T.3. Compuestos fenólicos

Universidad de Murcia

TEMA 3. COMPUESTOS FENLICOSCompuestos Bioactivos y Alimentos FuncionalesMster Universitario en Nutricin, Tecnologa y Seguridad Alimentaria.

Tema 3. Compuestos FenlicosUniversidad de Murcia

Dieta y salud. Compuestos bioactivos de origen vegetal Definicin, clasificacin y biosntesis Fuentes alimentarias Calidad sensorial y compuestos fenlicos Factores que afectan en el contenido fenlico Estrategias para aumentar o mantener la calidad Importancia nutricional y funciones en el organismo Metabolismo de compuestos fenlicos Mtodos de deteccin

Dieta y SaludUniversidad de Murcia

Dieta y salud

Que tu alimento sea tu medicina, y que tu medicina sea tu alimentoHipcrates (S.V a.C.-S.IV a.C.)

Dieta y SaludUniversidad de Murcia

Beneficios asociados a la ingesta de determinados alimentos

Fomento del consumo de frutas y hortalizas

Efectos probados en la prevencin de enfermedades cardiovasculares, neurodegenerativas, cncer, etc.

Inters generalizado por el desarrollo de alimentos saludables

Compuestos bioactivos de origen vegetalUniversidad de Murcia

-Caroteno

Terpenoides

(Tomate, zanahoria)

SitosterolHO

(Aceites vegetales)

Compuestos fenlicosQuercetina 3-glucsido (Uva, vino, t, etc.)HO O

OH OH

O-Glucosa

Compuestos azufradosNCS

OH

O

IsotiocianatoH C 3 S (CH ) 24 (Brcoli, coliflor) O NH 2 Alina S COOH (Ajo, cebolla, puerro) O

Definicin de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia

Metabolitos secundarios de las plantas esenciales para su crecimiento y reproduccin. Funcin defensiva (agentes protectores frente al ataque de patgenos): antifngicos, bacteriostticos, etc. Intervienen en la calidad sensorial de los alimentos siendo responsables de las propiedades organolpticas Se conocen ms de 8000 compuestos distintos con diferentes estructuras qumicas, funciones y actividades

Clasificacin de los compuestos fenlicosUniversidad de Murcia

FlavonoidesOH

OH

OH

Antocianos Flavonoles FlavanFlavan-3-oles

HO HOHO

O OO OO OOH HO

+

OH OH OH OHOH

OH

Flavonas Flavanonas Isoflavononoides

HO HO HO HO

O OHOH OH OHOH O

O

OH

OH

OH

OH OHO O OH O OHOH

Proantocianidinas

cidos fenlicosHO

OH O O O O

Taninos hidrolizablesO

cidos hidroxibenzoicos cidos hidroxicinmicos

HO HO

ElagitaninosOH

HO HO

O

O O

O OHOH O OH

GalotaninosOH

HO HO

HO HO OH HO

Clasificacin de los compuestos fenlicosUniversidad de Murcia

HO O O

Estilbenos

HO

trans-astringinaCH 2OH O OH

trans-piceidoCH 2OH O OH O OH OH OH

Astringina Piceido Piceatanol Resveratrol Viniferinas

O OH

OH

OH

OH

-viniferinaOH

OH

OH HO OH OH HO OH

OH O HO HO O O OH

OH OH OH

-viniferina

OH

OH

trans-piceatanol

trans-resveratrol

Biosntesis de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia

Ruta de los fenilpropanoidesCOOH NH2

PAL

COOH

C4HCOOH

Fenilalanina

NH3

cido cinmicoHO

p-Cumrico CoAL

CoASH

HIDROXICINMICOSOH HO HO CO-SCoA

STS

p-Cumaroil CoA

OH

COOH +3 H2C COSCoA

trans-Resveratrol ESTILBENOS

Malonil CoA

HIDROXIBENZICOS FLAVONOIDES

Fuentes alimentarias de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia

Familia Flavonoides Antocianinas

Grupo

TipoCianidina Delfinidina Malvidina Peonidina PetunidinaQuercetina Kaemfperol Miricetina Isoramnetina Catequina Epicatequina B1 B2 B4 C1 Apigenina Luteolina Hesperidina Didimina Eriocitrina Narirutina Daidzeina Genistena

Fuente alimentariaFrutas rojas (arndanos, grosellas, moras), vino tinto

Flavonoles

Albaricoque, mora, fresa, ciruela, higos, t

Flavan-3-oles Proantocianidinas o taninos condensados

Chocolate, vino tinto, uva, te Vino, chocolate, fresas, t, manzanas

Flavonas Flavanonas

Ctricos (naranja, limn)

