UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS HUMANAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
TESIS
PRESENTADA POR:
Bach. ORE MALLMA, ROSARIO PILAR
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE
INGENIERA AGROINDUSTRIAL
JUNÍN- PERÚ 2019
“CAPACIDAD ANTIOXIDANTE Y POLIFENOLES DEL YOGUS CON ESTEVIA (Stevia rebaudiana), CHÍA (Salvia
hispánica) Y ANTOCIANINAS DE LA MASHUA
(Tropaeolum tuberosum)”
i
ASESOR:
M.Sc. FISHER HUARACA MEZA
CO- ASESOR:
ING. EDSON JULCA MARCELO
ii
DEDICATORIA
Dedicada a mis padres Luis e Isabela por ser el ejemplo de lucha, persistencia y por haberme dado sus consejos y apoyo incondicional.
A mis hermanos Nurian, Kathlein, Jessica y José por brindarme su apoyo en todo momento.
A mis sobrinos Jasmin, Leonel, Ariadne por alegrarme los días.
Rosario
iii
AGRADECIMIENTOS
Mi más sincero agradecimiento:
A Dios, por brindarme vida y salud, sin él en la vida ningún logro sería posible.
A la Universidad Nacional del Centro del Perú, mi alma mater, forjándome como profesional de calidad, humanista, científica y tecnológica.
A la Dra. Clara Espinoza encargada del Laboratorio de Investigación de la Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias, por brindarme la confianza para hacer uso de las instalaciones que están a su cargo y por las recomendaciones brindadas.
Al Ing. Edson Julca Marcelo, encargado de los talleres de producción de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Humanas, por brindarme la confianza del uso de la instalación a su cargo para la ejecución de trabajo, además de su apoyo y recomendaciones brindadas.
Al M.Sc. Fisher Huaraca Meza, asesor de este trabajo de investigación y encargado del Laboratorio de Investigación de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Humanas; por el apoyo brindado en el direccionamiento del presente trabajo y brindarme la confianza para el uso de la instalación a su cargo.
A los catedráticos de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Humanas, por brindarme sus conocimientos y orientarme durante estos cinco años de vida universitaria.
A mi familia por la paciencia, amor, comprensión y el apoyo incondicional durante mi carrera profesional.
A mis amigos por el cariño demostrado, por compartir la etapa universitaria con mucha alegría y por el apoyo en diversos momentos durante la ejecución de este trabajo de tesis.
iv
RESUMEN
La finalidad de este trabajo de investigación es determinar la capacidad antioxidante y polifenoles del yogur con estevia (Stevia rebaudiana), chía (Salvia hispánica) y antocianinas de la mashua (Tropaeolum tuberosum), para lo cual se obtuvo mashua variedad negra procedente de la Provincia de Huancayo la que paso por operaciones como: selección, clasificación, lavado, desinfección, trozado, extracción, filtración, centrifugación, homogenizado con 5% de maltodextrina, secado por atomización con un mini spray dryer B290 a una T° de entrada de 120°C; obteniendo en contenido de antocianinas de 217,23 mg de antocianinas/100 g de polvo. En la preparación del yogur se tuvo seis tratamientos; T1: estevia (0,1%), chía (0,5%) y antocianina de mashua (0,1); T2: estevia (0,1%), chía (0,5%) y antocianina de mashua (0,3%); T3: estevia (0,1%), chía (0,5%) y antocianina de mashua (0,5%);
T4: estevia (0,1%), chía (0,5%) y antocianina de mashua (0,7%); T5: estevia (0,1%), chía (0,5%) y antocianina de mashua (0,9%); T6: estevia (0,1%), chía (0,5%) y antocianina de mashua (1,1 %). Posteriormente se determinó la Capacidad Antioxidante (CA) con el método DPPH y Polifenoles (PF) con el método Folin Ciocalteu; resultando el T6 con mayor CA y PF con 3.985 μmol Trolox Eq/mL y 6.012 mg ácido gálico/1L respectivamente. Estos resultados se deben a que el T6 a diferencia de los demás tratamientos tiene una mayor concentración de antocianina de mashua, además estos valores fueron en descenso al pasar los 12 días de evaluación.
Palabras claves: Capacidad antioxidante, polifenoles, yogur, antocianinas, mashua
v
ABSTRACT
The purpose of this research work is to determine the antioxidant and polyphenol capacity of yogurt with stevia (Stevia rebaudiana), chia (Salvia hispánica) and anthocyanins of mashua (Tropaeolum tuberosum), for which black variety mashua was obtained from the Province from Huancayo, which went through operations such as: selection, classification, washing, disinfection, chopping, extraction, filtration, centrifugation, homogenized with 5%
maltodextrin, spray dried with a B290 mini spray dryer at an input T ° of 120 ° C; obtaining anthocyanin content of 217.23 mg of anthocyanins / 100 g of powder. In the preparation of yogurt there were six treatments; T1: stevia (0.1%), chia (0.5%) and anthocyanin from mashua (0.1); T2: stevia (0.1%), chia (0.5%) and anthocyanin from mashua (0.3%); T3: stevia (0.1%), chia (0.5%) and anthocyanin from mashua (0.5%); T4: stevia (0.1%), chia (0.5%) and anthocyanin from mashua (0.7%); T5: stevia (0.1%), chia (0.5%) and anthocyanin from mashua (0.9%); T6: stevia (0.1%), chia (0.5%) and anthocyanin from mashua (1.1%). Subsequently, the Antioxidant Capacity (CA) was determined with the DPPH method and Polyphenols (PF) with the Folin Ciocalteu method; resulting in T6 with higher CA and PF with 3.985 μmol Trolox Eq / mL and 6.012 mg gallic acid / 1L respectively. These results are due to the fact that T6, unlike the other treatments, has a higher concentration of anthocyanin than mashua, in addition these values were decreasing after the 12 days of evaluation.
