Category Archive Innovación y Tecnología

PorCIAJ

Cereales como fuente de proteínas y péptidos bioactivos

Dr. Luis Alfonso Mojica Contreras, Tecnología Alimentaria CIATEJ

Los cereales son los cultivos más importantes en el mundo, y una fuente importante de proteína en la dieta de los seres humanos. De acuerdo a la FAO, en 2016 la producción anual de cereales superó los 2600 millones de toneladas. Alrededor del 70% de la producción se concentró en maíz, trigo y arroz. Otros cereales incluyen cebada, sorgo, mijo, avena y centeno. Los granos de cereales contienen los macronutrientes (proteínas, grasas y carbohidratos) y también son fuente importante de minerales, vitaminas y otros micronutrientes esenciales para la salud humana. Estudios epidemiológicos han demostrado que el consumo regular de alimentos basados ​​en cereales de grano entero está asociado con la reducción de los riesgos de diversos tipos de enfermedades crónicas degenerativas. Dichos estudios han demostrado que los cereales de grano entero tienen una ventaja considerable sobre los productos elaborados con harinas refinadas en la prevención y el manejo de las enfermedades relacionadas con la dieta, pues muchos de los componentes promotores de la salud de los granos de cereales intactos se degradan durante el proceso de refinado.

Además de los carbohidratos, otro componente importante de los cereales es la proteína. Los cereales contienen relativamente menor cantidad de proteína en comparación con las semillas de leguminosas, con un promedio de aproximadamente entre 10-12% de peso seco. Sin embargo, las proteínas de los cereales presentan importantes aplicaciones tecnológicas durante el procesamiento de alimentos, tal es el caso del gluten en productos de panificación. Por otra parte, algunas proteínas tienen cierto potencial biológico o son fuente de péptidos bioactivos, no obstante, es importante diferenciar entre los péptidos que se encuentran naturalmente en los alimentos como moléculas independientes, y los péptidos obtenidos por hidrólisis de una proteína precursora que forman parte de la secuencia de dicha proteína. Estos últimos se generan como resultado de procesos proteolíticos que ocurren durante la digestión in vivo de proteínas o como resultado de su procesamiento (fermentación, autolisis, digestión in vitro, etc.). El potencial biológico de los péptidos depende de su tamaño, y secuencia de amino ácidos. Además, dichos péptidos deben ser resistentes a proteasas digestivas y peptidasas, para poder conservar su actividad biológica después de la digestión gastrointestinal.

Específicamente, péptidos generados a partir de proteína de cereales tienen potencial de ejercer beneficios que promueven la salud. El potencial bio-funcional de estas moléculas es adicional a su aporte nutricional, por lo que presentan un beneficio significativo a la salud, pues permiten reducir el riesgo de sufrir alguna enfermedad. Se han descrito péptidos de diferentes proteínas de cereales con beneficios a la salud. Por ejemplo, cebada (antihipertensivo), maíz (antihipertensivo, anticancerígeno, antioxidante), avena (antihipertensivo), arroz (antioxidante, anticancerígeno, antihipertensivo, antiinflamatorio), centeno (antioxidante), trigo (antihipertensivo, antioxidante, inmunomodulador), entre otros.

La incorporación de péptidos bioactivos en la dieta a través de alimentos funcionales es una interesante alternativa a la administración de fármacos sintéticos. Con respecto a los mecanismos de acción, en algunos casos el péptido se une selectivamente a su objetivo molecular y en general, el riesgo de generación de metabolitos tóxicos es bajo. En la actualidad, la utilización de péptidos de origen dietario con fines nutracéuticos no es común, principalmente por la falta de conocimiento sobre su mecanismo de acción. El uso de modelos para evaluar cuantitativamente interacciones estructura-actividad puede ayudar a generar conocimiento sobre el potencial bioactivo de los péptidos. Otros retos a superar están relacionados con la estabilidad, la administración y la biodisponibilidad de péptidos bioactivos. Por otra parte, es importante definir el sitio de acción de estos compuestos, ya sea que su efecto se ejerza directamente en el intestino, exclusivamente después de su absorción y transporte a través del torrente sanguíneo, o modifique la microflora intestinal. Asimismo, en la búsqueda de nuevas proteínas y péptidos con actividades biológicas, la bioinformática constituye una herramienta importante. De hecho, esta herramienta permite predecir la relación estructura-función de proteínas, así como la identificación de dominios proteicos, la simulación de procesos proteolíticos y la predicción de interacciones químicas de péptidos con enzimas u otros marcadores biológicos de enfermedades de interés. La producción de péptidos bioactivos a partir de proteína de semillas, como los cereales, ofrece una fuente atractiva y económica de moléculas con potencial biológico, que se pueden utilizar en la prevención o el tratamiento de enfermedades no transmisible mediante su incorporación como ingredientes funcionales en alimentos.

 

Referencias

Garcıa et al., Talanta 106 (2013) 328–349; Maestri et al., Journal of Proteomics 147 (2016) 140–155; Taylor et al., Journal of Cereal Science 67 (2016) 22e34; Shewr, P. Journal of Cereal Science 46 (2007) 239–250; Topping D. Journal of Cereal Science 46 (2007) 220–229; FAO, 2017.

