Tipos de prebióticos

Los  prebióticos  son,  principalmente,  oligosacáridos  de  diversos  grados  de  polimerización,  aunque  también  se  pueden  considerar  algunos  disacáridos  o  polisacáridos.  

1.2.1.1. Prebióticos  comerciales 

En  Europa  existen  actualmente  cuatro  tipos  de  productos  con  reconocidas  propiedades  prebióticas  establecidos  en  el mercado.  Estos  son:  inulina,  polisacáridos  con  monómeros  de  fructosa  unidos  por  enlaces  β(1→2)  con  una  unidad  inicial  de  glucosa,  enlazados  de  forma  linear,  ramificada  o  cíclica;    fructooligosacáridos  (FOS),  obtenidos  por  hidrólisis  enzimática  de  la  inulina  o  sintetizados  con  β‐ fructofuronosidasas usando como substrato sacarosa y compuestos como la 1‐kestosa,  1‐nistosa y 1‐β‐fructofuranosil‐nistosa; lactulosa (Gal‐β(1→4)‐Fru), disacárido sintético  obtenido  a  través  de  la  isomerización  de  la  lactosa  y    galactooligosacáridos  (GOS),  mezclas  complejas  de  oligosacáridos  basados  en  unidades  de  galactosil‐galactosas  y  galactosil‐glucosas,  producidos  mediante  transgalactosilación  de  la  lactosa,  usando 

como  catalizador  β‐galactosidasas  de  diferentes  orígenes  biológicos  (Collins  y  col.,  2008, Gosling y col., 2010, Olano y col., 2009, Rastall, 2010, Roberfroid y col., 2010).  

Sin  embargo,  recientemente  la  Autoridad  Europea  de  Seguridad  Alimentaria  (EFSA)  en  su  evaluación  sobre  las  propiedades  prebióticas  de  estos  carbohidratos  ha  concluido  que  no  existe  una  relación  causa‐efecto  entre  el  consumo  de  estos  ingredientes y el efecto fisiológico beneficioso relacionado con el aumento del número  de microorganismos gastrointestinales y la disminución de patógenos (Artículo 13 (1)  de Regulación (EC) Nº 1924/20061). Únicamente a la lactulosa se le han reconocido sus 

propiedades  para  regular  el  tiempo  de  tránsito  intestinal 

(http://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pub/1806.htm).  Por  el  contrario,  Japón  posee  una legislación más abierta en este campo, de forma que en su mercado se encuentran  disponibles éstos y otros oligosacáridos con reconocidas propiedades prebióticas, tales  como  xilooligosacáridos,  compuestos  por  monómeros  de  xilosa  unidos  a  través  de  enlaces  tipo  β(1→4),  oligosacáridos  procedentes  de  soja,  cuyos  principales 

componentes  son  rafinosa  y  estaquiosa,  isomaltooligosacáridos  y 

gentiooligosacáridos  formados  por  monómeros  de  glucosa  y  enlazados  via  α(1→6)  y  β(1→6),  respectivamente,  y  lactosacarosa,  trisacárido  no  reductor  (Gal‐  β(1→4)‐Glc‐ β(1→2)‐Fru)  sintetizado  enzimáticamente  usando  sacarosa  y    β‐fructosidasas.  Existen  también algunos polisacáridos como almidones resistentes y polidextrosas a los que se  les atribuyen ciertas propiedades prebióticas. 

 Galactooligosacáridos (GOS) 

Actualmente existen numerosos GOS sintetizados a partir de lactosa mediante  β‐galactosidasas  procedentes  de  Aspergillus  oryzae,  Aspergillus  niger,  Aspergillus 

aculeatus,  Bacillus  circulans,  Kluyveromyces  lactis,  Kluyveromyces  fragilis,  Streptococcus  thermophilus,  Escherichia  coli,  Lactobacillus  spp,  Bifidobacteria  spp,  Sulfolobus  solfataricus,  Pyrococcys  furiosus,  entre  otros  (Gosling  y  col.,  2010,  Rastall, 

10 (transgalactosilación intramolecular) (transgalactosilación intermolecular) (hidrólisis) (hidrólisis reversa) Enzima Galactosa

El  proceso  de  obtención  de  GOS  usando  β‐galactosidasas  se  basa  en  una  cinética  enzimática,  donde  la  transgalactosilación  y  la  hidrólisis  entran  en  competencia, estando esta última más favorecida termodinámicamente (Torres y col.,  2010,  Tzortzis  y  col.,  2009).  El  proceso  de  transgalactosilación  se  basa  en  dos  mecanismos  moleculares,  uno  intramolecular,  donde  directamente  la  galactosilación  se lleva a cabo en los residuos de glucosa, y otra intermolecular, mediante el cual los  residuos de galactosa se unen a otros similares permitiendo el aumento en el grado de  polimerización de estos compuestos (Figura 1.2).  