Keywords: Antioxidant capacity, polyphenols, yogurt, anthocyanins, mashua
vi
ÍNDICE DE CONTENIDOS
ASESOR... i
DEDICATORIA... ii
AGRADECIMIENTOS ... iii
RESUMEN ... iv
ABSTRACT ... v
ÍNDICE DE CONTENIDOS ... vi
ÍNDICE DE TABLAS ... x
ÍNDICE DE FIGURAS ... xii
INTRODUCCIÓN ... 13
CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO 1.1. Determinación del problema ... 15
1.2. Formulación del problema ... 16
1.3. Objetivos de investigación ... 16
1.3.1. Objetivo general. ... 16
1.3.2. Objetivos específicos. ... 16
1.4. Justificación e importancia ... 16
1.5. Delimitación del trabajo de investigación ... 18
1.5.1. Delimitación espacial. ... 18
1.5.2. Delimitación metodológica. ... 18
1.5.3. Delimitación temporal. ... 18
1.6. Hipótesis de investigación ... 19
1.7. Variables ... 19
1.7.1. Variable independiente. ... 19
vii
1.7.2. Variable dependiente ... 19
CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 2.1. Antecedentes de la investigación ... 20
2.2. Bases teóricas ... 23
2.2.1. Capacidad antioxidante. ... 23
2.2.2. Polifenoles. ... 32
2.2.3. Yogur. ... 37
2.2.4. La Mashua (Tropaeolum tuberosum Ruiz y Pavon). ... 53
2.2.5. Estevia (Stevia rebaudiana). ... 61
2.2.6. Chía. ... 66
2.3. Operacionalización de variables ... 68
CAPITULO III METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN 3.1. Ubicación territorial del experimento ... 70
3.2. Materia prima ... 70
3.3. Materiales, equipos y reactivos ... 70
3.3.1. Revisión bibliográfica ... 70
3.3.2. Equipos de experimentación. ... 70
3.3.2.1. Materiales. ... 70
3.3.2.2. Equipos. ... 71
3.3.2.3. Reactivos. ... 72
3.3.3. Recolección de datos. ... 72
3.3.4. Procesamiento de información. ... 72
3.4. Tipo de investigación ... 72
viii
3.5. Nivel de investigación ... 73
3.6. Metodología experimental ... 73
3.6.1. Obtención de la antocianina de la mashua. ... 73
3.6.1.1. Extracción del colorante. ... 73
3.6.1.2. Secado mediante la atomización ... 73
3.6.2. Elaboración de yogur con estevia, chía y antocianinas de mashua ... 74
3.6.3. Determinación de la capacidad antioxidante ... 75
3.6.4. Determinación de polifenoles totales ... 75
3.7. Diseño de investigación ... 76
3.7.1. Diseño experimental ... 76
3.8. Población y muestra ... 76
3.8.1. Población ... 76
3.8.2. Muestra... 77
3.9. Técnicas, instrumentos y procedimientos de recolección de información o datos ... 77
3.10. Técnicas de procesamiento de información o datos ... 77
3.10.1. Análisis estadístico de los datos. ... 77
CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN 4.1. Extracción de antocianinas de mashua mediante secado por aspersión ... 78
4.2. Elaboración de yogur con adición de estevia, chía y antocianina de la mashua ... 78
4.3. Capacidad antioxidante del yogur con estevia, chía y antocianinas de la mashua ... 80
4.4. Contenido de polifenoles del yogur con adición de estevia, chía y antocianina de mashua ... 82
CAPITULO IV ... 86
DISCUSIONES ... 86
ix
5.1. Extracción de antocianinas de mashua mediante secado por atomizado ... 86
5.2. Elaboración de yogur con adición de estevia, chía y antocianina de la mashua ... 86
5.3. Capacidad antioxidante del yogur con antocianina de la mashua... 87
5.4. Contenido de polifenoles del yogur con adición de estevia, chía y antocianina de mashua ... 87
CONCLUSIONES ... 89
RECOMENDACIONES ... 91
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 92
ANEXO ... 106
a) Obtención de antocianinas ... 106
b) Elaboración de yogur ... 108
c) Prácticas de espectofotometría (capacidad antioxidante y polifenoles) ... 110
x
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Características de los antioxidantes naturales y sintéticos ... 27
Tabla 2. Clasificación del yogur... 38
Tabla 3. Carbohidratos presentes en la leche (g/l) ... 40
Tabla 4. Composición de los lípidos de la leche ... 42
Tabla 5. Composición mineral y contenido de ácido cítrico de diversas leches ... 46
Tabla 6. Composición de vitaminas en diferentes tipos de leche ... 48
Tabla 7. Defectos de los cultivos... 49
Tabla 8. Composición química de la mashua (100 g porción comestible)... 55
Tabla 9. Aminoácido de la mashua (Los resultados se expresan en g / 16gN2) ... 56
Tabla 10. Capacidad antioxidante de 30 genotipos de mashua obtenidos por el método del DPPH ... 58
Tabla 11. Glucósidos dulces en las hojas de Estevia ... 64
Tabla 12. Composición química de semillas de chía (g/100 g)... 67
Tabla 13. Cuadro de operacionalización de variables ... 69
Tabla 14. Diseño experimental de la investigación ... 76
Tabla 15. Resultados de extracción de antocianina ... 78
Tabla 16. Control de calidad de la leche ... 78
Tabla 17. Capacidad antioxidante y captación de radicales libres del yogur con estevia, chía y antocianinas de la mashua ... 80
Tabla 18. Prueba de normalidad de Shapiro – Wilk para la capacidad antioxidante ... 80
Tabla 19. ANOVA de la capacidad antioxidante del yogur ... 81
Tabla 20. Comparación de medias de Tukey de la capacidad antioxidante por tratamiento ... 82
Tabla 21. Resultados de polifenoles totales del yogur con estevia, chía y antocianinas de la mashua ... 82
xi
Tabla 22. Prueba de normalidad de Shapiro – Wilk para los polifenoles ... 83 Tabla 23. ANOVA del contenido de polifenoles del yogur ... 83 Tabla 24. Comparación de medias de Tukey polifenoles por tratamiento ... 84
xii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Clasificación y subclasificación de antioxidantes que se encuentran en fuentes
naturales ... 26
Figura 2. Clasificación de polifenoles vegetales y clases polifenólicas ... 35
Figura 3. Núcleo estructural de los principales grupos de polifenoles ... 36
Figura 4. Flujograma para la elaboración del yogur ... 52
Figura 5. ANVA de Diseño de Bloques Completamente al Azar ... 77
Figura 6. Balance de materia ... 79
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INTRODUCCIÓN
Se ha ido incrementando la importancia por mantener una buena salud mediante una alimentación adecuada, por lo que las personas optan por consumir alimentos funcionales, que aporten beneficios a nuestro organismo. Por lo que existe una gran preocupación en la gran mayoría de países, razón por la que ha iniciado el cambio en “el uso de colorantes artificiales por colorantes naturales” (Lizárraga, 2019, p. 8), el uso de colorantes naturales además puede traer beneficios como es el caso de la antocianina de la mashua.
La mashua aparte de contar con antocianinas que cumplen la función de antioxidantes, también está compuesta por glúcidos, proteínas, vitamina C, y otros bioelementos;
convirtiéndola en un alimento de elevado valor nutritivo, pero en el Perú son subutilizadas y tiene escasa demanda en el mercado (Manrique et al., 2013).
Las antocianinas es el conjunto más resaltante dentro de los biocomponentes solubles en el agua, que su adición imparte color, pero sobre todo propiedades antioxidantes beneficiosas para la salud, sin efectos contradictorias ya demostrado por años en su consumo; además que es fácil de incorporarse a los alimentos acuosos ya que son hidrosolubles (Markakis & Jurd, 2009).
Dentro de este nuevo grupo de pigmentos naturales con actividad antioxidante se encuentra la mashua morada, un tubérculo de piel y pulpa pigmentada; la cual es aplicada al yogur, convirtiéndolo en un alimento funcional con elevada capacidad antioxidante, por su contenido de antocianinas, haciendo de este un alimento sano y natural, que se complementa con las grandes propiedades de la estevia y la semilla de chía.
A pesar de la importancia que se le ha dado a lo natural, en nuestro país la industria de los colorantes naturales aun no llega a un desarrollo considerable desaprovechando la gran biodiversidad con la que cuenta nuestro país. Por lo que se decide el desarrollo de este proyecto de investigación (Brand-Williams et al., 1995).
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Por otro lado, se ha empleado la estevia, un endulzante natural que se emplea para sustituir al azúcar en una centésima parte pues su poder edulcorante es 300 veces el dulzor del azúcar además de no contener calorías. La estevia contiene compuestos fenólicos, lo que le brinda una elevada cantidad de antioxidantes y es utilizada como anticarcinogénico; además de tener propiedades como antibacteriano, anticonceptivo y diurético (Salvador-Reyes et al., 2014).
Finalmente, también se ha añadido al yogurt la chía, una semilla con elevado contenido de proteínas (aminoácidos), vitaminas, minerales, fibra y ácidos grasos como el -3; nutrientes indispensables para el buen funcionamiento celular, además de la prevención de enfermedades crónico-degenerativas como las cardiovasculares o el cáncer (Carrillo-Gómez et al., 2017). Esta semilla se destaca por la gran cantidad de compuestos de alta actividad antioxidante (principalmente flavonoides) hace que resulte un aporte dietario y terapéutico, estos sirven para protegerse de inflamaciones, enfermedad cardiovascular, tumoraciones, radicales libres y virus (Fortino et al., 2016).
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CAPITULO I
PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO
1.1. Determinación del problema
Recientemente las personas desean consumir alimentos procesados de fácil acceso, sin preocuparse del valor nutricional, y mucho menos si los componentes que pueda contener este alimento pueden ser dañinos para su salud. Los pocos consumidores que leen la parte informativa de la etiqueta de un producto, encuentran compuestos que desconocen y por falta de interés en indagar sobre estos compuestos, se disponen a consumirlos, ignorando lo consumido. Por otro lado, se ha visto la falta de veracidad de parte de las empresas en su información y denominación en la etiqueta de los productos, engañando a los consumidores con la verdadera composición de sus productos (Sánchez, 2013).
