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Encapsulación de oleuropeína proveniente de hojas de olivo, su estabilidad y liberación
gastrointestinal in vitro.
Estefanía González Cáceres
Nutricionista
MSc Docencia Universitaria
PhD © Nutrición y Alimentos
Dpto. Ciencia de los Alimentos y Tecnología QuímicaFacultad de Ciencias Químicas y FarmacéuticasUniversidad de Chile
La preocupación sobre la composición química de los alimentos por parte de los
consumidores ha incrementado y la Organización Mundial de la Salud (OMS) ha
identificado los alimentos ricos en grasas, azúcares y sal como un riesgo para el
desarrollo de enfermedades crónicas no transmisibles en la población (Hawkes,
2005; Gil, 2010).
Numerosos estudios han asociado
el consumo de diversos tipos de
dieta con la prevención del
desarrollo de enfermedades.
Reduce riesgo de
Enfermedades
cardiovascularesAntiinflamatorio
Antibacterial
Antiviral
Antioxidante
Disminuye
progresión de
ciertos tipos de cáncerReduce riesgo de
diabetes
Reduce riesgo de Enfermedades
neurodegenerativas
Arts and Hollman, 2005; Scalbert, Johnson ans Daltmarsh, 2005; Manach et al, 2005; Surh, 2003)
Alimentos
Nutracéutico
s
Alimentos
funcionale
s
Liberación Dirigida
Entrega en el sitio
gastrointestinal donde se
desea su acción y/o
absorción.
Ocultar su sabor
Protección
Sabor
amargo
Condiciones
ambientales (luz,
oxígeno, humedad y
t°)
Condiciones
gastrointestinales
(pH y enzimas)
Interacción con
nutrientes del
alimento ENCAPSULACIÓN
Tecnología de recubrimiento de materiales sólidos, líquidos
o gases mediante la cual es posible obtener partículas que
pueden liberar su contenido en un lugar y/o tiempo deseado
a una velocidad específica.
Para encapsular compuestos, algunas de las técnicas usadasson (Gibbs et al., 1999; Santinho et al., 2002; Wang et al., 2004):
Secado por atomización
Recubrimiento por lecho fluidizado
Atrapamiento por liposomas
Liofilización
Extrusión
Coacervación
Inclusión
Extrusión centrifuga
Suspensión rotacional
Separación
Polimerización interfacial
entre otros.
Los posibles mecanismos de liberación de compuestos
activos descritos desde micropartículas pueden ser (De Vos et al.,
2010):
1) Cambio de presión
durante el tracto
gastrointestinal.
2) Cambio de pH en el
tracto gastrointestinal.
3) Biodegradación del
polímero.
Metabolismo de los compuestos fenólicos tras su ingestión?
¿Resistirán las condiciones ácidas del estómago y
la acción de las enzimas del intestino delgado?
¿ Llegarán intactos al colon?
¿Cuál será el perfil de polifenoles en el lumen
intestinal colónico luego de ser metabolizados
por la microbiota intestinal?
Encapsulados
No sólo extraer y cuantificar compuestos
fenólicos
BIOACCESIBILIDAD
BIODISPONIBILIDAD
Bioaccesibilidad, cantidad de un nutriente ingerido que se
encuentra disponible para su absorción en el intestino luego
de haber pasado por el proceso de digestión (Parada y Aguilera, 2007).
Biodisponibilidad, la fracción de nutriente o compuesto
ingerido que alcanza la circulación sistémica y se utiliza (Wood
2005).
Simulación in vitro de las etapas de
digestión en el TGI (enzimas,
temperatura y pH) (Sabboh-Jourdan et al., 2011).
Estudiar la estabilidad de
compuestos fenólicos en
condiciones GI y su liberación
desde la matriz alimentaria (Gregory et al.,
2005; Tagliazucchi et al., 2010).
Encapsulación de extracto de hoja de
olivo (Olea europaea L.): efecto del agente
encapsulante sobre la eficiencia de
encapsulación y perfil de liberación de
Oleuropeína en condiciones
gastrointestinales in vitro.
En Chile, el cultivo del olivo posee una superficie plantada estimada al año 2015de 27.000 hectáreas.
Arbequina (70%), Frantoio (15%) y Picual (10%) (Chile Oliva, 2014).
Combustible después del secado o quemadas en terreno (Sánchez et al., 2002; Ranalli et al., 2006).
Poseen un interesante perfil de polifenoles.
Oleuropeína
Verbascósido
OleurósidoLigustrósido
Flavonoides glicosilados
Flavonoides aglicona
Ácidos ferúlico, cafeico, p-cumárico, clorogénico y vainíllinico, entre otros.
