Caracterización de alimentos funcionales mediante metodologías separativas avanzadas y aplicaciones a tecnología de alimentos

Resumen

En esta memoria se reúnen los resultados obtenidos durante la realización de la tesis doctoral titulada Caracterización de alimentos funcionales mediante metodologías separativas avanzadas y aplicaciones a la tecnología de alimentos. Se ha dividido en una INTRODUCCIÓN, que incluye información acerca de los alimentos funcionales, compuestos bioactivos y compuestos fenólicos como compuestos bioactivos de interés, además de las técnicas separativas y de detección empleadas (CE y HPLC con detección UV, MS, y NMR). A continuación, la sección de PARTE EXPERIMENTAL. RESULTADOS Y DISCUSIÓN se desglosa en cuatro bloques, correspondientes a las cuatro matrices estudiadas: aceite de oliva, miel, nuez y Teucrium polium. En cada uno de ellos se hace una introducción a la matriz estudiada. El BLOQUE I (aceite de oliva) está dividido en 5 capítulos (Capítulos 1-5). El capítulo 1 es un trabajo de revisión bibliográfica donde se recoge una visión amplia y clara acerca de la importancia de los compuestos fenólicos en el aceite de oliva. Se resume su importancia a nivel sensorial, de salud, su poder antioxidante y las metodologías analíticas puestas a punto en los diez años anteriores a su publicación. En el segundo capítulo se describe la puesta a punto de un método para la determinación de los compuestos fenólicos del aceite de oliva mediante CE-UV-Vis. Esta metodología se centra en los compuestos mayoritarios de esta fracción fenólica, llegándose a identificar ocho analitos, cuatro de los cuales (pinoresinol, oleuropeína aglicona, ligustrósido aglicona y ácido elenólico) nunca antes habían sido detectados mediante electroforesis capilar. El método se aplicó a 7 variedades de aceite de oliva virgen extra obteniendo resultados interesantes. De esta forma se demuestra la potencialidad y versatilidad de la CE como alternativa a HPLC para el análisis de esta fracción y su aplicabilidad a diferentes variedades de aceite. El tercer capítulo centra su interés en la misma familia que se estudió en el capítulo 2: los compuestos fenólicos del aceite de oliva. Sin embargo, en este caso se utiliza una metodología electroforética más innovadora empleando únicamente disolventes orgánicos dando lugar a una metodología en medio no acuoso acoplada a detección mediante espectrometría de masas con tiempo de vuelo (NACE-ESI-MS (TOF)). El gran logro de este método es que permite la inyección directa de aceite en el interior del capilar, y que enriqueciendo este aceite en compuestos fenólicos procedentes de una extracción de aceite, permite la identificación de 16 compuestos. El capítulo 4 pone de manifiesto cómo se afecta el contenido fenólico del aceite después de diversos procesos de filtración convencionales (algodón y filtro de papel acompañado de sulfato sódico anhidro), y cómo esto afecta a la estabilidad oxidativa del aceite de oliva y su contenido en agua. El trabajo experimental incluido en este capítulo se desarrolló en la Universidad de Bolonia, Departamento de Ciencia de los Alimentos. Los aceites utilizados fueron aceites provenientes de diferentes regiones de Italia, producidos en años diferentes (por lo que se ve afectado el estado oxidativo), obtenidos mediante tecnologías diferentes y almacenados de forma distinta. El perfil fenólico fue analizado mediante HPLC-DAD-MS, la estabilidad oxidativa medida mediante OSI y el contenido en agua mediante valoración Karl-Fischer. Los resultados llevaron a la conclusión de que a pesar de la disminución del contenido en agua de los aceites, la concentración de fenoles aumentaba tras la filtración, probablemente debido a su mayor afinidad por el disolvente de extracción al encontrarse dentro de una matriz más apolar que en un principio. A pesar de esto la estabilidad oxidativa disminuye después de la filtración, encontrándose explicación en la paradoja polar: los compuestos fenólicos, por su polaridad, tienen mayor actividad en las emulsiones de agua en aceite. El capítulo 5 muestra otra parte del trabajo desarrollado en el Departamento de Ciencia de los Alimentos de la Universidad de Bolonia. En este capítulo se estudia cómo el ataque de la aceituna por la mosca del olivo (Bactrocera oleae) afecta a diversos parámetros químicos del aceite de oliva y al contenido fenólico. Además se trata de evaluar qué parámetro