Según el código alimentario, las empresas deben de informar en las etiquetas la composición del producto, así como indicar si cada ingrediente utilizado es dañino para la salud;
para que posteriormente sea decisión del cliente consumir ese producto y consciente de lo que va a consumir (P. A. Ortiz, 2019).
Según la OMS (Organización Mundial de Salud) en el año 2011 dio un reporte sobre enfermedades no transmisibles donde calcula que en el Perú las ENTs son la causa del 60% de muertes, toda esta va en relación a una alimentación insana. Pero además se sabe que todas estas enfermedades se dan también por la falta de consumo de antioxidantes. Los yogures comerciales deben aportar los antioxidantes por la adición de frutos que son ricos en antioxidantes, pero como la mayoría solo utiliza aditivos, como, colorantes, saborizantes; no le dan el valor nutritivo esperado al yogur.
Durante los últimos años se han venido explorando nuevos pigmentos con elevada actividad antioxidante, como por ejemplo la mashua (Tropaeolum tuberosum Ruiz & Pavón) de la accesión morada, cuyo “extracto etanólico aplicado al yogur natural permite elaborar un
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alimento funcional de color morado con alta actividad antioxidante; convirtiéndose en una alternativa sana y natural para quienes están dejando de lado los alimentos con colorantes sintéticos” (Inostroza et al., 2015, p. 84). Además, se debe resaltar que el valor nutricional del yogur se incrementa al adicionar la chía y la estevia, pues la mashua tiene un alto valor nutricional además que tiene un alto contenido en compuestos fenólicos antioxidantes;
considerándolo así un alimento funcional que tiene muchos efectos beneficiosos para la salud.
1.2. Formulación del problema
¿Cuál es la capacidad antioxidante y el contenido de polifenoles en el yogur con adición de estevia, chía y antocianinas de mashua?
1.3. Objetivos de investigación 1.3.1. Objetivo general.
Determinar la capacidad antioxidante y polifenoles del yogur con estevia, chía y antocianina de la mashua.
1.3.2. Objetivos específicos.
Extraer antocianina de la mashua mediante el secado por atomización.
Elaborar yogur con adición de estevia, chía y antocianina de la mashua.
Determinar la capacidad antioxidante del yogur con adición de estevia, chía y antocianina de la mashua.
Determinar el contenido de polifenoles del yogur con adición de estevia, chía y antocianina de mashua.
1.4. Justificación e importancia
De acuerdo con un estudio realizado por Bernabé-Ortiz y Carrillo-Larco (2020) concluyeron que entre los años “2003 al 2016, la proporción de muertes debido a enfermedades no transmisibles se incrementó en el Perú” (p. 258) pues pasó de un 63,9% a 83,6%, además se
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evidenció que estas mayormente van relacionadas a una alimentación insana y la falta de consumo de antioxidantes naturales.
La antocianina es un factor importante en la industria alimentaria, ya que es uno de los colorantes utilizados por su actividad antioxidante, pero aun con propiedades fisicoquímicas por mejorar (baja solubilidad y alta viscosidad). La transformación usada mayormente para añadir a otros alimentos es la obtención de polvo atomizado y encapsulado con maltodextrina para que tenga una vida útil más larga y para mantener sus propiedades físicas y funcionales (Orellano & Valverde, 2017), debido a que los cultivares de mashua tienen importantes contenidos de “compuestos fenólicos, antocianinas, carotenoides y propiedades antioxidantes, estos cultivares representan una fuente natural de fitoquímicos antioxidantes” (Huaccho, 2016, p. 10).
Por otra parte, estudios recientes, han identificado beneficios para la salud por parte de las semillas de chía debido a su alto contenido de ácidos grasos ω-3 (Zare et al., 2019) y va de acorde con el creciente interés en mantener un estilo de vida humano saludable que ha impulsado trabajos de investigación sobre nuevos alimentos funcionales con características nutricionales y de prevención de enfermedades significativas (Patel, 2015; Porras et al., 2016).
La semilla de chía es un súper alimento emocionante que podría reducir potencialmente los riesgos de enfermedades crónicas como trastornos cardiovasculares, diabetes, enfermedades inflamatorias y trastornos del sistema nervioso debido a sus propiedades funcionales y nutricionales únicas (Muñoz et al., 2013).
Finalmente, varios estudios han destacado los beneficios para la salud prometedores de la estevia contra la diabetes, la obesidad, la hipertensión, el cáncer, la caries dental, el estrés oxidativo y las infecciones microbianas. Además de sus beneficios para la salud, se han discutido las aplicaciones industriales de la estevia, particularmente como alimento e ingrediente alimentario, como sustituto de sacarosa, y como agentes solubilizantes o
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espumantes. También se han destacado enfoques novedosos para mejorar el perfil de sabor de los glicósidos de esteviol. Además, una gran cantidad de evidencia tiende a mostrar que la estevia es segura para el consumo humano (Ahmad et al., 2020).
Desde este punto de vista podemos indicar que el empleo de estos ingredientes en el proceso de elaboración del yogur ha llevado a obtener un alimento funcional con características benéficas para la salud, además de tener la aceptabilidad sensorial que la hace aceptable por los consumidores.
1.5. Delimitación del trabajo de investigación
El trabajo de tesis se ha limitado a los siguientes criterios:
1.5.1. Delimitación espacial.
Para el desarrollo de la tesis se empleó la mashua de variedad negra, que fue adquirido en el mes de abril en el mercado mayorista de la Provincia de Huancayo.
Para llevar a cabo el experimento se efectuó en los laboratorios y talleres de producción de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Humanas de la Universidad Nacional del Centro del Perú sede Junín, la obtención de las antocianinas de la mashua se realizó en los Laboratorios de Investigación de la Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias de la Universidad Nacional del Centro del Perú.
1.5.2. Delimitación metodológica.
Para el desarrollo del trabajo de tesis se emplearon las metodologías adecuadas para la obtención de resultados adecuados, empleándose en la determinación de la capacidad antioxidante la técnica del 2,2-difenil-1-picrylhydrazyl (DPPH), planteado por Brand-Williams et al. (1995) y para la cuantificación de los polifenoles se empleó el método de Folin Ciocalteu.
1.5.3. Delimitación temporal.
La adquisición de la materia prima y la obtención de las antocianinas de mashua se llevó a cabo durante los meses de abril y mayo, temporada en la cual la producción de mashua negra
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es menor. La trasformación y aplicación de métodos se realizó en el mes de junio del 2019. La apreciación y procesamiento de los datos se realizó en el mes de Julio del 2019.
1.6. Hipótesis de investigación
La capacidad antioxidante y polifenoles del yogur con estevia (Stevia rebaudiana), chía (Salvia hispánica) y antocianinas de la mashua (Tropaeolum tuberosum R & P) es de 15,8 ± 0,2 μmol/g PF y 314,12 ± 1,23 mg de ácido gálico/100g PF, respectivamente.
1.7. Variables
1.7.1. Variable independiente.
Concentración de antocianina de mashua: Es la cantidad de antocianina de mashua obtenida por atomización. La antocianina de es utilizada como inhibidora de radicales libres y colorante.
1.7.2. Variable dependiente
Capacidad antioxidante: Es la capacidad de sustancias antioxidantes de inhibir o controlar la oxidación a ciertos sustratos (lípidos, ADN, proteínas).
Polifenoles: Presentes mayormente en plantas, presentan gran capacidad antioxidante que atenúan la oxidación de lipoproteínas y mejora el perfil lipídico.
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CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO
2.1. Antecedentes de la investigación
A continuación, se detalla algunos trabajos de investigación nacionales e internacionales relacionados con el tema, utilizadas en la realización de trabajo presente.
