ALIMENTOS PRINCIPIOS BIOACTIVOS

Dra. Ana Mara Muoz Juregui Centro de Bioqumica y Nutricin Fac. de Medicina Humana - USMP

ANTECEDENTES En JapnEn la dcada de los 80 se public la reglamentacin para los "Alimentos para uso especfico de salud" ("Foods for specified health use" o FOSHU), referidos a aquellos alimentos que contienen componentes que desempean una funcin favorable y especfica en las funciones fisiolgicas del organismo humano, que van ms all de su contenido nutricional.

DEFINICIONES

El Consejo de Nutricin y Alimentacin de la Academia de Ciencias de los Estados Unidos los define como alimentos modificados o que contengan un ingrediente que demuestre una accin que incremente el bienestar del individuo o disminuya los riesgos de enfermedades, ms all de la funcin tradicional de los nutrientes que contiene.

Araya H, Lutz M. Alimentos funcionales y saludables. Revista Chilena de Nutricin. 30(1): 1 10.

Por otra parte, ILSI (International Life Sciences Institute) los define como alimentos que, por virtud de la presencia de componentes fisiolgicamente activos, proveen beneficios para la salud, ms all de la accin clsica de los nutrientes.

Araya H, Lutz M. Alimentos funcionales y saludables. Revista Chilena de Nutricin. 30(1): 1 10.

El Centro de Informacin Internacional de Alimentos (IFIC) los define como aquellos productos a los cuales intencionalmente se les adiciona un compuesto especfico para incrementar sus propiedades saludables y define como alimentos saludables a aquellos que, en su estado natural o con un mnimo de procesamiento, tienen compuestos con propiedades beneficiosas para la salud.

Araya H, Lutz M. Alimentos funcionales y saludables. Revista Chilena de Nutricin. 30(1): 1 10.

En

cuanto

a

los

alimentos

funcionales,

la

legislacin europea los considera como alimentos

propiamente dichos, siempre y cuando puedanejercer un efecto beneficioso ingiriendo las

cantidades que normalmente son consumidas en la dieta.Tercer Congreso Internacional sobre Alimentos Funcionales. Worldnutra. San Diego California (USA). www.worldnutra.com

Los alimentos funcionales son aqullos que pueden proporcionar un beneficio para la salud adems de la nutricin bsica (IFIC, 2004).International Food Information Council. 2004. Alimentos funcionales. www.ific.org/sp/nutrition/functional/index.cfm

QU SON LOS ALIMENTOS FUNCIONALES?

Un alimento funcional se puede definir comocualquier alimento en forma natural o

procesada, que adems de sus componentesadicionales que pueden favorecer la salud y/o prevenir enfermedades.

Gimeno CE. Alimentos funcionales alimentos del futuro?. Nutricin. 22(7): 68 71.

NUTRACUTICO

Es un ingrediente alimentario, aditivo o producto elaborado a partir de un alimento que se comercializa en forma de pldoras, polvos u otras presentaciones no asociadas generalmente con los alimentos y que ha demostrado tener propiedades fisiolgicas beneficiosas

o proteger de enfermedades crnicas.Gimeno CE. Alimentos funcionales alimentos del futuro?. Nutricin. 22(7): 68 71.

CONDICIONES QUE DEBE CUMPLIR UN ALIMENTO FUNCIONAL

Producir efectos fisiolgicos beneficiosos sobre el estado de salud y

reducir el riesgo de enfermedad.

Los efectos benficos sobre la salud deben estar demostrados con una slida base cientfica.

Los componentes responsables de los efectos fisiolgicos debenser caracterizados por sus propiedades fsicas y qumicas, as como cuantificado e identificado por mtodos analticos disponibles.

Tojo SR, Leis TR, Tojo GR. Alimentos funcionales o nutracuticos. Revista Espaola de Pediatra. 57(1): 3 12.

El componente citado tendr que haber sido evaluado invivo, en relacin con su absorcin, distribucin,

metabolismo, excrecin y mecanismos de accin.

Tojo SR, Leis TR, Tojo GR. Alimentos funcionales o nutracuticos. Revista Espaola de Pediatra. 57(1): 3 12.

PROPIEDADES SALUDABLESExiste numerosos ejemplos sobre las bondades y propiedades saludables de los alimentos funcionales que justifican su alto aporte de flavonoides, compuestos polifenlicos, con propiedades antioxidantes respectivamente, cuyo consumo se asocia en estudios epidemiolgicos y experimentales con disminucin de riesgo de enfermedades cardiovasculares, stress oxidativo, adems poseen efectos anticancergenos (Araya y Lutz, 2003)Araya H, Lutz M. Alimentos funcionales y saludables. Revista Chilena de Nutricin. 30(1): 1 10.

Estos alimentos promueven la salud, y han sido denominados genricamente alimentos funcionales. Los (AF), son alimentos con la caracterstica particular de que algunos de sus componentes afectan funciones del organismo de manera especifica y positiva, promoviendo un efecto fisiolgico mas all de sus valor nutritivo tradicional. Su efecto adicional puede ser su contribucin a la mantencin de la salud y bienestar o la disminucin del riesgo a enfermar (Diplock et al., 1999)Diplock AT, Aggett PJ, Ashwell M, Borrnet F, Fern EB, Roberfroid M. Scientific concepts of functional foods in Europe: Consensus document. British Journal of Nutrition. 81: 1 27.

ALIMENTOS FUNCIONALES CLASIFICACIN

SALUDABLES

Alimentos de bajo valor nutritivoEste grupo de alimentos son la cebolla y el ajo, alimentos utilizados como condimentos o especias en guisos y ensaladas. Ambos productos se justifican como alimentos saludables por su alto aporte de flavonoides, compuestos polifenlicos con propiedades antioxidantes y compuestos organoazufrados, respectivamente, cuyo consumo se asocia en estudios epidemiolgicos y experimentales con disminucin de riesgos de enfermedad cardiovascular, stress oxidativo y adems poseen un efecto anticancergeno.

