos, lechuga, alcachofa
Taninos hidrolizables
Elagitaninos
Granada, nueces, frambuesa, mora
Galotaninos
Bellotas
Estilbenos
Monmeros
Resveratrol Piceatanol Piceido Astringina Viniferinas
Uva, zumo de uva, vino, cacahuetes
Dmeros y trmeros
Uva, zumo de uva, vino tinto
Calidad sensorial y compuestos fenlicosUniversidad de Murcia
Apariencia visual:Pigmentacin: antocianos, flavonoles Precipitacin: flavanonas Coloraciones pardas: hidroxicinmicos, estilbenos, etc.
Calidad sensorial y compuestos fenlicosUniversidad de Murcia
Apariencia visual:Polifenol oxidasa (PPO)R R R
PPOOH OH
PPOO O2 H2O O H2O
O2 OH
M
Actividad Monofenolasa
D
Actividad Difenolasa
QPolimerizacin (no enzimtica)
Prdida de calidad sensorial Efectos beneficiosos
PARDEAMIENTO (Melaninas)
Calidad sensorial y compuestos fenlicosUniversidad de Murcia
Sabor y aroma:Amargo: flavanonas, oleuropeina Astringencia: proantocianidinas, elagitaninos Picante: capsaicina Olor: eugenol
Factores que afectan el contenido fenlicoUniversidad de Murcia
Factores genticos:Cantidad y tipo de polifenoles Cantidad y tipo de enzimas Diferentes isoformas/isoenzimas Diferente expresin espacio-temporal Diferente eficacia cataltica
Distinta susceptibilidad al pardeamiento enzimtico
Factores que afectan el contenido fenlicoUniversidad de Murcia
Factores agronmicos (ambientales):
Exposicin solar Irrigacin (estrs salino) Suelo Temperatura Plagas Herbicidas/plaguicidasCultivos Quercetina (mg/kg fw) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
Factores que afectan el contenido fenlicoUniversidad de Murcia
Tratamientos postcosecha:
Dao mecnico ConservacinTemperatura Atmsferas controladas Hormonas
ProcesadoIndustrial Domstico
Factores que afectan el contenido fenlicoUniversidad de Murcia
Procesado:IndustrialFermentacin Temperatura Enzimas Presin Prensado Procesado mnimo
DomsticoObtencin de zumos Cocinado (tiempo/forma): agua, vapor, microondas, etc.
Estrategias para aumentar la calidadUniversidad de Murcia
Modificacin genticaControl gentico: Ingeniera gentica y mejoraModificacin individual de pasos bioqumicos Modificacin general de rutas bioqumicas Depresin de la actividad PPO y/o POD
Efectos secundarios!!!
Efecto en la vida de la planta: crecimiento, defensa frente a patgenos, etc. Efecto en la calidad sensorial y nutricional
Estrategias para aumentar la calidadUniversidad de Murcia
Estrategias agronmicasTratamientos con Ca: (membranas) cidos abscsico y giberlico en fresa y uva (pigmentacin-PAL?) Canopy Management (pigmentacin-PAL) Fruit bagging (pigmentacin-PAL)
Efectos secundarios!!!
Induccin y/o activacin PAL, PPO y POD Mayor susceptibilidad al pardeamiento
Estrategias para aumentar la calidadUniversidad de Murcia
Tratamientos post-cosechaRefrigeracin (T conservacin) Atmsferas Controladas/Modificadas Tratamientos qumicos (lavados) Hormonas Recubrimientos comestibles Tratamientos trmicos Tratamientos de alta presin Pulsos elctricos Microondas Ultrasonidos Irradiacin (UV, gamma) Combinaciones de dos o ms de los anteriores
Efectos secundarios!!!
Estrategias para aumentar la calidadUniversidad de Murcia
Tratamientos post-cosechaTemperatura:Mayor solubilidad Mayor extraccin
Sulfuroso:Antimicrobiano Inhibicin de enzimas oxidativas (PPO y POD) Maceraciones sulfticas: vinos con ms color
Maceracin:Mayor tiempo de contacto
Estrategias para aumentar la calidadUniversidad de Murcia
Preparados enzimticos comerciales: Pared celular:Pectinas Celulosa, hemicelulosa y ligninas Pectinasas, celulasas, hemicelulasas
Rotura de la pared(liberacin del contenido celular)
Rendimiento Color
Estrategias para aumentar la calidadUniversidad de Murcia
Ciclodextrinas:Oligosacridos cclicos naturales formados por unidades de glucosa Encapsulacin de compuestos de inters en alimentacin:Estabilidad: oxidacin, temperatura, luz Solubilidad
Tipos de CD naturales:
0,56 nm
0,70 nm
0,88 nm
-, - y -CDGRAS Econmica
Importancia nutricional y funciones en el organismoUniversidad de Murcia
Ingesta de compuestos fenlicos con la dieta:
Dos copas de vino (200 mL) Una porcin de cereales (50 g)
Una porcin de verduras (200 g) Dos tazas de caf (200 mL)
300 - 800 mg cinmicos 120-200 mg antocianos 25 mg catequinas 85 mg flavonoles
Dos porciones de fruta (200 g)
Dos vasos de zumo (400 mL)
... hasta gramos
de compuestos
fenlicos al da.