Anuyahong et al. (2020) incorporó de arroz morado rico en antocianinas en yogures, el pigmento del arroz morado es un ingrediente natural con beneficios para la salud debido a sus ricos polifenoles, especialmente antocianinas. Este estudio evaluó el efecto de la suplementación con extracto de arroz (RBE) entre 0,125 y 0,5% (p/p) sobre las propiedades fisicoquímicas y las características sensoriales del yogur. La suplementación con RBE al yogur aumentó significativamente el contenido fenólico total (TPC), cianidin-3-glucósido (C3G), peonidin-3-glucósido (P3G), actividad captadora de radicales DPPH y poder antioxidante reductor férrico (FRAP). Además, el yogur que representa una reducción de la sinéresis y la firmeza, se puede lograr mediante RBE. En la digestión gastrointestinal, el yogur suplementado con RBE resultó en una mayor liberación de TPC, C3G, P3G y FRAP que el control. La adición de 0,125 a 0,25% (p / p) de RBE en el yogur no influyó negativamente en la aceptabilidad general, en comparación con el control. La mayor TPC y actividad antioxidante del yogur suplementado con 0,125-0,25% (p / p) de RBE se observó durante 21 días de almacenamiento refrigerado. Los hallazgos generales sugieren que RBE ofrece un ingrediente natural prometedor para producir yogur novedoso.
Orellano y Valverde (2017) evaluaron las “propiedades físicas, antocianinas y capacidad antioxidante del atomizado de mashua (Tropaeloum tuberosum R & P) encapsulado con maltodextrina” en el que señalan que las siguientes operaciones adecuadas para el secado por atomización son los procesos de selección y clasificación, limpieza, desinfección, trozado, licuado, filtrado, centrifugación y preparación de las soluciones con 5%, 7,5% y 10% de
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maltodextrina, homogenizado, secado a 120, 130 y 140 °C (temperatura de secado de aire) y almacenamiento. A cada tratamiento se analizó sus respectivos análisis, resultando el T1 (120
°C Y 5% de maltodextrina) con mayor contenido de antocianinas monoméricas. 207,723 mg de antocianinas/100g de polvo; y capacidad antioxidante 543,96 umol/TE/g de polvo.
Saavedra y Távara (2017) buscaron “determinar en qué medida el empleo de microencapsulantes tiene un efecto en la retención de la capacidad antioxidante de la mashua (Tropaeolum tuberosum) secada por atomización y liofilización” (p. 16), el trabajo se realizó bajo el diseño de superficie de respuesta y tuvo 17 tratamientos, los resultados indican que la mashua en base húmeda tiene una capacidad antioxidante de 474,86 g Eq.Trolox/g, una humedad de 88,76%, fibra 0,56%, cenizas 0,59%, azúcares reductores 33,64 mg. Asimismo, se concluyó que el estado de maduración de la mashua tuvo influencia directa en el contenido de fenoles totales y por lo tanto en una mayor capacidad antioxidante.
Risco (2015) buscó “elaborar y caracterizar un yogurt funcional a partir de leche de cabra, frutado con mango Kent, edulcorado con stevia, y enriquecido con semillas de chía” (p.
10) para ello se estudiaron cuatro formulaciones compuestas por leche de cabra, pulpa de mango, stevia y chía, siendo T1: 800 ml; 200 ml; 0,35 g/l y 5 g/l; T2: 850 ml; 150 ml; 0,50 g/l y 5 g/l; T3: 900 ml; 100 ml; 0,75 g/l y 5 g/l; T4: 950 ml; 50 ml; 1,0 g/l y 5 g/l respectivamente.
El análisis sensorial fue desarrollado por 15 jueces semi entrenados, obteniendo como resultado que la formulación T4 obtuvo la más alta puntuación seguida por T3, T2 y T1 para los atributos evaluados olor, sabor, textura, color, textura y apariencia general. Además, como resultados del análisis fisicoquímico: acidez 0,92; pH 4,2; proteína 3,92; grasa 1,75; sólidos no grasos 17,11;
carbohidratos 13,59; sólidos totales 18,98; agua 81,02 y valor calórico 65,28 y el análisis microbiológico indica que el producto es apto para el consumo humano.
Inostroza et al. (2015) determino la “actividad antioxidante de Tropaeolum tuberosum Ruiz & Pavón (mashua) y su aplicación como colorante para yogur” (p. 83) empleando como
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colorante el extracto etanólico de la mashua. La capacidad antioxidante fue determinada por los métodos de DPPH y ABTS, mientras que el contenido de antocianinas fue determinado por el método pH diferencial y el contenido de polifenoles se determinó por el método de Folin- Ciocalteu. Finalmente, el pigmento obtenido y estudiado se adiciono al yogur natural (1,2 mg/100g) siendo semejante en color al yogur comercial de mora. Se termina concluyendo que los pigmentos extraídos de la mashua, posee actividad antioxidante, siendo una opción de colorante que puede ser utilizado en alimentos como el yogur, de acidez intermedia. El contenido de antocianinas y polifenoles de los extractos fueron de “192,63 ± 1,28 mg de cianidina-3-glucósido/100g peso fresco (PF) y de 314,12 ± 1,23 mg de ácido gálico/100g PF, respectivamente” (p. 83). La capacidad antioxidante del yogurt determinada por el método de DPPH fue de 15,8 ± 0,2 mol ET/g y determinado por el método de ABTS fue de 17,0 ± 0,2
mol ET/g. Finalmente se adicionó el extracto de mashua al yogur en una concentración de 1,2 mg/100 g, lo que le dio un color violeta semejante al yogur comercial de moras cuya diferencia no se aprecia simple vista; en la evaluación sensorial la muestra “3500” presentó mejores atributos que “6224”; concluyendo que el colorante de mashua tienen elevada actividad antioxidante y pueden emplearse como colorante alimenticio en productos de acidez media.
Cruzado et al. (2013) determinaron los “compuestos fenólicos y actividad antioxidante de extractos de alcachofa (Cynara scolymus L.)” (p. 57), para ello emplearon los métodos de Folin-Ciocalteu y DPPH respectivamente, concluyendo que el contenido de compuestos fenólicos alcanzó un porcentaje de ácido gálico equivalente de 11,73% en extracto, que indica que esta variedad de alcachofa tiene un mayor contenido que variedades estudiadas que poseen entre 3,1 y 5,8% de ácido gálico equivalente; además se halló mayor concentración de compuestos fenólicos en los tratamiento no microfiltrados, infiriéndose que este procedimiento disminuye el porcentaje de concentración de compuestos fenólicos. Después se procedió a determinar la actividad antioxidante del extracto con mayor contenido de compuestos fenólicos,
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obteniéndose un “CI50 a una concentración de 200 mg/mL, lo cual es comparable a una actividad antioxidante de 47 mg de ácido gálico” (p. 62)
2.2. Bases teóricas
2.2.1. Capacidad antioxidante.
2.2.1.1. Generalidades de los antioxidantes.
Cada vez hay más evidencias que sugieren que el estrés oxidativo causa enfermedades crónicas, incluidas enfermedades cardiovasculares, cáncer, diabetes, enfermedades neurodegenerativas y dolencias relacionadas con el envejecimiento. La prevención de estas enfermedades crónicas mediante el uso de antioxidantes naturales (o captadores de radicales) se ha convertido en una idea muy atractiva, como lo demuestran una gran cantidad de artículos científicos publicados (Huang & Wong, 2013).
La capacidad antioxidante es la respuesta oxidativa de cuerpos, fluidos, células, tejidos o sustancias puras a la oxidación, ya sea dentro de una atmósfera oxidante o con un metabolismo oxidativo. En los alimentos los antioxidantes cumplen la función de inhibir la reacción oxidativa de los radicales libres, eso dependiendo del tipo de alimento (Quintanar & Calderón, 2009).