Nagournay RA. Food. 1: 13-28.

Garlic: medicinal food or nutritious medicine. Journal Medinal

Alimentos con buen valor nutritivoUn ejemplo de este grupo de alimentos es el poroto comn o frjol, que presenta un alto contenido de protenas, almidones de velocidad de digestin intermedia, un alto contenido de fibra diettica, fitatos, taninos y oligosacridos no digeribles. El yogur es un alimento funcional con buen valor nutritivo por su alto aporte de calcio, protenas de buena calidad, alto contenido de riboflavina y aporte de probiticos, que le otorgan el sello de alimento funcional.

Araya H, Lutz M. Alimentos funcionales y saludables. Revista Chilena de Nutricin. 30(1): 1 10.

Alimentos saludables no convencionalesNo son consumidos habitualmente en la dieta de gran parte de pases. La linaza contienen elevados porcentajes de cidos grasos PUFA, precursor de EPA y DHA, flavonoides, tocoferoles y muclagos.

Alimentos saludables condicionadosPor ejemplo el Cacao contiene catequina, epicatequina, quercetina, antocianidinas, cianidinas sin embargo presentan gran contenido de grasa saturada.

Alimentos controvertidosEn este grupo se encuentran el vino y la cerveza, que provocan una gran discusin en cuanto a la recomendacin que propende a un aumento de su consumo. Aunque contienen flavonoides y otros fitoqumicos saludables, el consumo de estas bebidas alcohlicas debe moderarse en pases en que el alcoholismo es un riesgo para la salud.

Wollin SD, Jones JH. Alcohol, red wine and cardiovascular disease. Journal Nutrition. 131: 1401 1404.

Clasificacin y funcionalidad de los compuestos fitoqumicos1.

Terpenos

Antioxidantes que protegen a los lpidos. Los mas estudiados son loscarotenoides y limonoides. Previenen la ocurrencia de cncer incluyendo los pulmones, glndulas

mamarias, color estomago y piel Kawamori, et al, 1996; Reddy, et al,1997; So, et al, 1996; American Institute for Cancer Research, 1996). Producen Inhibicin de la proliferacin de clulas malignas por decrecimiento de la actividad de las protenas oncognicas ras. Causa de decrecimiento de la actividad de la enzima descarboxilasa de ornitina.

1.A Carotenoides Pigmentos de color amarillo, naranja y rojo se encuentran en tomate perejil, naranja, toronja, espinaca. Protegen a la piel contra la radiacin UV, efecto protector especifico de los tejidos Licopeno abundante en tomates, pimiento, toronjas rojas, previene cancer de los pulmones y piel e inhibe la oxidacin de lpidos (Gerster, 1997). Las xantofilas tienen una accin protectora a favor de la vitamina A, vitamina E en contra de los procesos de oxidacin.

1.B Limonoides: Se encuentra en las cscaras de frutas ctricas. Proteccin de tejido pulmonar D-limoneno, pineno, eucaliptol.2.

Fitoesteroles Presentan la habilidad de bloquear la absorcion de colesterol la cual compiten por su absorcin a travs de las paredes intestinales facilitando su excrecin. Fenoles Colores caracterstico azul, azul-rojo, violeta, presente en cerezas, uvas, berenjena, etc. Bloquean la accin de enzimas especificas que causan inflamacin. Modifican los pasos metablicos de las prostaglandinas y protegen la aglomeracin de plaquetas (Hertog et al, ).

3.

Atrapan radicales libres inhibiendo que se unan previniendo que estos se unan y daen las moleculas de DNA. Previenen la peroxidacin de lpidos. Flavonoides:

3.A

La soya y el tofu ricas en flavonoides no ctricos, Flavonoides ctricos diosmina y esperidina encontrados en torojas y naranjas favoren los efectos del acido ascorbico. Bloquean la enzima de conversion de angiotencina, bloquean las enzimas que producen estrogeno (Northrup, 1994). Diosmina y esperidina Reducen los niveles de poliaminas(So, et al, 1996; American Institute for Cancer Research, 1996) -Incluye Flavones: apigenina (camomila) Flavonoles: quercetina (toroja), rutina (lechuga), ginkgoflavonoglicosidos (ginkgo) Flavonoles: esperidina, silibina.

Isoflavonas: genisteina y dadzeina, presentes en la soya.Antitumorificos el cancer de glandula mamaria en animales de experimentacin.

Fitoestrogenos agonistas del estrogeno, compiten y bloquean el receptor hormonal normal. Bloquean el efecto de las hormonas estrogenicas, principalmente del estradiol en su inhibicin de carcinogenesis mamaria (Aldercreutz, 1995). Anderson et al. (1995), determino que el consumo de soya un decrecimiento de 13 % de LDL, personas con niveles de colesterol sanguineo elevado por encima de 300 tuvieron una reduccin de 20 %. Las HDL no fueron afectadas.

3.B Catequinas y cidos glicos

Esteres glicos llamados epicatequinas, galatos de epicatequinas, galato de epigalocatequinas, presentes en te verde. El proceso de fermentacin oxida las catequinas naturales formando teaflavinas y tearubiginas que le da el color al te negro. Ambos inhiben la induccion quimica del esofago en animales, el te verde acta como un inhibidor mas potentes.

3.C Otros compuesto fenlicos

El cido elagico presente en uvas, fresas, zarzamoras, arandanos, inhibe tumores del esofago.4.