Isoflavonoides

Soja

Fuentes alimentarias de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia

Familia cidos fenlicos

Grupo cidos benzoicos o derivados del cido hidroxibenzoico

TipoGlico Elgico p-hidroxibenzoico SirngicoFerlico Sinpico p-coumrico Cafeico Punicalagina Sanguina H6 Lambertianin C

Fuente alimentariaFrambuesa, mora, granada, fresa

cidos cinmicos o derivados del cido hidroxicinmico

Caf, t, arndanos, lechuga, alcachofa

Taninos hidrolizables

Elagitaninos

Granada, nueces, frambuesa, mora

Galotaninos

Bellotas

Estilbenos

Monmeros

Resveratrol Piceatanol Piceido Astringina Viniferinas

Uva, zumo de uva, vino, cacahuetes

Dmeros y trmeros

Uva, zumo de uva, vino tinto

Calidad sensorial y compuestos fenlicosUniversidad de Murcia

Apariencia visual:Pigmentacin: antocianos, flavonoles Precipitacin: flavanonas Coloraciones pardas: hidroxicinmicos, estilbenos, etc.


Apariencia visual:Polifenol oxidasa (PPO)R R R

PPOOH OH

PPOO O2 H2O O H2O

O2 OH

M

Actividad Monofenolasa

D

Actividad Difenolasa

QPolimerizacin (no enzimtica)

Prdida de calidad sensorial Efectos beneficiosos

PARDEAMIENTO (Melaninas)


Sabor y aroma:Amargo: flavanonas, oleuropeina Astringencia: proantocianidinas, elagitaninos Picante: capsaicina Olor: eugenol

Factores que afectan el contenido fenlicoUniversidad de Murcia

Factores genticos:Cantidad y tipo de polifenoles Cantidad y tipo de enzimas Diferentes isoformas/isoenzimas Diferente expresin espacio-temporal Diferente eficacia cataltica

Distinta susceptibilidad al pardeamiento enzimtico


Factores agronmicos (ambientales):

Exposicin solar Irrigacin (estrs salino) Suelo Temperatura Plagas Herbicidas/plaguicidasCultivos Quercetina (mg/kg fw) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0


Tratamientos postcosecha:

Dao mecnico ConservacinTemperatura Atmsferas controladas Hormonas

ProcesadoIndustrial Domstico


Procesado:IndustrialFermentacin Temperatura Enzimas Presin Prensado Procesado mnimo

DomsticoObtencin de zumos Cocinado (tiempo/forma): agua, vapor, microondas, etc.

Estrategias para aumentar la calidadUniversidad de Murcia

Modificacin genticaControl gentico: Ingeniera gentica y mejoraModificacin individual de pasos bioqumicos Modificacin general de rutas bioqumicas Depresin de la actividad PPO y/o POD

Efectos secundarios!!!

Efecto en la vida de la planta: crecimiento, defensa frente a patgenos, etc. Efecto en la calidad sensorial y nutricional


Estrategias agronmicasTratamientos con Ca: (membranas) cidos abscsico y giberlico en fresa y uva (pigmentacin-PAL?) Canopy Management (pigmentacin-PAL) Fruit bagging (pigmentacin-PAL)


Induccin y/o activacin PAL, PPO y POD Mayor susceptibilidad al pardeamiento


Tratamientos post-cosechaRefrigeracin (T conservacin) Atmsferas Controladas/Modificadas Tratamientos qumicos (lavados) Hormonas Recubrimientos comestibles Tratamientos trmicos Tratamientos de alta presin Pulsos elctricos Microondas Ultrasonidos Irradiacin (UV, gamma) Combinaciones de dos o ms de los anteriores



Tratamientos post-cosechaTemperatura:Mayor solubilidad Mayor extraccin

Sulfuroso:Antimicrobiano Inhibicin de enzimas oxidativas (PPO y POD) Maceraciones sulfticas: vinos con ms color

Maceracin:Mayor tiempo de contacto


Preparados enzimticos comerciales: Pared celular:Pectinas Celulosa, hemicelulosa y ligninas Pectinasas, celulasas, hemicelulasas

Rotura de la pared(liberacin del contenido celular)

Rendimiento Color


Ciclodextrinas:Oligosacridos cclicos naturales formados por unidades de glucosa Encapsulacin de compuestos de inters en alimentacin:Estabilidad: oxidacin, temperatura, luz Solubilidad