El uso de antioxidantes ralentiza las reacciones de oxidación, conservando las características del producto durante su almacenamiento y prolongando su vida útil. El uso de antioxidantes sintéticos en productos alimenticios ha sido objeto de varios estudios toxicológicos y actualmente, se destaca el uso de antioxidantes de origen natural; es en ese sentido que las investigaciones deben llevarse a cabo considerando el mecanismo complejo de las especies reactivas de oxígeno (ROS) y las interacciones con los constituyentes celulares para dilucidar el mecanismo de acción de los antioxidantes sintéticos y las fuentes naturales (Souza et al., 2019).
Los antioxidantes son el sistema de defensa del cuerpo contra el daño de las especies reactivas del oxígeno, que normalmente se produce durante los diversos procesos fisiológicos
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del cuerpo. Hay varias fuentes de estos antioxidantes como el antioxidante endógeno presente en el cuerpo y la fuente de alimento exógena. En las últimas décadas, la sustitución de los antioxidantes alimentarios sintéticos por los naturales ha fomentado el interés por las fuentes vegetales y la selección de materias primas económicas, particularmente de la agricultura, para identificar nuevos antioxidantes. Los polifenoles son los compuestos vegetales importantes con actividad antioxidante, aunque no los únicos. Se han informado algunas, pero no solo las propiedades biológicas, como anticancerígeno, la antimutagenicidad, la antialérgica y la actividad antienvejecimiento de los antioxidantes naturales y sintéticos. Entre las fuentes de antioxidantes naturales, las más importantes son las que provienen del consumo habitual de verduras y frutas; sin embargo, no se deben ignorar los antioxidantes de otras plantas y desechos agrícolas (Anwar et al., 2018).
2.2.1.2. Clasificación de antioxidantes.
Los antioxidantes se pueden clasificarse atendiendo a su naturaleza (naturales y sintéticos) y su solubilidad (hidrofílicos e hidrofóbicos) (Jamanca & Alfaro, 2017).
a) Por su naturaleza
De acuerdo con su naturaleza los antioxidantes pueden ser naturales y sintéticos:
Antioxidantes naturales. La naturaleza es siempre una fuente importante y rica de innumerables ingredientes que pueden servir como agentes promotores de la salud, muchas de estas fuentes naturales incluyen frutas, verduras, hierbas, especias y hongos comestibles que se utilizan habitualmente y que pueden formar parte de la dieta habitual. Además de eso, hay una gran lista de plantas medicinales que reportan tener un gran potencial para mejorar la salud.
Uno de los efectos más beneficiosos de estas fuentes naturales se debe a sus potenciales propiedades antioxidantes. En cuanto a la capacidad antioxidante, los investigadores han centrado sus estudios en explorar las fuentes más potenciales junto con sus ingredientes activos.
Los investigadores también han agregado algunas fuentes marinas como algas y pastos marinos
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en la lista de estas fuentes naturales. Los estudios recientes también han explorado el papel del microbioma natural en el intestino en la reserva de antioxidantes del cuerpo denominados buenos insectos. Estos buenos insectos también se pueden usar como suplementos llamados probióticos (Anwar et al., 2018).
Las frutas y verduras son contenidos dietéticos muy recomendables, ampliamente conocidos por sus efectos beneficiosos para la salud y sus valores nutritivos. Obtuvieron un lugar imprescindible como alimentos convencionales en la historia por su excesiva cantidad de minerales, específicamente electrolitos; vitaminas, específicamente vitaminas C y E; mientras que varios estudios actuales están revelando su contenido fitoquímico, teniendo capacidades antioxidantes. Estos antioxidantes eliminan los oxidantes o radicales libres producidos como resultado de varios procesos degenerativos y patológicos como diabetes, cánceres y trastornos cardiovasculares. Por lo tanto, el consumo regular de frutas y verduras puede reducir el riesgo de mortalidad asociado con estas enfermedades. La mayoría de los antioxidantes naturales convierten los radicales lipídicos en productos más estables al romper la cadena. Los antioxidantes obtenidos de verduras y frutas son en su mayoría de estructura fenólica, que pueden incluir vitaminas, minerales y polifenoles. Los minerales antioxidantes, como el hierro, el zinc, el selenio, el cobre y el manganeso, actúan como cofactores de muchas enzimas antioxidantes, cuya ausencia ciertamente puede alterar la actividad de su actividad depuradora enzimática (Anwar et al., 2018).
En base a esto, estos antioxidantes también se pueden clasificar como antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos. Los antioxidantes enzimáticos incluyen principalmente glutatión peroxidasa, catalasa y superóxido dismutasa. También hay varias otras enzimas en el cuerpo que contribuyen a la capacidad antioxidante total, que se refleja en el suero. Los antioxidantes no enzimáticos contienen varias subdivisiones principalmente vitaminas como A, E, C y, en menor medida, vitamina D, cofactores enzimáticos (Q10), péptidos y algunos minerales (zinc
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y selenio). Los principales ingredientes de fuentes naturales son compuestos polifenólicos, que se informa que tienen un potencial antioxidante significativo (Figura 1) (Anwar et al., 2018).
Figura 1
Clasificación y subclasificación de antioxidantes que se encuentran en fuentes naturales
Antioxidantes Naturales
Enzimáticos No enzimáticos
Primarios Secundarios
SOD - superóxido dismutasa
CAT – catalasa
GPx - glutatión peroxidasa
GR - glutatión reductasa
G6PHD – glucosa-6-- fosfato deshidrogenasa
Minerales Vitaminas Polifenoles Carotenoides Otros
antioxidantes
Yodo
Zinc
Cobre
Manganeso
Selenio
Vitamina A
Vitamina E
Vitamina C
Flavonoides Gingerol Ácido
polifenólico Curcumina
Flavonoles
Flavonoides
Flavonas
Isoflavonoides
Antocianinas
Antocianidinas
Ácido hidroxicinámico
Ácido hidroxibenzoico
Ferúlico
ácido p-cumárico Ácido gálico
Ácido elágico
Proteinas
Albumina
Ceruloplasmina
Haptoglobina
Lactoferrina
Transferrina
No proteinas
Bilirrubina
Ubiquinol
Ácido úrico
Nota, Tomado de Anwar et al. (2018)
Antioxidantes sintéticos. Estos antioxidantes se producen mediante síntesis química y normalmente se codifican para su empleo fundamentalmente en la industria alimentaria (Jamanca y Alfaro, 2017). Los aspectos tóxicos de los antioxidantes sintéticos se han venido investigando con mucho esmero. Pero en la actualidad se viene debatiendo el empleo de muchos de estos, debido a que la información toxicológica obtenida a lo largo de un prolongado tiempo de uso puede ser dañina por lo que se aconseja tener precauciones (Thompson & Moldéus,
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1988). Es por ello que actualmente los antioxidantes naturales son presentados como productos más amigables, que promueven la salud y que generan seguridad, es por ello que a partir del año 1980 se han convertido en una alternativa frente a los antioxidantes sintéticos (Valenzuela y Nieto, 1996).
En la Tabla 1 se muestra las ventajas y desventajas de los antioxidantes naturales y sintéticos.
Tabla 1
Características de los antioxidantes naturales y sintéticos
Antioxidantes sintéticos Antioxidantes naturales
Económico
Uso masificado
Capacidad antioxidante media o alta
Incremento de medidas de previsión para su empleo seguro
Se han restringido y en algunos casos se ha prohibido su empleo
Poco solubles en agua
Costoso
Su uso se restringe a pocos productos
Capacidad antioxidante amplia
Gozan de popularidad por considerarse sustancias inocuas
Se ha incrementado su empleo y sus aplicaciones
Solubles en distintos solventes Nota, tomado de Valenzuela y Nieto (1996)
2.2.1.3. Métodos de determinación de la capacidad antioxidante.
Los antioxidantes juegan un papel importante en la conservación de alimentos al inhibir los procesos de oxidación y contribuir a la promoción de la salud que brindan muchos suplementos dietéticos, nutracéuticos e ingredientes alimentarios funcionales. La actividad antioxidante se puede controlar mediante una variedad de ensayos con diferentes mecanismos, incluida la transferencia de átomos de hidrógeno (HAT), la transferencia de un solo electrón (ET), poder reductor y quelación de metales, entre otros. Comprender los principales mecanismos, ventajas y limitaciones de los ensayos de medición es importante para la selección adecuada de métodos para una evaluación válida del potencial antioxidante en las aplicaciones deseadas (Shahidi & Zhong, 2015).