Otros quimiopreventores Tenemos a los tioles contienen azufre presente en ajo y en alimentos del genero crucifera, dentro de este grupo estn los glucosinolatos son hidrolizados por la enzima mirocinasa produciendo indoles e isotiocianatos como el sulforafano, y el indol 3-carbinol. Inducen reacciones de detoxificacin y modulan el metabolismo de estrgeno. Los sulfidosallicos estn presentes en el ajo y cebolla protectores del sistema inmunologico y cardiovascular activan los sistemas enzimticos de detoxificacin del hgado.

INVESTIGACIN DE BIOACTIVOS EN ALIMENTOS

Seleccin del alimento: Parte a estudiar Criterios de seleccin 1. Referencias 2. Antecedente botnico 3. Informacin fitoqumica 4. Uso tradicional

Mtodos de investigacin 1. Colecta de la especie Nombre popular Parte de la planta utilizada Fecha, mtodo de colecta, preparacin, secado. Descripcin breve de la distribucin y hbitat de la planta silvestre o cultivada. 2. Taxonomia 3. Estudio Bromatolgico 4. Screening fitoqumico

5. Ensayos in vitro 6. Estudios biolgicos Toxicidad T.aguda y DL50 T. Subcrnica E. Farmacolgicos. 7. E. clnicos

MATERIAL VEGETAL (30 50 G) EXTRAER CON 90 150 mL DE TER ETILICO POR MACERACIN DURANTE 48 HORAS A TEMPERATURA AMBIENTE. FILTRAR

EXTRACTO ETREO

RESIDUO SLIDOEnsayo de Sudan Ensayo de Dragendorff Ensayo de Baljet Ensayo de Lieberman-Buchard

EXTRAER CON 3 VECES EL PESO DEL RESIDUO EN VOLUMEN CON ETANOLFILTRAR

EXTRACTO ALCOHOLICOEXTRAER CON 3 VECES EL PESO DEL RESIDUO EN VOLUMEN CON AGUA DESTILADA FILTRAR Ensayo de resinas Ensayo de Fehling Ensayo de Baljet Ensayo de Lieberman-Buchard Ensayo de espuma Ensayo de FeCl3 Ensayo de Borntrager Ensayo de Shinoda

RESIDUO SLIDO

EXTRACTO ACUOSO

Ensayo de Espuma Ensayo de Shinoda Ensayo de muclago Ensayo de Fehling

Miranda . Mtodos de anlisis de extractos.

Tcnica de extraccin

Extraccin con SoxlhetExtraccin liquido liquido Extraccin en fase slida Microextraccin en fase slida Extraccin con fluido sper critico Extraccin asistida por microondas Extraccin asistida con ultrasonido

FLUIDO SUPERCRTICO Sustancia Llevado mediante operaciones mecnicas, a unas condiciones operativas de presin y temperatura por encima de su punto crtico, pero por debajo de la presin requerida para condensarlo en un slido. Un fludo supercrtico se caracteriza por su gran poder disolvente, enorme capacidad de penetracin en slidos Pueden separarse totalmente de forma sencilla de los extractos por simple modificacin de la presin o la temperatura, hasta pasar el fludo a estado gaseoso. Los mas usados: CO2 Agua Etano Eteno Propano Xenn Oxido nitroso.

MICROEXTRACCION EN FASE SLIDA:Extraccin de analitos de la matriz de la muestra mediante una fibra de slice fundida que esta recubierta de un sorbente en la mayora de los casos polimrico, seguida de la desorcin de los analitos mediante temperatura o un disolvente orgnico. CARACTERISTICAS Bajo costo Puede ser automatizado Pequeos volmenes de muestra Fcilmente transportable Aplicable para muestras slidas, lquidas y gaseosas.

Tipos de fibra comercializados para su uso SPMEFase estacionaria/espesorPolidimetilsiloxano (PDMS) 100 m, fase no enlazada 30 m, fase no enlazada 7 m fase enlazadaPolidimetilsiloxano / divinilbenceno (PDMS/DVB) 65 m, fase parcialmente entrecruzada 60 m, fase parcialmente entrecruzada 65 m, fase muy entrecruzada Poliacrilato (PA) 85 m, fase parcialmente entrecruzada Carboxen/Polidimetilsiloxano (CAR/PDMS) 75 m, fase parcialmente entrecruzada 85 m, fase muy entrecruzada Carbowax/Divinilbenzene (CW/DBV) 65 m, fase parcialmente entrecruzada 70 m, fase muy entrecruzada Carbowax/Templated Resin (CW/TPR) 50 m, fase parcialmente entrecruzada Divilbenceno/Carboxen/Polidimetilsiloxano (DBV/CAR/PDMS) 50/30 m, fase muy entrecruzada 50/30 m, fase muy entrecruzada

T max. de uso280 C 280 C 340 C 270 C -------270 C 320 C

Polaridad

Uso recomendadoGC/HPLC GC/HPLC GC/HPLC GC HPLC GC GC/HPLC

No polar No polar No polar Bipolar Bipolar Bipolar Polar

320 C 320 C 265 C 265 C ------270 C 270 C

265 C 265 C Polar Polar Polar Bipolar Bipolar

GC GC GC GC HPLC GC GC

ABSORCIN- PDMS - PA

ADSORCIN- PDMS / DVB - CW / DVB - CW / TPR

- CAR / PDMS

Clasificacin de las fibras de SPME segn si la extraccin se produce por adsorcin o adsorcin.

Tcnicas de concentracin Concentracin de extractos acuosos Extraccin con flujo de gas inerte Rotavapor Liofilizacin Atomizado

Tcnicas de separacin y purificacin Cromatografa

C. En papelC. en columna

C. Capa finaCromatografa liquida Cromatografa gaseosa

HPLC Actualmente el mtodo predominante es la cromatografa de fase ligada (BPC). Se clasifica en fase normal y fase reversa o inversa, de acuerdo a la polaridad. Relativa de la fase mvil y de los grupos funcionales qumicamente ligados a la Matriz. BPC La partcula base se modifica qumicamente para reemplazar sus grupos funcionales activos, los silanoles, de caractersticas polares, por determinados grupos funcionales: C18, C8, Ciano, amino, etc.