Investigaciones  recientes  demuestran  que  el  rendimiento  de  los  diferentes  oligosacáridos presentes en las mezclas de GOS varía dependiendo del origen biológico  de la enzima y de las condiciones de reacción. Por ejemplo, el Oligomate 55® (Yakult,  Japón),  obtenido  a  partir  de  β‐galactosidasas  procedentes  de  A.  oryzae  y  S. 

thermophilus  (Crittenden  y  col.,  1996)  predominantemente  contiene  enlaces  β(1‐6), 

mientras  que  el  Vivinal‐GOS®  (Borculo‐Domo,  Holanda)  sintetizado  con  enzimas  procedentes de Bacillus circulans contiene principalmente enlaces β(1‐4), y en el caso  de  BiMuno®  (Clasado,  Reino  Unido),  cuyas  β‐galactosidasas  son  reproducidas  por 

Bifidobacterium  bifidum,  contiene  una  mezcla  de  enlaces  β(1‐6),  β(1‐4)  y  β(1‐3) 

(Depeint  y  col.,  2008,  Tzortzis  y  col.,  2005).  Es  conocido  que  la  estructura  de  los  oligosacáridos  prebióticos  puede  afectar  a  sus  propiedades  biológicas,  tal  como  se  explicará en la sección 1.2.3.             Figura 1.2. Esquema de galactosilación enzimática a partir de lactosa. a, b, c. indican el tipo de  enlace (2, 3, 4, 6; a≠b). X: glucosa; Y: aceptor de galactosa. Adaptado de Torres y col. (2010).   

1.2.1.2. Nuevos prebióticos 

Actualmente  existe  un  gran  interés  en  la  obtención  de  nuevos  productos  con  propiedades  prebióticas.  En  este  sentido  están  emergiendo  nuevos  oligosacáridos  y  algunos  polisacáridos  con  posibles  propiedades  prebióticas  que  requieren  de  más  estudios  para  confirmar  su  utilidad.  Entre  ellos  se  pueden  citar:  glucooligosacáridos  sintetizados  empleando  sacarosa  como  donante  y  distintos  aceptores  (gentiobiosa, 

maltosa,  etc.)  mediante  glicosil‐transferasas  como  altenansacarasas  o 

dextransacarasas  (Côté,  2009,  Côté  y  col.,  2006,  Côté  y  col.,  2009),  oligosacáridos  derivados de pectinas (Olano‐Martin y col., 2002), arabinoxilooligosacáridos (Hughes y  col.,  2007,  Pastell  y  col.,  2009)  y  oligosacáridos  procedentes  de  polisacáridos  de  plantas,  después  de  su  hidrólisis  mediante  glicasas,  como  endogalactanasas  para  producir  arabinogalactooligosacáridos  o  ramnogalacturonasas  para  producir  ramnogalaturooligosacáridos (Rastall y col., 2002, Van Laere y col., 2000). 

Recientemente,  se  han  sintetizado  galactooligosacáridos,  usando        β‐galactosidasas  de  diferentes  orígenes  biológicos  y  empleando  como  sustrato 

lactulosa, en lugar de lactosa (Cardelle‐Cobas, 2009, Martinez‐Villaluenga y col., 2008).  Diferentes estudios in vitro empleando tanto cultivos puros como mezclas de bacterias  procedentes de muestras fecales han descrito las propiedades bifidogénicas de estos  carbohidratos (Cardelle‐Cobas y col., 2011, Cardelle‐Cobas y col., 2009). Sin embargo,  hasta el momento no se ha realizado una caracterización exhaustiva de sus estructuras  químicas  y  sólo  se  ha  descrito  la  presencia  de  dos  trisacáridos  (Gal‐β(1→4)‐Fru‐ β(1→1)‐Gal  y  Gal‐β(1→6)‐Gal‐β(1→4)‐Fru)  en  la  mezcla.  Asimismo,  no  se  han  estudiado sus propiedades bifidogénicas y/o prebióticas así como su digestibilidad en  sistemas in vivo. 

Uno  de  los  objetivos  principales  en  la  obtención  de  nuevos  oligosacáridos  prebióticos es que dichos carbohidratos consigan aumentar su persistencia a través del  intestino grueso, es decir, que lleguen  a las zonas más distales del colon, donde tienen  lugar la mayor parte de las afecciones intestinales (Roberfroid y col., 2010). Para ello,  se  han  intentado  llevar  a  cabo  distintas  estrategias  como  la  obtención  de  oligosacáridos con grados de polimerización relativamente elevados que mantengan el 

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efecto en la flora intestinal pero que se digieran lentamente en el intestino (Rastall y  col.,  2002)  o  la  obtención  selectiva  de  oligosacáridos  con  enlaces  glicosídicos  específicos, aunque hasta el momento este objetivo no se ha alcanzado con éxito.