 

PorAlvaro Llamas

El chile, tradición Mexicana que favorece la salud

QFB Julisa Edith López Ramírez

El chile (Capsicum), es originario de América y en nuestro país se produce la mayor cantidad de variedades, algunas ya domesticadas como: poblano (C. annuum var. annuum), serrano, jalapeño, pimiento, piquín (C. annuum L.), pimiento morrón (C. annum L. var. Longum), habanero (C. chinense), manzano (C. pubescens), campana (C. baccatum var pendulum), semi-domesticadas como tabasco (C. frutescens), piquín (C. annuum var. aviculare) y silvestres como: chilpetin (C. annuum var. glabriusculum); estas últimas se encuentran principalmente en las regiones tropicales y subtropicales.

El cultivo del chile tiene una elevada participación en el valor de la producción agrícola nacional, generando ingresos para los productores y siendo una importante fuente de empleos, ya que por cada hectárea sembrada se emplean aproximadamente entre 150 y 160 jornales y de acuerdo a información del SIAP, SAGARPA, en 2015 fueron 153,565.06 ha.

El chile habanero, C. chinense Jacq producido en la península de Yucatán, cuenta ya con los beneficios de una declaratoria de protección por denominación de origen y otros chiles, como el serrano, jalapeño y yahualica, están trabajando para obtener también su denominación.

El chile como ingrediente, ayuda en la obtención de diferentes sabores para satisfacer una gran variedad de gustos. Es un condimento básico en los platillos típicos mexicanos, como moles, salsas, adobos y dulces, también se utiliza como materia prima para elaborar colorantes, champús, cremas y atomizadores para defensa personal.

Tradicionalmente en diversas culturas el chile se utiliza como estimulante del apetito, cardiotónico, rubefaciente para artritis, carminativo, anti-hipertensivo y anti cancerígeno, estas propiedades se atribuyen a que contiene compuestos bioactivos, es decir, tienen la capacidad de contrarrestar efectos dañinos para la salud, actuando como preventivos o incluso curativos. La presencia y cantidad de estos bioactivos está en función de la variedad, grado de madurez, región de procedencia, temporada de cosecha, entre otros factores.

En general, el chile tiene un importante aporte a la salud ya que contiene vitamina C (ácido ascórbico), contribuye a la síntesis de colágeno, es antioxidante celular, es un cofactor en las reacciones de hidroxilación, su ausencia es causa de mielopatia degenerativa. Los carotenoides que contiene el chile, son: carotenos (capsantina y capsorubina) responsables de la coloración rojiza y xantofilas (zeaxantina, luteína, β-criptoxantina, α y β-caroteno), responsables de la coloración amarilla. Los cuales actúan como precursores de vitamina A, como antioxidantes, como protectores contra la degeneración muscular del ojo. Aunado a los carotenoides, el chile también contiene polifenoles y flavonoides que presentan actividad antioxidante y antitumoral, actuando como supresor de genes e incrementa la actividad antioxidante en intestino. Contiene también ácidos grasos de cadena corta (ácido acético, ácido propanóico, ácido butírico, etc.), que ayudan al metabolismo de los carbohidratos.  Los capsaicinoides (capsaicina, dihidrocapsaicina, etc.), son alcaloides de gran importancia para el sabor típico del chile, son los responsables de la pungencia, tienen actividad antimicrobiana antioxidante y efectos anticancerígenos. Los compuestos volátiles (alcoholes, aldehídos y cetonas, compuestos azufrados, ésteres, terpenos, y fenoles) proporcionan el olor característico. Todos estos componentes además de sus beneficios, juegan un papel muy importante en la percepción sensorial del chile, su presencia y concentración, da una identidad propia a cada variedad de chile.  Hoy en día, extractos se utiliza también en aplicaciones farmacéuticas como parches y pomadas anestésicas o antinflamatorias.

Debido a ello, en CIATEJ se han desarrollado diversas metodologías para evaluar, extraer componentes y conservar el chile. Se recurre diferentes procesos como el deshidratado (entero, en hojuelas o molido),  elaboración de encurtidos o salmueras, la elaboración de pastas no fermentadas y fermentadas, estas últimas son las que abordaremos a continuación.

La fermentación de vegetales es normalmente iniciada por especies de bacterias como Leuconostoc mesenteroids, Lactobacillus brevis, Pediococcus cerevisiae, y Lactobacillus plantarum. Esta última se encuentra naturalmente en el chile y es utilizada como probiótico, al igual que Lactobacillus rhamnosus. La fermentación de pastas de chile, con bacterias ácido-lácticas puede durar desde 3 meses hasta 3 años dependiendo de las propiedades a desarrollar y de la preferencia del fabricante. En este proceso,  la adición de cloruro de sodio y de glucosa favorece el desarrollo de las bacterias, reduciendo tiempos de proceso. En la figura 1, se muestra la evolución de la concentración de los capsaicinoides mayoritarios, durante el proceso de fermentación.

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Figura 1.  Evolución de la detección de capsaicina y dihidrocapsaicina durante la fermentación de pasta de chile.

A continuación se mencionan algunos de los compuestos volátiles encontrados en las muestras analizadas:

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Figura 2.  Familias de compuestos volátiles identificados en las pastas analizadas.

PERSPECTIVAS

La mayoría chiles son consumidos en fresco o deshidratados, los que son sometidos a otros procesos de conservación, son enlatados, procesados por altas presiones, radiaciones iónicas o la aplicación de pulsos eléctricos.

Durante ese procesamiento pueden tener cambios indeseables que afecten el contenido y funcionalidad de los compuestos bioactivos, por lo que se hace necesario evaluar estos aspectos una vez obtenidos los productos, considerando el efecto de cada proceso, de tal forma que se asegure que los compuestos bioactivos se mantengan aun después del procesamiento.