Segn la polaridad:C. Fase Normal El lecho estacionario es de naturaleza fuertemente polar(p. ej. Slice) y la fase mvil es apolar ( sLlice y n-hexano). Las muestras polares quedan retenidas en la columna mayor tiempo que las menos polares o apolares. C, Fase Reversa Es exactamente a la inversa. El lecho estacionario es de naturaleza apolar (Hidrocarburo), la fase mmvil es un lquido polar, normalmente agua, alcohol. En este caso, cuanto ms polar sea la muestra, mayor ser su retencin. Se puede modificar la fase mvil, para ajustar su polaridad. En fase normal por adicin de una sustancia ms polar. En fase inversa el aditivo ser una sustancia menos polar.

Fase mvil: Eluyente apolarOH OH OH OH OH Semi polar Muy polar CH3 CH3 CH3 CH3 CH3

Fase mvil: polar

Apolar

Semi polar

OHOH Apolar

CH3CH3 Muy polar

Ilustracin grafica de la cromatografa liquida en fase normal y en fase inversa. Los crculos representan los tipos de compuestos presentes en la muestra y su posicin relativa en la direccin del flujo de la fase mvil indica su orden de elusin.

FASE Polaridad del relleno Polaridad del solvente Orden de Elucin

NORMAL Alta Baja Primero el menos polar Efecto del incremento Reduce los tiempos De polaridad del solvente de retencin

REVERSA Baja Alta Primero el ms polar Aumenta los tiempos de retencin

FASE MOVIL EN HPLCSISTEMA ISOCRATICO Usa una nica sustancia como fase mvil durante el anlisis de una mezcla de dos o ms sustancias, manteniendo constante la composicin de la fase mvil durante el anlisis. SISTEMA EN GRADIENTE: La composicin de la fase mvil vara durante la corrida. Se utiliza con muestras cuyos componentes posean polaridades muy diferentes, pues en estos casos es preferible variar la polaridad de la fase mvil durante el anlisis con el fin de mejorar la separacin de los componentes que eluyen en ltimo lugar.

TECNICAS DE IDENTIFICACIN

Punto de Fusin. Reaccin de color. Infra Rojo Ultravioleta Espectrometra de Masa RMN

Alimentos : Principios BioactivosDra. Ana Mara Muoz Juregui Centro de Bioqumica y Nutricin Facultad de Medicina Humana - USMP

Segunda clase

COMPUESTOS FENLICOS Y ANTIOXIDANTES

Los antioxidantes naturales presentes en los alimentos entre los que destacan los polifenoles pueden ser responsables de esta actividad.

La biodisponibilidad de los polifenoles naturales de los alimentos es muy variable, dependiendo del tipo de metabolito.Las sustancias fenolicas o polifenoles constituyen un grupo muy numeroso de sustancias que incluyen familias de compuestos con estructuras diversas. Los flavonoides con estructura bsica C6-C3-C6 incluyen antocianinas, flavonoles y flavonas, flavanonas, chalconas y dihidroxichalconas, isoflavonas, flavan-3-oles. Otro subgrupo incluyen los derivados del acido hidroxicinamicos (cafeico, ferlico, sinptico, p-cumrico), tambin tienen importancia los estilbenoides (resveratrol) y los derivados del benzoico (cido glico, elgico, etc).

Tomas BFA. Los polifenoles de los alimentos y la salud. Alimentacin, Nutricin y Salud. 10(2): 41 53.

CLASIFICACIN FITOQUMICOS

DE

LOS

COMPONENTES

Polifenoles dietarios

cidos fenlicos

Flavonoides

Taninos

Antocianinas

- Hidroxibenzoicos - Hidroxicinmicos

- Condensados

Flavonoles Flavonas Flavanoles

Isoflavonoides Flavanonas

CLASIFICACINLos flavonoides se clasifican a partir de sus variaciones estructurales. Dentro del grupo de los flavonoides propiamente dicho, lo mas destacable por su inters farmacolgico son las flavonas, flavonoles, flavanonas, y sus correspondientes hetersitos, isoflavonoides son importantes por su efecto estrognico. Aquellos que carecen del carbonilo en la posicin 4, como son las antocianinas, catequinas, y las leucoantocianos.Lpez LT. Flavonoides. Fitoterapia. 21(4): 108 113.

FlavonolesLos flavonoles mas destacables son la rutina y la silimarina. La rutina es un ramnoglucosido de la quercetina que presenta una accin venotonica, antiespasmdica, antihemorrgica, hepatoprotectora, antioxidante, inhibe la peroxidacin lpica y antirreumtica.

Flavanonas

Algunos compuestos del grupo de las flavanonas mas importantes son la hesperetn-7-hesperidsido, hesperetn-7-neohesperidsido, naringetn-7-neohesperidsido, citroflavonoides. En algunas races y rizomas del (Glycyrrhiza glabra, Citrus sp )

IsoflavonoidesAlgunos isoflavonoides son considerados como fitoestrgenos. Los ms importantes son la genistena (5,7,4-trihidroxiisoflavona) y la daidzena (7,4-dihidroxiisoflavona), ambos procedentes de semilla de soya. Adems de su accin estrognica, leve, las isoflavonas poseen actividad antiviral, Soya anticarcinognica, bactericida y antimictica.