(Jiménez et al., 2011)
• Estudios realizados in vitro y clínicos a partir de extractos de hojas de olivo que han demostradoque la OE presenta efectos beneficiosos, tales como :
anti-oxidante (Visioli et al., 2002; Al-Azzawie and Alhamdani, 2006; Syed, 2010),
hipoglicemiante (Romani et al., 1999; Al-Azzawie and Alhamdani, 2006; Wainstein et al., 2012),
anti-aterogénico (Syed, 2010),
hipocolesterolemico (Luque de Castro y Japón-Luján, 2006; Syed, 2010),
anti-inflamatorio (Visioli et al., 1998; Benavente-García et al., 2000; Syed, 2010),
anti-viral (Fredrickson, 2000; Micol et al., 2005; Lee-Huang et al., 2007),
anti-cancerígeno (Syed, 2010; Scoditti et al., 2012; Samet et al., 2014),
• Gran parte de los mecanismos intestinales que involucran a algunos compuestos fenólicossiguen siendo desconocidos (Manach et al., 2004) (Estructura y metabolismo).
OLEUROPEINA (OE)
Principal secoiridoidepresente en las hojas del
olivo.
Metabolismo de la Oleuropeína tras su ingestión.
Corona et al., 2006; Corona et al., 2009; Furneri et al., 2010; Santos et al., 2012; Carrera-González et al., 2013; Lin et al., 2013; Mosele et al., 2014.
Oleuropeína
Entorno ácido
Oleuropeína aglicona Glucosa
enlace β-glucosídico
+
Dialdehidos
Secoiridoides Transpuestos
Corona et al., 2006; Corona et al., 2009; Furneri et al., 2010; Santos et al., 2012; Carrera-González et al., 2013; Lin et al., 2013; Mosele et al., 2014.
Oleuropeína
Hidroxitirosol Metiloleósido
+
Oleósido
Metanol
Lipasas
+
Metabolismo de la Oleuropeína tras su ingestión.
Corona et al., 2006; Corona et al., 2009; Furneri et al., 2010; Santos et al., 2012; Carrera-González et al., 2013; Lin et al., 2013; Mosele et al., 2014.
Oleuropeína
Hidroxitirosol
Acetato de Hidroxitirosol
Ácido elenólico
Esterasa
Oleuropeína aglicona
SecoiridoidesTranspuestos
β-glucosidasa
LactobacillusBifidobacteriumEnterococcus
Oleuropeína
Metabolismo de la Oleuropeína tras su ingestión.
CROMATOGRAMA DEL EXTRACTO ACUOSO OLE, OBTENIDO POR HPLC-DAD-TOF-MS (Talhaoui et al., 2014)
1-Secologanosido isómero a, 2-HT glucósido, 3-Secologanosido isómero b, 4-TY glucósido, 5-Ác. elenólico glucósido isómero a, 6-Secologanosidoisómero c, 7-Ác. elenólico glucósido isómero b, 8-Ác. elenólico glucósido isómero c, 9-Derivado OE aglicona, 10-LT diglucósido, 11-Ác. elenólicoglucósido isómero d, 12-Dimetiloleuropeína, 13-Rutina, 14-LT rutinósido, 15-LT glucósido isómero a, 16-Verbascósido, 17-AG rutinósido, 18-OEdiglucósido isómero a, 19-OE diglucósido isómero b, 20-OE diglucósido isómero c, 21-OE diglucósido isómero d, 22-LT glucósido isómero b, 23-Crisoeriol-7-O-glucósido, 24-OE isómero a, 25-OE isómero b, 26-OE isómero c, 27-LT glucósido isómero c, 28-OE isómero d, 29-OE isómero e, 30-OE isómero f, 31-Ligstrósido, 32-LT.
1
2
3
4
5
6
7
89
10
11 12
13 14
15
16
19 18
17
21
22
20
23
24 25
27
26
28
29
30
31
32
Hidroxitirosol glucósido
8%Secologanosido
1%
Luteolina glucósido 2%
Vervascósido2%
OE 85%
32 Compuestosfenólicos
mg OE/mL 38.7 ± 0.9mg OE/g hoja seca 95.9 ± 2.3
OE
Secado por atomización (mini Spray-Dryer Büchi B-290)Diseño experimental Composito central más punto axial (12 experimentos).
MP óptima de ASMP-OLE-AS
OLE + AS
1 : 1,6
Variables independientes
- Relación OLE/AS (1:0,5 a 1:2)
- Tº del aire de entrada al secador (140 a 180°C).
Variables dependientes
- Eficiencia de encapsulación (EE).
- Rendimiento del proceso (R)
MSR Deseabilidad
SISTEMA OEG-AS (X ± DE)
OEG-IN (X ± DE)
OEG-MD (X ± DE)
Relación OEG-AE 1:1,6 1:2 1:1,3
Temperatura aire de entrada (°C) 135 166 151 EE de OE (%) 58,2 ± 1,6
a 81,6 ± 0,7
b 92,2 ± 0,1
c
Rendimiento (%) 51,5 ± 3,4 a 68,1 ± 1,1
b 68,1 ± 2,3
b
OE superficial experimental (mg OE/g polvo) 10,2 ± 0,1 c 4,5 ± 0,2
b 2,6 ± 0,1
a
OE total experimental (mg OE/g polvo) 24,3 ± 0,6 a 24,5 ± 0,2
a 33,6 ± 0,1
b
135˚C
Distribución de los Compuestos Fenólicos identificados (%) por
HPLC-DAD-TOF-MS del extracto OLE y de las MP-OLE-AS.