es el mejor para estimar el estado de salud de la aceituna con que se produjo un aceite. Los parámetros estudiados fueron acidez libre e índice de peróxidos (PV), composición en ácidos grasos, índice de estabilidad oxidativa (OSI), determinación del poder antioxidante mediante una técnica electroquímica, y compuestos fenólicos mediante HPLC-DAD-MS. Las muestras de aceite pertenecían a diversas variedades de aceituna, obtenidas mediante procesos tecnológicos diferentes, y con distinto porcentaje de ataque de la mosca, pero todas ellas cultivadas en la misma región (Abruzzo, Italia). Como conclusión se obtuvo que la acidez libre es el parámetro más adecuado para juzgar la calidad de un aceite justo después de su producción ya que no depende de tantos factores externos como el contenido fenólico. El BLOQUE II (miel) está compuesto por 3 capítulos (Capítulos 6-8). El capítulo 6 resume los métodos analíticos descritos para la determinación de los compuestos fenólicos en productos derivados de las abejas (miel y propóleo). La realización del review que compone este capítulo 6 nos dio una idea clara de qué había ya hecho, qué sería interesante hacer y puso de manifiesto la escasez de datos obtenidos mediante CE hasta ese momento. El capítulo 7 describe el desarrollo de un método para la determinación de compuestos fenólicos en miel mediante CE-UV-Vis. En la puesta a punto del método y sobre todo a la hora de realizar la identificación mediante UV aparecen una serie de problemas que dificultan este trabajo. La complejidad de la matriz miel (que da lugar a muchas interferencias), y la universalidad y baja selectividad y sensibilidad de la detección UV-Vis dificultaron en gran medidad la identificación de los compuestos fenólicos. Por ello, y a pesar de los esfuerzos realizados, sólo se identifican 5 compuestos. Con el afán de mejorar los resultados obtenidos en el capítulo anterior, el capítulo 8 muestra el desarrollo de otra metodología para el análisis de la misma familia de compuestos en miel, pero esta vez mediante CE-ESI-MS (IT) de forma que se pudiera adquirir información estructural de los compuestos objeto de estudio. En el momento de su publicación era la primera vez que se emplaba la espectrometría de masas acoplada a CE para este tipo de análisis. La nueva metodología permite un análisis rápido en el que se llegan a detectar 13 compuestos, de los que se identifican 9. El BLOQUE III (nuez) consta de un capítulo (Capítulo 9). En el capítulo 9 se pone de manifiesto la potencialidad de la CE acoplada a MS (TOF) para la caracterización de la fracción fenólica de la nuez, una de las matrices de origen vegetal que se ha descrito que contiene mayor cantidad de compuestos fenólicos. Esta metodología arroja muy buenos resultados, los análisis son muy rápidos (menos de 15 min), es capaz de identificar y cuantificar 11 compuestos y se ha llegado a la identificación de un nuevo compuesto nunca antes determinado en nuez (ácido 8-hidroxi-2,7-dimetil-2,4-decadien-1,10-dioico 6-O-ß-D-glucopiranosilester). Para la identificación, además de los datos de masa exacta proporcionados por ESI-MS (TOF), se realizaron experimentos de MS/MS mediante ESI-MS (IT). Esta metodología se aplicó al analisis de tres variedades diferentes de nuez demostrándose su capacidad para la caracterización de la fracción fenólica en diversas variedades de nuez. El BLOQUE IV (Teucrium polium) lo constituye un capítulo (Capítulo 10). En el capítulo 10 se describe el desarrollo de una metodología para la caracterización de la fracción fenólica de una planta medicinal denominada Teucrium polium conocida comunmente como zamarrilla. Esta metodologia se llevó a cabo mediante HPLC acoplada en línea a un módulo de extracción en fase sólida, donde se recogían las fracciones separadas por HPLC y que posteriormente se transferían a un detector NMR también acoplado en línea. Esta instrumentación posee un alto potencial ya que permite obtener información estructural precisa de los compuestos bajo estudio llegándose a la correcta identificación de cada uno de ellos. Por último se recoge un anexo acerca del la aplicación de LC-SPE-NMR a la determinación de la fracción fenólica del aceite de oliva. Este anexo no se muestra como capítulo ya que el trabajo no ha sido aún concluído, pero al haberse llevado a cabo durante el preiodo de tesis, se ha incluído un resumen del trabajo realizado y de las perspectivas futuras.