AntociancidosLos antociansidos son hetersidos (tambin denominados antocianinas) cuyas agliconas (antocianidinas o antocianidoles) derivan del in flavilo (2-fenil benzopirilio). Ribes nigrum

Son pigmentos que confieren las coloracionesrojas, azules, y violetas, a numerosas flores, frutos, hojas y semillas. Entre las drogas que contienen antociancidos cabe citar al Ribes nigrum, Vaccinium myrtillus, cuyos frutos contienen derivados del delfinidol y del cianidol.

Vaccinium myrtillus

PROPIEDADES Y FUNCIONES

Las funciones de los flavonoides en las plantas se pueden resumir en tres grupos: Papel de defensa Papel de seal qumica Efecto sobre las enzimas Los flavonoides juegan un papel en la defensa de las plantas frente a agentes agresores externos. Entre estos agentes se pueden mencionar la radiacin UV de los rayos solares, los microorganismos tanto bacterias, hongos, insectos, otros animales herbvoros, efecto aleloptico, medio ambiente agresivo. Los flavonoides actan como seales qumicas o marcadores florales que sirven para guiar a las abejas y otros insectos polinizadores hacia el nctar, facilitando indirectamente la polinizacin.

Otros flavonoides muestran efectos directos o indirectos sobre las enzimas de las plantas afectando su fisiologa y metabolismo (efecto inhibidor de la indol cido actico oxidasa (IAA-oxidasa), efecto antioxidante).

Tambin se piensa que participan que participan en la fase luminosa de la fotosntesis como catalizadores del transporte de electrnico y/o como reguladores de canales de iones en la fotofosforilacin. Los flavonoides tambin inhiben una numerosa variedad de enzimas entre las que se encuentran: Hidrolasas: -glucoronidasa, hialuronidasa, fosfatasa alcalina, arilsulfatasa, ATP asa. Liasas: DOPA decaboxilasa. Transferasas: catecol o metil-transferasa. Hidroxilasas: aril hidroxilasa. Oxidoreductasas: aldolasa reductasa Quinonas: hexoquinasas

ACCIONES FARMACOLGICAS DE LOS FLAVONOIDESEn su relacin con el hombre, estas sustancias presentan una serie de actividades farmacolgicas, dependiendo de ciertas caractersticas de su molcula, entre los que destacan: Conducen a una disminucin de la fragilidad capilar y previene la formacin de varicosidades mejorando la circulacin perifrica. Tambin favorecen la solubilidad y estabilidad as como la formacin de muchos precursores de enlaces entre las fibrillas.Lo que explica la fortificacin del tejido conectivo. Previene la formacin de placas de ateroma, siendo beneficiosos en la prevencin de la ateriosclerosis y el infarto del miocardio.

Activacin de la hidroxilacin del benzo pireno en los meciosomas hepticos, por la benzo pireno hidroxilasa inducida por flavonoides, que conducen a la metabolizacin de las sustancias cancergenas, que de otra forma sera difcil eliminar, acumulandose en los pulmones produciendo el edema pulmonar.

Accin estrognica esta catalizada exclusivamente en el grupo de las isoflavonas, que presentan una actividad y estructura similar al estibestrol. Los flavonoides como constituyentes de los alimentos, tambien tienen su importancia al contribuir a determinadas propiedades de estos, como son el color (pigmentos antocianos), sabor amargo de determinadas flavanonas y dulce de detrminadas dihidroxichalconas) y la astringencia (de los taninos catequnicos).

Contribuyen a la estabilidad de los alimentos por sus propiedades inhibidoras de enzimas responsales del ablandamiento de algunos vegetales, y por su actividad antioxidante.

FLAVONOIDES: CARACTERSTICAS QUMICAS

Estructura qumicaQumicamente estas sustancias son de naturaleza fenlica y se caracterizan por poseer dos anillos aromticos bencnicos unidos por puente de tres tomos de carbono, con la estructura general C6-C3-C6 los cuales pueden formar o no un tercer anillo. 3 2 4 C 5 6 3 5 10 4

89 7 A 6

1 O B

12

O Cartaya O, Reynaldo I. 2001. Flavonoides. Cultivos Tropicales. 22(2): 5 14.

O

OFlavona R = H Flavonol R = OH

R O O

Estructura bsica de 2-fenil--cromona

Estructura bsica de flavona y Flavonol

O

OFlavanona R = H Flavanonol R = OH

R O O

Estructura bsica de los isoflavonoides

Estructura bsica de flavanona y flavanonol

FlavonoideFlavanona

Estructura anillo CNaringenina Hesperidina Eridictiol Tangeritina Luteolina Apigenina Kaenferol Querecetina Rutina Genisteina Diadzeina Orobol Apigenidina Luteolidina Cianidina Sulfuretina Lptosidina

Parte de sustitucin5,4-OH;7-OMe a 5,3-OH;4-OMe a 5,7,3,4-OH 5,6,7,8,4OMe 5,7,3,4-OH 5,7,4-OHa

Flavona

Flavonol

5,7,4-OH 5,7,3,3,4-OH 5,7,3,4-OH;3-o-Rut 5,7,4-OH 7,4-OH 5,7,3,4-OH 5,7,4-OH 5,7,3,4-OH 3,5,7,3,4-OH 6,3,4-OH 6,3,4-OH;7-OMea

a

Isoflavonoide

Antocianidinas

Auronas

a

Neo: neohesperidosa; Me: metilo, Rut: rutinosa

RELACIN ESTRUCTURA - ACTIVIDAD

La estructura de los flavonoides influye de manera decisiva en la actividad biolgica que estos realizan. Actividad antioxidante La disposiciones estructurales que imparten la mayor actividad antioxidante son:

1.2. 3.