Importancia nutricional y funciones en el organismoUniversidad de Murcia
Ingesta de compuestos fenlicos con la dieta:R1 R2 HO O OH OH O R3
Bebidas diversas Vino, caf, t, chocolate 33%
Hortalizas 11 % Frutas 41 %
Alimentacin occidentalOtros 7%
Cereales, Legumbres 8%
Metabolismo de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia
Fraccin de un compuesto que es liberado de la matriz alimentaria en el tracto gastrointestinal, y en consecuencia, se convierte en disponible para su absorcin Es la capacidad de un compuesto activo de generar una respuesta fisiolgica determinada
Bioaccesibilidad
Biodisponibilidad
Bioactividad
Es la integracin de los diversos procesos mediante el cual una fraccin de un nutriente ingerido est biodisponible para la digestin, absorcin, transporte, utilizacin y eliminacin
Metabolismo de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia
OH OH OH OH OH Boca Esfago Estmago
mg - g /da
Consumo dieta
1 nM- 5 M nMMetabolitos o agliconas.
Fase IFraccin INTESTINO bioaccesible DELGADOO Va biliar Vena porta
Fase IIHGADO Fraccin biodisponible Circulacin sistmica TEJIDOS
OH HO OH
COLON Una buena parte de los compuestos fenlicos llegan al colon: Sin metabolizar Metabolitos Microbiota colon
RION
Heces
Orina
~100 M de mezcla
Importancia nutricional y funciones en el organismoUniversidad de Murcia
Actividad biolgica de compuestos fenlicos:
Efectos neuroprotecctores Proteccin a nivel metablico(obesidad, diabetes)
Proteccin frente a lesiones gstricas Mejora de la capacidad visual Propiedades antiproliferativas y anticancergenas
Mejora de procesos inflamatorios
Prevencin de enfermedades cardiovasculares
Mtodos de deteccin de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia
Mtodo espectrofotomtrico:
Tcnica colorimtrica con reactivo Folin-CiocalteuCuantitativo: anlisis de compuestos fenlicos totales Rpido Bajo coste Inespecfico y poco selectivo: reacciona con cualquier sustancia reductora
Espectrofotmetro UV-VIS
Mtodos de deteccin de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia
Mtodo espectrofotomtrico:
Tcnica colorimtrica con reactivo Folin-CiocalteuReaccin xido-reduccin entre el reactivo Folin-Ciocalteu (se reduce) y los xidoFolincompuestos fenlicos (se oxidan) Se mide absorbancia a 750 nm del color azul formado
Mtodos de deteccin de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia
Mtodo espectrofotomtrico:
Fundamento mtodo Folin-Ciocalteu:Los compuestos fenlicos reducen un complejo de molibdeno y wolframio (3H2OP2O513WO35MoO310H2O) generando una coloracin azul en el medio de reaccin. La 13WO3 MoO3 10H reaccin. reaccin se desarrolla en medio bsico y la intensidad de la coloracin desarrollada es proporcional a la concentracin de compuestos fenlicos en la muestra. muestra. Reaccin en medio bsico = 750 nm Tiempo de medida (120 min) Calibracin: Recta patrn con cido glico (absorbancia x concentracin) (absorbancia
Compuestos fenlicos +
Reactivo Folin-Ciocalteu + Na2CO3
cido glico
Singleton, VL, Rossi JA Jr. (1965). Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. Am J Enol Vitic 16: 144-158
Mtodos de deteccin de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia
Mtodo espectrofotomtrico:
Tcnica colorimtrica con reactivo Folin-Ciocalteu1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 0 50 100 150 mg ac galico/L dAbs = 0,009 C + 0,036 R = 0,998
2000 1800 1600
mg GAE/L
1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Zumo de pia Vino tinto Minute Maid Zumo granada T + canela
dAbs
Mtodos de deteccin de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia
Mtodos por cromatografa lquida de alta resolucin (HPLC):Identificacin y cuantificacin Alta selectividad Ms caros que los espectrofotomtricosAbsorbancia a 510 nm
0.4
2
4
HPLC-DAD0.2
1 3
0.0 0 5 10 15 20 25 30
Tiempo de retencin (min)
1 = Delfinidina 3-glucsido 2 = Delfinidina 3-rutinsido 3 = Cianidina 3-glucsido 4 = Cianidina 3-rutinsido
HPLC-DAD-MS
Mtodos de deteccin de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia
Mtodos por cromatografa lquida de alta resolucin (HPLC): Conceptos bsicos de cromatografaPermite la separacin, identificacin y determinacin de cada uno de los componentes de una mezcla compleja. compleja. Se utiliza una fase mvil (mezcla de disolventes) y una fase estacionaria (relleno de columna). columna). La muestra se desplaza con una fase mvil (lquido). Esta fase mvil se hace (lquido). pasar a travs de una fase estacionaria (columna)
Mtodos de deteccin de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia
Mtodos por cromatografa lquida de alta resolucin (HPLC):
800Compounds Urolithin C Isourolithin A Urolithin A Urolithin B
Rt [M-H](min) (m/z) 32.8 243 38.7 227 39.3 227 47.5 211
MS2 Absorbance spectrum (m/z) (nm) 215, 199, 171 260, 305, 340 199, 183, 159 255, 300, 329 Urolithin A 199, 183, 159 280, 305, 355 167 275, 300, 335
600
[M-H]-, negatively charged molecular ions; MS2, daughter ions produced from [M-H]fragmentation.
mAU
400
200
0 240
260
280
300
320
340
360
380
400
Wavelength (nm)