Cabe mencionar que los métodos utilizados con más frecuencia para determinar la actividad antioxidante en alimentos y materias primas. Los métodos se clasifican en dos
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categorías, según el tipo de evaluación realizada. Varios métodos para la evaluación de la eficacia antioxidante mediante la captación de radicales libres, como el ensayo de capacidad de absorbancia de radicales de oxígeno (ORAC), el ensayo de parámetro antioxidante de atrapamiento total de radicales (TEAC), el ensayo de poder antioxidante reductor férrico (FRAP) y el 2,2'-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH) (Litescu et al., 2010).
a) Método del Radical 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH)
El ensayo de eliminación de radicales DPPH se encuentra entre los métodos más utilizados y ofrece el primer enfoque para evaluar la actividad antioxidante. Es un método basado en transferencia de electrones (ET) con el mecanismo de transferencia de átomo de hidrógeno (HAT) que es solo una vía de reacción marginal en el ensayo (Prior et al., 2005).
DPPH es un radical cromógeno estable con un color violeta intenso que se encuentra disponible comercialmente y no es necesario generarlo antes del ensayo. El ensayo de eliminación de DPPH se basa en la donación de electrones de antioxidantes para neutralizar el radical DPPH.
La reacción se acompaña de un cambio de color del DPPH medido a 517 nm, y la decoloración actúa como un indicador de la eficacia antioxidante. La actividad antioxidante mediante el método de eliminación de DPPH se informa a menudo como EC50, que se define como la concentración eficaz del antioxidante necesaria para disminuir la concentración inicial de DPPH en un 50%. Además, se puede utilizar TEC50, que es el tiempo necesario para alcanzar el estado estable con EC50. Ocasionalmente, se informa la eficiencia antirradical (AE) que combina EC50 y TEC50 en un parámetro de acuerdo con la ecuación AE = (1 / EC50) TEC50. El ensayo DPPH es una técnica simple y solo requiere un espectrofotómetro UV o un espectrómetro EPR (resonancia paramagnética de electrones). Sin embargo, se ha argumentado que la eliminación de DPPH no imita el mecanismo de eliminación de radicales de los antioxidantes en alimentos reales o sistemas biológicos debido a la falta de radicales de oxígeno en el ensayo (Benzie & Strain, 1999; Litescu et al., 2010). Por lo tanto, este método se basa en
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gran medida en la suposición de que la actividad antioxidante es igual a su capacidad de donación de electrones o el llamado poder reductor (Litescu et al., 2010).
Aunque el ensayo DPPH es simple y no requiere un tratamiento especial de la muestra, su sensibilidad puede verse afectada por una serie de factores, como el tipo y la cantidad de disolvente utilizado, la presencia y concentración de hidrógeno e iones metálicos y la frescura del reactivo DPPH (Dawidowicz et al., 2012; Kedare & Singh, 2011; Musa et al., 2013).
Diferentes autores han propuesto modificaciones al ensayo en un intento por minimizar los problemas antes mencionados y simplificar y automatizar aún más el método (Kedare & Singh, 2011). Musa et al. (2013) investigaron el uso de agente seco DPPH como una alternativa para preparar DPPH recién preparado en un ensayo automatizado basado en microplacas. El método modificado fue validado con el ensayo DPPH clásico y, según los autores, mostró una excelente sensibilidad a la vez que era más conveniente y simple de operar con un mínimo de solvente requerido.
Una limitación importante del ensayo espectrofotométrico de DPPH son los espectros superpuestos de compuestos que absorben en el mismo rango de longitud de onda que el DPPH.
Por ejemplo, las antocianinas tienen una fuerte absorción en el mismo rango de longitud de onda (500 a 550 nm) que el DPPH y, por lo tanto, pueden introducir interferencias. con los resultados y su interpretación. Por lo tanto, se puede emplear la espectroscopia EPR que mide directamente la concentración de radical DPPH a niveles submicromoleculares. La detección EPR tiene ventajas sobre la detección espectrofotométrica clásica, no solo para muestras muy coloreadas, sino también para muestras que aparecen turbias en el solvente elegido (Gardner et al., 1998). El radical DPPH, al tener un electrón desapareado, genera un espectro EPR característico y distinguible en un campo magnético bajo radiación de microondas. La intensidad máxima en el espectro EPR, que es proporcional a la concentración de DPPH, decae con el tiempo en presencia de antioxidantes como como resultado de la captación de radicales
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DPPH por parte de los antioxidantes. La tasa de desintegración de la señal de DPPH o la caída de la intensidad de la señal en un punto final puede servir como un indicador de la capacidad de captación del antioxidante contra el radical DPPH (Zhong & Shahidi, 2011).
Además de la espectroscopia EPR, la captación de radicales DPPH se puede controlar mediante detección amperométrica. A un voltaje aplicado, el radical DPPH genera una corriente eléctrica constante, y la cantidad disminuida de radicales como resultado de la captación de antioxidantes conduce a una caída de la señal amperométrica. Por lo tanto, la cuantificación de antioxidantes se logra mediante la detección amperométrica de la concentración residual de radical DPPH sin reaccionar (Litescu et al., 2010). Amatatongchai et al. (2012) desarrollaron un método de inyección de flujo amperométrico (FA) utilizando un electrodo de carbono vítreo modificado con nanotubos de carbono como electrodo de trabajo para detectar el radical DPPH que fluye continuamente, mientras se inyectan muestras de antioxidantes en el portador; los autores demostraron una buena linealidad y precisión de este método para la evaluación de la capacidad de eliminación de DPPH de numerosos antioxidantes, incluidos el ácido gálico, la catequina, la quercetina, el ácido cafeico y el trolox. Intarakamhang y Schulte (2012) determinaron la actividad antioxidante de infusiones de té, jugos de frutas y extractos vegetales mediante un ensayo DPPH amperométrico automatizado, en el cual se lograron medidas de capacidad antioxidante utilizando el radical DPPH como indicador redox amperométrico, con un electrodo de trabajo de Pb lápiz, junto con un contraelectrodo de Pt y un electrodo de referencia de Ag/AgCl. Este método fue validado por antioxidantes sintéticos de concentraciones conocidas.
El ensayo de eliminación de radicales DPPH también se ha usado en combinación con otras técnicas para propósitos particulares. El ensayo de DPPH se puede combinar con HPLC en línea para un análisis rápido de una gran cantidad de muestras de antioxidantes, lo que reduce la pérdida de antioxidantes durante los procesos de purificación. Los métodos de HPLC-DPPH
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en línea se basan en la reacción posterior a la columna de eluidos antioxidantes con radicales DPPH. Las muestras de antioxidantes crudos se someten primero a una separación por HPLC (normalmente en fase inversa), y el eluido correspondiente a cada pico se hace reaccionar con el radical DPPH a una velocidad de flujo determinada durante un período de tiempo constante (por ejemplo, 60 segundos), lo que resulta en la pérdida del radical DPPH. y el propio antioxidante, que puede ser registrado por un detector UV (Kedare & Singh, 2011). Algunos métodos monitorean la disminución de la absorbancia de DPPH a 517 nm (Zhang et al., 2013), mientras que otros monitorean la disminución del área del pico antioxidante (Qiu et al., 2012) después de la reacción posterior a la columna. Los métodos de HPLC-DPPH pueden acoplarse además con la identificación de los componentes que muestran capacidad de eliminación del radical DPPH. Nuengchamnong et al. (2005) separación combinada, determinación de la actividad antioxidante e identificación estructural de mezclas complejas de antioxidantes en un ensayo, en el que los eluidos después de la separación de la columna se dividen en dos flujos con la mayor parte pasando por el análisis ESI / MS / MS y la parte menor reaccionando. con radical DPPH para la evaluación de la actividad antioxidante. Qiu et al. (2012) seleccionaron e identificaron componentes antioxidantes en la cáscara de maní utilizando el método DPPH- HPLC-DAD-TOF/MS. Estos métodos son rápidos y eficaces como medio de detección de antioxidantes; Sin embargo, requieren instrumentos sofisticados que pueden no estar fácilmente disponibles en todos los laboratorios.