La sustitucin 3,4 orto dihidroxi en el anillo B (p.e. catequinas, luteolina, quercetina).La disposicin de grupos hidroxilo en posicin meta en los carbonos 5 y 7 del anillo (kaemferol, apigenina, chrisima). El doble enlace entre los carbonos 2 y 3 en combinacin con los grupos 4 ceto y 3 hidroxilo en el anillo C (p.e quercetina)

Sin embargo, alteraciones en la disposicin de los grupos hidroxilos y la sustitucin de los grupos hidroxilos por glicosilacin disminuye la actividad antioxidante.

La glicosilacin de todas estas posiciones de los hidroxilos influye en la actividad de los flavonoides.Es importante cuando se considera la relacin entre la actividad antioxidante de los glicosidos abundantes en la naturaleza y las agliconas.

Actividad antiperoxidativa:La actividad antiperoxidativa es la ms potente por la accin de las agliconas de los flavonoides que sus correspondientes glicsidos y en las molculas polihidroxiladas; tambin se ha encontrado que con la metilacin de los carbonos 6 y 7 disminuye esta propiedad.

Hasler A, Sticher O, Meier B. 1990. High performance liquid chromatographic determination of five widespread flavonoid aglycones. Journal Chromatographic A. 508: 236 240.

Efecto antiarrtmico y anti-isqumico:El nmero y la posicin de los grupos hidroxilos tiene un efecto marcado en la actividad antiarrtmica. La potencia de estos compuestos con respecto a la inhibicin de las arritmias cardacas son mayores cuando presentan un grupo OH en las posiciones 5 y 4 al mismo tiempo en una molcula.

Larger P, et al. 1999. Separation of tea polyphenols using micellar electrokinetic chromatography with diode array. Journal Chromatographic A. 799(1-2): 309 320.

Actividad antifngica:La actividad antifngica es mayor en los compuestos cuya molcula esta completamente metilada, como es el caso de la tangeretina de los ctricos, y disminuye dramticamente cuando se remueve el grupo metilo de la posicin 5.

Arnao MB, Cano C, Acosta ME. 1997. La actividad antioxidante total de zumos de ctricos como factor de calidad del producto. Agrcola Vegetal. pp 654 658.

Actividad antitrombognica:Esta propiedad se ha encontrado que aumenta en las flavonas a medida que aumenta el grado de metilacin, siendo la 3, 5, 6, 7, 8, 3 y 4-hepta-metoxiflavona la ms activa.

Actividad desacopladora de la fosforilacin oxidativa:Esta actividad en las chalconas y dihidroxichalconas est asociada a la presencia de hidrgeno o hidroxilo en las posiciones 2 y 4.

Armellac A, 1985. Inhibition of most cell histamine release by flavonoids and bioflavonoids. Plant Met. 16: 34 44.

Actividad antitumoral:Las flavonas muy metoxiladas son las que presentan mayor actividad as como algunos de sus glicsidos.

Justisen V, Kuthen P, Leth T. 1999. Quantitative analysis of flavonoids, flavones and flavanones in fruits, vegetables and beverages by high performance liquid chromatographic with photo diode array and mass spectrometric detection. Journal Chromatographic A. 799(1-2): 101 110.

POTENCIAL SINRGICO

La interaccin entre componentes polifenolicos es importante para verificar si existe un efecto sinrgico o antagnico entre molculas fenolicas. La mayor parte de la capacidad antioxidante de frutas y vegetales se la proporciona el cido ascrbico, vitamina E, carotenos, as como de diferentes polifenoles. El potencial de interaccin de diferentes antioxidante como flavonoides (rutina, quercetina), cidos fenlicos (cido cafeico) y vitaminas C y E.

CONTENIDO DE LOS PRINCIPALES POLIFENOLES (MG/KG PC) + CAROTENOIDES (G/100G PC) DE ALGUNOS ALIMENTOSTomateQuercetina Kaempferol cido cafeico cido cumrico cido ferlico Lutena Licopeno -caroteno 9.7 18 46.7 13.0 4.0 58.7 2205 496

Cebolla417 23.9 33.3 30 39 nd nd nd

Lechuga24.2 < 2.0 12.6 nd nd 880 nd 556

Col14.2 35.2 59.4 40.1 nd 1056 < 2.0 nd

Efecto de la combinacin de moleculas sobre la eficiencia antioxidanteValor teorico70 60 50 40 30 20 10

valor experimental

0Acido ascorbico+rutina Acido ascorbico+quercetina Acido ascorbico+acido cafeico

MECANISMO ANTIOXIDANTERadicales libres

Desde el punto de vista qumico los radicales libres son todas aquellas especies qumicas, cargadas o no, que en su estructura atmica presentan un electrn desapareado o impar en el orbital externo, dndole una configuracin especial que genera gran inestabilidad, sealizado por el punto situado a la derecha del smbolo. - Poseen estructura birradiclica. - Son muy reactivos, tienen una vida corta media. - Se producen por diferentes mecanismos: * Cadena respiratoria mitocondrial. * Cadena de transporte de electrones a nivel microsomal y en los cloroplastos. * Reacciones de oxidacin a nivel de biomolculas.

Las principales especies reactivas del oxgeno o sustancias prooxidantes son:Radical hidroxilo (OH)+ Perxido de hidrgeno (H2O2) Anin superxido (O2) Oxgeno singlete (1O2) Oxgeno ntrico (NO) Perxido (ROO) Semiquinona (Q) Ozono

Radicales libres inorgnicos o primariosSe originan por transferencias de electrones sobre el tomo de oxgeno, representan por tanto distintos estados en la reduccin de este y se caracterizan por tener una vida media muy corta; estos son el anin superxido, el radical hidrxilo, y el oxido ntrico.

Radicales libres orgnicos o secundariosSe puede originar por la transferencia de un electrn de un radical primario a un tomo de una molcula orgnica o por la reaccin de 2 radicales primarios entre si, poseen una vida media un tanto mas larga que los primarios. Los principales tomos de las biomolculas son: carbono, nitrgeno, oxigeno, azufre.

