Tesis doctoral de Elena Suárez Pereira
En la última década se ha producido un cambio sustancial de algunos conceptos básicos en nutrición con el concepto de alimento funcional. Lo que ha provocado que la producción de alimentos funcionales, especialmente prebióticos, sea actualmente un importante objeto de investigación en la industria alimentaria. en esta tesis se presenta el estudio de dianhidridos de fructosa (dafs) y glucooligosacáridos, que son compuestos que poseen un gran potencial como alimentos prebióticos. Los objetivos han sido: la exploración de nuevas estrategias de síntesis estereoselectiva de dafs, la optimización y escalado de la preparación de caramelos enriquecidos en dafs y el estudio de sus propiedades prebióticas in vitro e in vivo utilizando modelos animales, el desarrollo de un nuevo método de análisis de dafs por cromatografía de intercambio iónico de alta resolución acoplada a un detector de amperometría de pulso (hpaec-pad), la exploración de las propiedades organolépticas de los caramelos prebióticos y su posible incorporación a diferentes matrices alimentarias y la extensión de la metodología de caramelización en condiciones heterogéneas a la d-glucosa. en primer lugar, se llevo a cabo el estudio de los dianhidridos de fructosa (dafs) que son una familia compleja de diasteroisómeros con cinco esqueletos tricíclicos diferentes. La puesta a punto de métodos analíticos para la identificación de los dafs y el estudio de sus propiedades individuales exige el desarrollo de métodos eficaces de síntesis de los mismos. Ya en nuestro grupo se habían desarrollado aproximaciones para la preparación de dafs basadas en la capacidad de los derivados 1,2-o-acetonados de la d-fructosa para sufrir un proceso tipo tandem, promovido por ácidos. En ellas, el tamaño de anillo y el curso estereoquímico pueden controlarse mediante el uso de grupos protectores adecuados o la aplicación de estrategias de transferencia intramolecular del aglicón a la síntesis de sistemas espiroacetálicos. En este sentido, el uso de grupos xilileno, bien conectando dos unidades de fructosa diferentes o bien actuando como grupo protector de hidroxilos vecinales, ha demostrado ser especialmente adecuado, permitiendo acceder tanto a isómeros termodinámicos como contra-termodinámicos. Por lo que en esta tesis, la combinación de ambas estrategias nos ha permitido obtener un doble control de la diasteroselectiva de la reacción. en segundo lugar, teniendo en cuenta que en el caramelo de sacarosa, a principio del siglo xx, se identificaron las estructuras de 13 isómeros de dafs más un dianhidrido de tipo mixto constituido por una unidad de fructosa y otra de glucosa, que constituían el 10-20% de la fracción no volátil del mismo, en esta tesis se ha llevado a cabo el desarrollo de una metodología de caramelización que nos ha permitido producir caramelos con un 70-80% de dafs y glicosildafs por control del calentamiento de un azúcar comercial como precursor, preferentemente la d-fructosa, en presencia de un catalizador heterogéneo, como es la resina de carácter ácido lewatit® s2328 (h+). La composición del caramelo es determinada por cromatografía de gases (cg) usando patrones puros obtenidos por síntesis química. La evaluación de las propiedades prebióticas de los nuevos caramelos se ha llevado a cabo empleando modelos animales, como son ratas wistar (en colaboración con el dr. Julio gálvez de la universidad de granda) y pollos y cerdos (en colaboración con el dr. Luis a. Rubio, de la estación experimental del zaidín, csic-granada). En ratas sanas alimentadas con caramelos enriquecidos en dafs, los recuentos de lactobacilos en el contenido del colon y la producción de ácidos grasos de cadena corta se incrementaron ligeramente en comparación con las ratas de control no tratadas. En el caso de pollos y cerdos también es observable el carácter prebiótico de nuestros caramelos. Lo más interesante es, que en animales a los cuales se le ha inducido la enfermedad de crohn por la inyección de ácido trinitrobencenosulfonico (tnbs), se observa la mejora en el daño macroscópico del colon, así como una recuperación de los recuentos de las bacterias beneficiosas en el contenido intestinal del colon. en tercer lugar, aunque el análisis por cg de los dafs representa un avance muy significativo, era necesario someter las muestras a una derivatización previa, lo que representa un inconveniente. Y además, el problema adicional de la falta de patrones puros de daf para la calibración del método y la determinación de los factores de respuesta correspondientes. En un intento de superar estas limitaciones, se examinó la idoneidad de la cromatografía de intercambio aniónico, junto con la detección de pulsos amperométricos (hpaec-pad) para la separación y el análisis de daf, y su aplicación a los caramelos enriquecidos en daf. Este estudio se realizo en colaboración con el dr. David lesur de la univerdidad de picardie jules verne, amiens (francia). La hpaec-pad es especialmente adecuada para el análisis de los derivados de hidratos de carbono sin protección y sin la necesidad de cualquier derivatización previa. Se ha observado que esta técnica permite la separación de daf de acuerdo a su estructura básica, derivados de piranosa que muestran los tiempos de retención más bajos en comparación con los derivados de furanosa. en cuarto lugar, se llevó a cabo la exploración de las propiedades organolépticas de los caramelos prebióticos enriquecidos en dafs y su posible incorporación a diferentes matrices alimentarias. Para ello se han llevado a cabo una serie de actividades de i+d+i adicionales con la empresa ingredientis biotech. Las principales dificultades que se presentan para la posible utilización de nuestro caramelo como ingrediente alimentario son la coloración amarillenta que proporciona a las diferentes matrices, así como ligeros sabores amargos-metálicos. Ambas se subsanaron mediante la decoloración de los caramelos a alta temperatura en presencia de carbón vegetal. finalmente, se llevó a cabo la extensión de la metodología de caramelización empleando d-glucosa como precursor y resina ácida como catalizador. Lo que nos ha permitido obtener un caramelo enriquecido en glucooligosacáridos que ha sido analizado por cg y hpaec-pad. Además, se ha realizado el estudio sus propiedades prebióticas en ratas wistar, en colaboración con el dr. Julio gálvez de la universidad de granada).
Datos académicos de la tesis doctoral «Preparación, análisis y evaluación de oligosacaridos prebióticos derivados de fructosa y glucosa.«
- Título de la tesis: Preparación, análisis y evaluación de oligosacaridos prebióticos derivados de fructosa y glucosa.
- Autor: Elena Suárez Pereira
- Universidad: Sevilla
- Fecha de lectura de la tesis: 29/04/2011
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Carmen Ortiz Mellet
- Tribunal
- Presidente del tribunal: julio Juan Gálvez peralta
- Luis angel Rubio sanmillán (vocal)
- nieves Corzo sanchez (vocal)
- Francisco Javier Hidalgo García (vocal)