Más recientemente, el ensayo DPPH ha sido reevaluado por Xie & Schaich (2014) por su idoneidad para la evaluación de la actividad antioxidante mediante enfoques cinéticos y estequiométricos. Los autores cuestionaron la aplicación del ensayo DPPH para clasificar los antioxidantes y sugirieron su uso para distinguir el mecanismo de reacción activo de un antioxidante, a saber, ET y HAT, que exhiben diferentes velocidades y patrones de reacción en diferentes solventes.
32 2.2.2. Polifenoles.
Los polifenoles son metabolitos secundarios abundantes en el reino vegetal con una amplia gama de actividades biológicas. Debido a sus diversos efectos terapéuticos, son un foco de interés en la medicina tradicional y el desarrollo de fármacos. Los polifenoles poseen un amplio espectro de actividades biológicas tales como actividades antioxidantes, antihipertensivas e inhibidoras de la α-glucosidasa. Como sugiere su nombre, los polifenoles son compuestos aromáticos que portan uno o más grupos hidroxilo, que se dividen en ácidos fenólicos y flavonoides. Los ácidos fenólicos se clasifican además como ácidos hidroxibenzoicos (por ejemplo, ácido gálico y derivados relacionados) y ácidos hidroxicinámicos (por ejemplo, ácido cafeico y derivados relacionados). Los subtipos de flavonoides incluyen flavonoles, flavonas, isoflavonas, flavanas, catequinas (flavan-3-oles), antocianinas y calconas. Este capítulo se centra en los inhibidores de polifenol α-glucosidasa que se dividen en calconas, xantonas, flavonoides y otros para mayor claridad y con fines organizativos (Ghani, 2020).
La historia de los polifenoles y su definición revela que antes de ser llamados polifenoles, estos productos naturales derivados de plantas se denominaban globalmente
“taninos vegetales” como consecuencia de su uso a partir de varios extractos de plantas en la conversión de pieles de animales en cuero. La primera definición de “polifenoles vegetales” en la literatura científica se refiere a esta utilización inicial de extractos vegetales polifenólicos.
Como estos compuestos eran muy requeridos en la industria del cuero, desde principios del siglo XX en adelante se dedicaron esfuerzos considerables al estudio de la química de los extractos de plantas curtientes en un intento de abordar la caracterización estructural de sus constituyentes polifenólicos (Quideau et al., 2011), que teniendo en cuenta las consideraciones químicas definió a los polifenoles como los metabolitos secundarios de plantas derivados exclusivamente del fenilpropanoide derivado del shikimato y/o la(s) vía(s) de policétidos, con
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más de un anillo fenólico y estar desprovisto de cualquier grupo funcional a base de nitrógeno en su expresión estructural más básica (Belščak-Cvitanović et al., 2018).
2.2.2.1. Diversidad estructural y clasificación de polifenoles.
Los compuestos fenólicos están constituidos en uno de los grupos de metabolitos secundarios más grandes y ampliamente distribuidos en las plantas (Scalbert & Williamson, 2000). Como se mencionó anteriormente, los polifenoles no solo comprenden una amplia variedad de moléculas que tienen una estructura polifenólica (es decir, varios grupos hidroxilo en anillos aromáticos) sino también moléculas con un anillo fenólico, como ácidos fenólicos y alcoholes fenólicos. Aunque los polifenoles se caracterizan químicamente como compuestos con características estructurales fenólicas, este grupo de productos naturales es muy diverso y contiene varios subgrupos de compuestos fenólicos (Belščak-Cvitanović et al., 2018).
Biogenéticamente, los compuestos fenólicos proceden de dos vías metabólicas: la vía del ácido shikímico donde se forman principalmente los fenilpropanoides y la vía del ácido acético en la que los principales productos son los fenoles simples (Sánchez-Moreno, 2002). Se estima que existen entre 100 000 y 200 000 metabolitos secundarios y alrededor del 20% del carbono fijado por la fotosíntesis se canaliza hacia la vía fenilpropanoide (D. M. Pereira et al., 2009). La mayoría de los compuestos fenólicos de las plantas se sintetizan a través de la vía fenilpropanoide (Hollman, 2001). La combinación de ambas vías conduce a la formación de flavonoides, el grupo de compuestos fenólicos más abundante en la naturaleza (Sánchez- Moreno, 2002). A través de las rutas biosintéticas hacia la síntesis de flavonoides, entre las fases de condensación y polimerización no bien aclaradas, se forman los taninos condensados o los taninos no hidrolizables. Los taninos hidrolizables son derivados del ácido gálico o del ácido hexahidroxidifénico (Stafford, 1983). Además de la diversidad química, los polifenoles pueden estar asociados con varios carbohidratos (que existen como glucósidos con diferentes
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unidades de azúcar y azúcares acilados en diferentes posiciones de los esqueletos de polifenoles) y ácidos orgánicos o entre sí (Manach et al., 2004).
Se han identificado varios miles de compuestos polifenólicos diferentes (entre ellos más de 8150 flavonoides) con una amplia gama de estructuras (Lattanzio et al., 2008). La diversidad y amplia distribución de polifenoles en las plantas ha llevado a diferentes formas de categorizar estos compuestos naturales, como se puede ver en la Figura 2. Los polifenoles se han clasificado por su fuente de origen, distribución natural, función biológica y estructura química. Con respecto a su distribución en la naturaleza, los compuestos fenólicos se pueden dividir en tres clases: distribuidos brevemente (como fenoles simples, pirocatecol, hidroquinona, resorcinol, aldehídos derivados de ácidos benzoicos que son componentes de aceites esenciales, como la vainillina), ampliamente distribuidos (divididos en flavonoides y sus derivados, cumarinas y ácidos fenólicos, como el ácido benzoico y cinámico y sus derivados), y polímeros (taninos y ligninas) (Bravo, 1998). En cuanto a la ubicación en la planta (libre en la fracción soluble de la célula o unido a compuestos de la pared celular), junto con la estructura química de estas sustancias, los compuestos fenólicos también pueden clasificarse en: fenoles simples (flavonoides y taninos de bajo y peso molecular medio no unido a compuestos de membranas) y fenoles esencialmente constituidos (taninos condensados, ácidos fenólicos y otros compuestos fenólicos de bajo peso molecular unidos a polisacáridos o proteínas de la pared celular que forman complejos estables insolubles) (Belščak-Cvitanović et al., 2018). Esta clasificación es útil desde el punto de vista nutricional en la medida en que el destino metabólico en el tracto gastrointestinal y los efectos fisiológicos de cada grupo dependerán en gran medida de sus características de solubilidad. Los compuestos fenólicos insolubles no se digieren y pueden recuperarse total o parcialmente cuantitativamente en las heces, mientras que una parte de los solubles puede atravesar la barrera intestinal y encontrarse en la sangre, inalterados o como metabolitos (Sánchez-Moreno, 2002).
35 Figura 2
Clasificación de polifenoles vegetales y clases polifenólicas
POLIFENOLES
FUENTE DE ORIGEN
DISTRIBUCIÓN NATURAL
FUNCIÓN BIOLÓGICA
ESTRUCTURA QUÍMICA
CADENA DE CARBONO
ELEMENTOS ESTRUCTURALES
POLIFENOLES
ÁCIDOS
FENÓLICOS FLAVONOIDES ESTILBENOS LIGNANOS OTROS
FLAVONOLES FLAVONES FLAVANOLES ANTOCIANIDINAS ISOFLAVONES
Quercitina (glucósido)
Isoquercitrina
Kaempferol (glucósido)
Mirecetina (glucósido)
Ácidos cinámicos:
cafeico, clorogénico, ferúlico, p-cumárico.