Intermediarios estables relacionados con RL del O2Aqu se incluyen el grupo de especies qumicas que sin ser RL, son generadores de estas sustancias o resultan de la reduccin del metabolismo de ella, entre las que estn el oxigeno singlete, el peroxido de hidrogeno, el cido hipocloroso, el peroxinitrito, el hidroperoxido.

Existen alguna circunstancias tambin se producen RL:Dieta hipercalrica. Dieta insuficiente en antioxidantes.

en las que

procesos inflamatorios y traumatismos. Fenmeno de isquemia y reperfusin. Ejercicios extenuantes.

Efecto nocivo de los radicales libresEl dao celular producido por los RL ocurren sobre diferentes macromolculas.1. Lpidos: Es aqu donde se produce el dao mayor en un proceso que se conoce como peroxidacin lipdica, afecta a la estructuras ricas en cidos grasos poliinsaturados (PUFA), ya que se altera la permeabilidad de la membrana celular producindose edema y muerte celular. 2. Protenas: hay oxidacin de un grupo de aminocidos como la fenilalanina, tirosina, histidina y metionina; adems se forman entrecruzamiento de cadenas peptdicas, y por ultimo hay formacin de grupos carbonilos. 3. ADN: Ocurren fenmenos de mutaciones y carcinognesis, hay perdida de expresin o sntesis de una protena por dao a un gen especifico, modificaciones oxidativas de las bases.

Los flavonoides son la familia mas abundante en la naturaleza, que presentan actividad antioxidante. Esta actividad esta relacionada con la habilidad se secuestrar radicales libres, por la presencia de los grupos fenlicos. Estos grupos pueden reaccionar de la siguiente manera:

R + XOH RH + XO Muchos flavonoides presentan una alto potencial reactivo, por presentar una capacidad de transferir molculas de hidrgenos y mantener estables a los radicales libres. Sin embargo, presentan un rol de quelar metales con hierro y cobre inducido por reacciones de los radicales libres.

Sistema de defensa antioxidanteLos antioxidantes impiden que otras molculas se unan al oxgeno, al reaccionar-interactuar ms rpido con los radicales libres del oxgeno y las especies reactivas del oxgeno que con el resto de las molculas presentes, en un determinado microambiente membrana plasmtica, citosol, ncleo o lquido extracelular.

INTRACELULARSuperxido dismutasa Catalasa Peroxidasa Glutation Protenas que ligan metales Vitamina C Polifenoles

MEMBRANAVitamina E -carotenos Ubiquinol

EXTRACELULARCeruloplasmina Transferinas Lactoferrinas Albuminas Vitamina C Acido urico Vitamina E

CAPACIDAD ANTIOXIDANTE Y PRINCIPALES CIDOS FENLICOS Y FLAVONOIDES EN ALIMENTOS PERUANOS

MXIMAS INHIBICIONES EXPRESADAS UN FUNCIN A CIDO ASCRBICO EQUIVALENTE (M AAE)ALIMENTOS Huacatay Olluco CONC. (mg/mL) 60 60 ABSmx.

PORCENTAJE % INHIBICIN 84,76 27,62

(M AAE)

*

0,160 0,760

33,90 10,91

SachatomateSachapapa morada Pituca Sachaculantro Aguaymanto Tumbo*

6060 60 60 60 60

0,7400,640 0,650 0,800 0,420 0,690

29,5639,05 38,10 23,81 60,00 34,29

11,6915,51 15,12 9,38 23,94 13,59

Valores expresados en (M cido ascrbico equivalente) se utiliz la curva patrn de cido ascrbico del (Instituto de Investigacin Bioqumica y Nutricin, 2004) Y = 2,4855X 0,5052, R2 = 99,67. Las lecturas fueron tomadas a los 30 minutos de monitoreo.

TABLA 08. CONTENIDO DE CIDOS FENLICOS PRESENTES EN LAS PLANTAS EN ESTUDIO.CLOROGNICO FERLICO CAFEICO

ALIMENTOS

Huacatay (mg/g) Olluco (g/g) Sachatomate (g/g) Sachapapa morada (g/g) Pituca (g/g) Sachaculantro (mg/g) Aguaymanto (g/g) Tumbo (g/g)ND no detectado

1,68 14,71 210,42 0,54 0,21 13,57 1,24 93,26

16,60 15,58 12,77 0,56 0,21 15,99 19,15 4,15

3,98 ND 8,62 0,46 0,014 0,95 3,85 5,56

TABLA 09. CONTENIDO DE FLAVONOIDES PRESENTES EN LAS PLANTAS EN ESTUDIO.RUTINAALIMENTO Huacatay (mg/g) Olluco (g/g) Sachatomate (g/g) Sachapapa morada (g/g) Pituca (g/g) Sachaculantro (mg/g) Aguaymanto (g/g) Tumbo (g/g)ND no detectado

MORINA

QUERCETIN A2,99 ND 0,19 ND 0,23 0,11 ND 6,02

1,80 142,20 16,35 0,18 0,15 0,29 5,93 ND

3,21 ND ND ND ND 0,093 ND ND

Alimentos funcionales: Principios BioactivosDra. Ana Mara Muoz JureguiCentro de Bioqumica y Nutricin Facultad de Medicina Humana - USMPTercera clase

ASPECTOS FISIOLGICOS

Los radicales de oxgeno y de nitrgeno que se generan en los procesos metablicos participan en diferentes procesos fisiopatolgicos. El organismo humano tiene una serie de mecanismos de defensa que depuran dichos radicales libres evitando el dao celular que puedan originar. Sin embargo, en determinadas situaciones sta capacidad de depuracin se ve sobrepasada por un exceso de produccin de los mismos (RL), sobreviniendo la lesin y la muerte celular (Halliwell y Gutteridge, 1989). Las manifestaciones del dao por radicales libres se presentan en cualquier enfermedad neurodegenarativa, incluyendo epilepsia, Parkinson, Alzheimer, etc. (Bains y Shaw, 1997).