OLE OLE-SA microparticles
Phenolic Compounds Non-encapsulated Total content
(surface + encapsulated)
mg/g OLE % mg/g
microparticles %
Secoiridoids
Oleuropein (isomer a, b and c)
39.79 ± 0.80 84.54 ± 1.85 24.32 ± 0.41 79.93 ± 1.34
*
Oleuropein diglucoside (isomer a, b and c) 0.25 ± 0.01 0.54 ± 0.01
0.14 ± 0.01 0.47 ± 0.01 *
Ligstroside 0.17 ± 0.01 0.36 ± 0.02 0.14 ± 0.01 0.47 ± 0.01 *
Simple phenols
Hydroxytyrosol glucoside 3.71 ± 0.01 7.87 ± 0.03
3.67 ± 0.01 12.06 ± 0.02 *
Verbascoside 0.95 ± 0.02 2.02 ± 0.04 0.59 ± 0.01 1.93 ± 0.02 *
Elenolic acids
Oleoside 11-methyl ester (isomer a, b, c and d) 0.23 ± 0.01 0.50 ± 0.02
0.16 ± 0.01 0.54 ± 0.02
Oleosides
Oleoside (isomer a and b) 0.46 ± 0.02 0.98 ± 0.03 0.28 ± 0.01 0.93 ± 0.04
Flavonoids
Rutin 0.13 ± 0.01 0.28 ± 0.01 0.05 ± 0.01 0.17 ± 0.01
*
Luteolin rutinoside 0.14 ± 0.01 0.31 ± 0.01 0.07 ± 0.01 0.23 ± 0.01 *
Luteolin glucoside (isomer a, b and c) 0.80 ± 0.02 1.70 ± 0.04
0.83 ± 0.01 2.74 ± 0.02 *
Chrysoeryol-7-O-glucoside 0.14 ± 0.01 0.30 ± 0.03
0.09 ± 0.01 0.31 ± 0.01
Other phenolic compounds 0.33 ± 0.01 0.60 ± 0.03 0.07 ± 0.01 0.23 ± 0.04
*
Total 47.1 ± 0.9 100 ± 1.9 30.4 ± 0.4 100 ± 1.3
Control pH
Control T
CSTR
Muestra de producto
filtrado automatizado
Impulsión
circuito hidráulico
Dosificación
de reactivos
PFR Membrana MF
Control P
Retorno
circuito hidráulico
Simulador del tracto gastrointestinal SimuGIT: bioreactor de tanque agitado continuo conectado enserie a un reactor continuo de flujo de pistón (PFR), equipado con una membrana de MF de cerámica.
100 mg de OE
7,1 g MP-OLE-AS
2,5 g OLE
Digestión gástrica:- 10, 20 y 30 min.
pH 2, 70 rpm y 36,6±1 ºC, pepsina
Digestión intestinal: - 40, 80, 100 y 120 min.
pH 6, 70 rpm, 36,6±1 ºC, sales biliares y lipasas pancreáticas.
Absorción intestinal (difusión simple):
20 g de filtrado (80, 100 y 120 min).
(Rivas-Montoya et al., 2016)
Digestión colónica:- L. platarum, B. ovatus, E. coli y E. faecalis JH2-2
(108 UFC/ml).
- Anaerobiosis, 36,6±1 ºC, 24 h.
OE Oleoside 11-Methyl ester Oleoside
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
800900
Intestinal Digestion Time (min)
12040 100
OLE
OLE-SA microparticle
60 80 12040 10060 80 12040 10060 80
***
* *
*
*** *
*
*
*
Bio
acc
essi
bilit
y (
%)
OE
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Intestinal Digestion Time (min)
OLE
OLE-SA microparticle
12040 10060 80
*
*
* *
Bio
acc
essi
bilit
y (
%)
Secoiridoids Simple Phenols Flavonoids
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
250
275
300
325
350
Intestinal Digestion Time (min)
OLE
OLE-SA microparticle
12040 10060 80 12040 10060 80 12040 10060 80
* *
*
*
*
* * * ** * * * * *
Bio
acc
essi
bilit
y (
%)
OE0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Intestinal Digestion Time (120 min)
OLE OLE-SA microparticle
*
Pote
nti
al B
ioavailabilit
y (
%)
CONCLUSIONES• El extracto de hoja de olivo (OLE) y el extracto encapsulado con AS (MP-OLE-AS)
no mostraron diferencias en el perfil de compuestos fenólicos.
• A los 120 minutos de simulación de digestión intestinal la bioaccesibilidad de la
OE desde las MP-OLE-AS (55%) fue mayor con respecto al OLE (1,5 %).
• La característica adhesiva de formar un “film” del AS podría contribuir a facilitar
la absorción de la OE por difusión simple a través de la membrana intestinal
(19%), en comparación al extracto no encapsulado (0%).
• Así las MP-OLE-AS podrían ser adecuadas como aditivo para el diseño de
alimentos saludables y/o funcionales que deseen la protección de la OE en el
estómago y durante su liberación en el intestino delgado, para su posterior
absorción.