Äcidos benzoicos: gálico, protocatehuico, siringico, vainillico, hidroxibenzóico
Luteolina
Apigenina
Naringenina
Monómeros
Catequinas Proantocianidinas
Catequina (C)
Epicatequina (EC)
Galocatequina (GC)
Epigalocatequina (EGC)
Procianidinas (dímeros hasta decámeros) por ejemplo: B1, B2, B3 y B4 B10
Cianidina-3-a-l- arabinósido.
Cianidina-3- b-d- galatosido
Nota, Tomado de Belščak-Cvitanović et al. (2018)
Los polifenoles tienen diferentes estructuras, las cuales se diferencian por el número de anillos fenólicos, siendo los de mayor importancia los “ácidos fenólicos (derivados del ácido hidroxibenzoico), estilbenos, lignanos, alcoholes fenólicos y flavonoides” (Quiñones et al., 2012, p.77) tal como muestra la Figura 3.
36 Figura 3
Núcleo estructural de los principales grupos de polifenoles
Nota, Tomado de Quiñones et al. (2012)
2.2.2.2. Biodisponibilidad de los polifenoles.
El término “biodisponibilidad” se refiere a la cantidad de un nutriente asimilado por el organismo, razón por la cual es necesario conocer el contenido de polifenoles de los alimentos, pero tiene aún mayor importancia el contenido de polifenoles biodisponibles en los alimentos de consumo diario, pues en estos se encuentran diversas formas no absorbibles como polímeros, ésteres o glucósidos y las formas que pueden ser asimiladas sufren diversos cambios a lo largo del tracto digestivo. Es por ello que la finalidad de estudiar la biodisponibilidad tiene como objetivo identificar cuál o cuáles de los polifenoles de los alimentos pueden ser asimilados de manera más eficiente por el organismo, en este sentido se conocen estudios que confirman que las antocianinas pueden absorberse en el estómago (D’Archivio et al., 2010).
La cantidad de compuestos fenólicos (polifenoles) en sangre tiene mucha variación y está relacionada directamente con la estructura química y el origen, razón por la cual es necesario ingerir el compuesto de manera reiterada para elevar la concentración en sangre
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(Bravo, 1998). Los polifenoles que no son absorbidas en el intestino, siguen su recorrido llegando al colón, donde la micro flora hidroliza glucósidos y las metabolizan en diversos ácidos aromáticos. Los polifenoles no absorbidos y sus derivados son excretados por vía urinaria o biliar, estos compuestos excretados varían según sus compuestos fenólicos u otros (D’Archivio et al., 2010).
2.2.2.3. Propiedades beneficiosas de los polifenoles
Es conocido que los antioxidantes tienen muchos efectos benéficos para la salud, dentro de este grupo se encuentran los polifenoles, los cuales deben ingerirse como parte de la dieta diaria, el consumo de polifenoles está en relación 10:1 con la vitamina C y 100:1 con la vitamina E. Los productos de consumo común que poseen una elevada cantidad de polifenoles son las distintas variedades de té, los vinos tintos y el cacao, estos productos además cumplen el papel antioxidantes (Bravo, 1998).
Las propiedades beneficiosas de los polifenoles se deben fundamentalmente a sus compuestos antioxidantes que se justifican en las propiedades vasodilatadoras y vasoprotectoras; como también de sus acciones antipilepticas, antiateroscleróticas, antitrombóticas, antiapoptóticas y antiinflamatorias (Quiñones et al., 2012).
2.2.3. Yogur.
2.2.3.1. Generalidades del yogur.
Es un producto lácteo que se obtiene de la fermentación bacteriana de uno de los tipos de leche existentes, pero actualmente para el procesamiento se utiliza mayormente la de vaca.
El proceso de fermentación bacteriana, donde el azúcar de la leche (lactosa) es transformado en ácido láctico brindándole al yogur algunas características sensoriales como el sabor y la textura.
Existen diversos tipos de yogur a las que se les puede añadir fruta, jaleas, vainilla, chocolate y saborizantes; pero también es natural, sin adición de nada. Es un alimento que se emplea para tratar algunas alergias de los niños a la lactosa, para tratar las ulceras pépticas (Altamirano,
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2003). Una de las características sensoriales más importantes del yogur es la consistencia (densidad y viscosidad), un color blanquesino o blanco-cremoso cuyo sabor es ligeramente ácido. La composición químico proximal del yogur natural tiene un 4,7 g de glúcidos; 3,5 g de proteínas y 3,3 g de grasas para el producto elaborado de leche entera de vaca. El yogur es un excelente protector del tracto gastrointestinal eso debido a sus microorganismos probióticos.
Del mismo modo el yogur fortalece el sistema inmunológico del ser humano, por lo que se le considera un excelente alimento funcional (Camacho & Merino, 2018).
2.2.3.2. Tipos de yogur.
Existe una variedad de yogur en general, tal como se muestra en la Tabla 2:
Tabla 2
Clasificación del yogur
Clasificación Tipo
Por el contenido graso
Yogur entero Yogur descremado Yogur semidescremado Por la consistencia del gel
Yogur aflanado Yogur batido Yogur bebible o líquido Por su aroma y sabor
Yogur natural Yogur frutado Yogur aromatizado Por su tratamiento post- incubación
Yogur tratado térmicamente Yogur congelado Yogur deshidratado
Yogur concentrado Nota, Tomado de Hernandez, (2004)
Los componentes del yogur son los siguientes:
2.2.3.3. Leche.
De acuerdo con lo descrito por Santos (2007), se define a la leche como “un líquido que se segrega en las glándulas mamarias de las hembras sanas, poco después del calostro, cuando nace la cría; es un líquido de composición compleja, blanco y opaco, de sabor ligeramente dulce y de pH casi neutro” (p. 27). La leche es un alimento muy consumido en todo el mundo. El tipo
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más común que se consume es la leche de vaca, pero las leches de cabra, oveja, búfalo y camello también son populares en varios países. Independientemente de su origen, la leche y sus derivados son una buena fuente de proteínas y calcio. En las últimas décadas, la tecnología ha permitido a la industria producir diversos productos lácteos. A algunos productos se les han eliminado nutrientes o componentes alimenticios, ya sea debido a la tecnología en sí o intencionalmente, mientras que para otros, se han agregado nutrientes y otros componentes alimenticios. Dado que la leche es el único alimento cuyo propósito natural es alimentar a los mamíferos recién nacidos, y que los seres humanos alimentan a sus crías con leche de otras especies, se ha utilizado ampliamente como vehículo para la fortificación con nutrientes (López de Romaña et al., 2018).
b) Componentes de la leche
Desde un punto de vista práctico, no es acertado describir los componentes de la leche de manera cuantitativa, porque estos no son constantes por la interferencia de los factores de producción y composición como: la alimentación del animal (cantidad y composición), factores climáticos, influencia de ordeña y la raza del animal; pero si puede se puede mencionar que la leche está constituida fundamentalmente por lactosa y otros glúcidos, caseína y otros prótidos, grasas, vitaminas y minerales (Altamirano, 2003).
La leche es un producto alimenticio denso en nutrientes, que contribuye de manera importante a las dietas saludables, especialmente de niños y mujeres, pero también de adolescentes y ancianos. Las propiedades de la composición pueden variar durante los procedimientos de producción y procesamiento, pero siguen siendo de alto valor nutricional.
La oferta de leche en los países de ingresos bajos y medianos ha aumentado durante las dos últimas décadas en respuesta a la demanda y el consumo de leche, y ofrece numerosas vías para mejorar la seguridad alimentaria y nutricional de las poblaciones más vulnerables (Dominguez- Salas et al., 2019).