ENVEJECIMIENTO Y NEURODEGENERACIN:

El envejecimiento es un proceso irreversible que afecta

de forma heterognea a las clulas que conforman losseres vivos, las cuales, con el paso del tiempo, se ven sometidas a un deterioro morfofuncional que puede conducirlas a la muerte.M.A. Peinado, M.L. del Moral, F.J. Esteban, E. Martnez Lara, E. Siles, A. Jimnez, R. Hernndez Cobo, S. Blanco, J. Rodrigo, J.A. Pedrosa. . Envejecimiento y neurodegeneracin: bases moleculares y celulares. Revista de Neurologa. 31(11): 1054 -1065.

Esquema sobre la teora de los radicales libres

EFECTOS VASCULARES

Existe varios flavonoides con accin relajante sobre el msculo liso vascular. La accin vasodilatador es mayormente independiente del endotelio. Las isoflavonas y las flavonas parecen ser igualmente activas, mientras que la presencia de un grupo carbonilo en la posicin 4 y un doble enlace en C2 y C3 parece ser los requisitos indispensables para el efecto vasodilatador.

Los flavonoides ejercen mayoritariamente un efecto vasodilatador en el

msculo liso vascular aislado, de manera dependiente de la estructura delcompuesto. El principal mecanismo de esta accin parece relacionado con la inhibicin de la PKC o con algunos de los procesos activados por esta, aunque la inhibicin de otras cinasas, de las PDE de nucletidos cclicos y

el bloqueo de la entrada de calcio, puede contribuir al efecto en mayor omenor medida.

Clula endotelial

NAPH Macrfago IL-1 MCP-1X

NAPH F ERO LDL NAPH LDLox

Clula espumosa

Clula muscularLas flechas de rayas y X indican posibles lugares de inhibicin de los flavonoides. F: flavonoide, IL-1: interluquina 1, MCP-1: protena quimiotactica de monocitos.

Mecanismos implicados en el efecto protector de los flavonoides sobre la oxidacin de las LDL en el subendotelio vascular

Efectos vasoconstrictores

Determinadas molculas de estructura flavonoide tienen una accin bifsica sobre los vasos sanguneos: vasoconstrictora a las concentraciones activas ms bajas y vasodilatadora a concentraciones mayores.

El caso de aquellos compuestos con una triple sustitucin hidroxlica en posiciones contiguas de los anillos A o B, como la baicalena y la miricetna.

La actividad vasoconstrictora, a bajas concentraciones, de labaicalena y la miricetna depende del endotelio y que puede deberse a la inhibicin de la produccin y/o de la liberacin del oxido ntrico o a la estimulacin de tromboxano A2, respectivamente.

Efectos antiaterosclertico

La hesperidina, por su parte, incrementa las concentraciones de

HDL, mientras que disminuye las LDL, triglicridos y las de lpidostotales en plasma.

Los flavonoides pueden emplear dos lneas defensivas frente al dao celular provocado por la oxidacin de las LDL; la inhibicin de la oxidacin de las lipoprotenas y el bloqueo directo a nivel celular de la toxicidad de LDL oxidadas.

Accin frente al cncer

Los flavonoides inhiben el paso del agente precursor a mutgeno durante la elaboracin de los alimentos, mientras que otros simplemente dificultan la absorcin del promotor tumoral en el tubo digestivo. Los efectos anticancergenos de los flavonoides podran ser el resultado de la modulacin de las enzimas metablicas hepticas. Algunas catequinas de t inhiben las p450 monooxigenasas. Adems el t puede interferir en los procesos de las fases de promocin y proliferacin celular.

Accin frente al cncer

Los procesos neoplsicos, en sus fases de promocin yprogresin, se caracterizan por alteraciones en la regularizacin de la proliferacin y de la diferenciacin celular. Algunos flavonoides tienen accin sobre estas etapas en muy diferentes tipos celulares, lo que puede

conducir al uso de estos componentes como agentescitostticos en las ltimas etapas de la carcinognesis ms que como elementos preventivos de las primeras fases.

Posibles lugares de interaccin de los flavonoides con el proceso carcinognico (indicado con estrella). Las flechas cortas indican el efecto potenciador (flecha hacia arriba), o inhibidor de la actividad (flecha hacia abajo). ODC ortinitina descarboxilasa, PKC protena cinasa C. Citocromo P450 Precarcingeno Carcingeno reactivo

Metabolito

Conjugado inactivo

Promotores tumorales

EROTransferasas Reaccin qumica

Activacin PKC

Induccin ODC

Citocromo P450

Mutgeno de accin directa Mutacin Promocin tumoral progresin

Tumor

Invasin

Clula normal

Clula con alteracin en ADN

Muerte celular

Clula normal

ABSORCIN Y METABOLISMO DE LOS COMPUESTOS FENLICOS

La biodisponibilidad se reconoce como la velocidad y lugar donde una

sustancia activa viene a ser absorbida y se hace disponible en el lugarde la accin.

El biodisponibilidad puede ser influido por factores intrnsecos al alimento y al organismo humano por la eficacia del proceso digestivo, composicin de la microflora interna, absorcin interna y el metabolismo post-absorcin (Scalbert y Williamson, 2000).

El destino biolgico de los flavonoids, incluyendo sus formas de glucsidos, es sumamente complejo y cual depende de un nmero grande de procesos (Walle, 2004).

ABSORPTION AND METABOLISM OF FLAVONOIDS