Tipos de CD naturales:

0,56 nm

0,70 nm

0,88 nm

-, - y -CDGRAS Econmica

Importancia nutricional y funciones en el organismoUniversidad de Murcia

Ingesta de compuestos fenlicos con la dieta:

Dos copas de vino (200 mL) Una porcin de cereales (50 g)

Una porcin de verduras (200 g) Dos tazas de caf (200 mL)

300 - 800 mg cinmicos 120-200 mg antocianos 25 mg catequinas 85 mg flavonoles

Dos porciones de fruta (200 g)

Dos vasos de zumo (400 mL)

... hasta gramos

de compuestos

fenlicos al da.


Ingesta de compuestos fenlicos con la dieta:R1 R2 HO O OH OH O R3

Bebidas diversas Vino, caf, t, chocolate 33%

Hortalizas 11 % Frutas 41 %

Alimentacin occidentalOtros 7%

Cereales, Legumbres 8%

Metabolismo de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia

Fraccin de un compuesto que es liberado de la matriz alimentaria en el tracto gastrointestinal, y en consecuencia, se convierte en disponible para su absorcin Es la capacidad de un compuesto activo de generar una respuesta fisiolgica determinada

Bioaccesibilidad

Biodisponibilidad

Bioactividad

Es la integracin de los diversos procesos mediante el cual una fraccin de un nutriente ingerido est biodisponible para la digestin, absorcin, transporte, utilizacin y eliminacin

Metabolismo de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia

OH OH OH OH OH Boca Esfago Estmago

mg - g /da

Consumo dieta

1 nM- 5 M nMMetabolitos o agliconas.

Fase IFraccin INTESTINO bioaccesible DELGADOO Va biliar Vena porta

Fase IIHGADO Fraccin biodisponible Circulacin sistmica TEJIDOS

OH HO OH

COLON Una buena parte de los compuestos fenlicos llegan al colon: Sin metabolizar Metabolitos Microbiota colon

RION

Heces

Orina

~100 M de mezcla


Actividad biolgica de compuestos fenlicos:

Efectos neuroprotecctores Proteccin a nivel metablico(obesidad, diabetes)

Proteccin frente a lesiones gstricas Mejora de la capacidad visual Propiedades antiproliferativas y anticancergenas

Mejora de procesos inflamatorios

Prevencin de enfermedades cardiovasculares

Mtodos de deteccin de compuestos fenlicosUniversidad de Murcia

Mtodo espectrofotomtrico:

Tcnica colorimtrica con reactivo Folin-CiocalteuCuantitativo: anlisis de compuestos fenlicos totales Rpido Bajo coste Inespecfico y poco selectivo: reacciona con cualquier sustancia reductora

Espectrofotmetro UV-VIS



Tcnica colorimtrica con reactivo Folin-CiocalteuReaccin xido-reduccin entre el reactivo Folin-Ciocalteu (se reduce) y los xidoFolincompuestos fenlicos (se oxidan) Se mide absorbancia a 750 nm del color azul formado



Fundamento mtodo Folin-Ciocalteu:Los compuestos fenlicos reducen un complejo de molibdeno y wolframio (3H2OP2O513WO35MoO310H2O) generando una coloracin azul en el medio de reaccin. La 13WO3 MoO3 10H reaccin. reaccin se desarrolla en medio bsico y la intensidad de la coloracin desarrollada es proporcional a la concentracin de compuestos fenlicos en la muestra. muestra. Reaccin en medio bsico = 750 nm Tiempo de medida (120 min) Calibracin: Recta patrn con cido glico (absorbancia x concentracin) (absorbancia

Compuestos fenlicos +

Reactivo Folin-Ciocalteu + Na2CO3

cido glico

Singleton, VL, Rossi JA Jr. (1965). Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. Am J Enol Vitic 16: 144-158



Tcnica colorimtrica con reactivo Folin-Ciocalteu1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 0 50 100 150 mg ac galico/L dAbs = 0,009 C + 0,036 R = 0,998

2000 1800 1600

mg GAE/L

1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Zumo de pia Vino tinto Minute Maid Zumo granada T + canela

dAbs


Mtodos por cromatografa lquida de alta resolucin (HPLC):Identificacin y cuantificacin Alta selectividad Ms caros que los espectrofotomtricosAbsorbancia a 510 nm

0.4

2

4

HPLC-DAD0.2

1 3

0.0 0 5 10 15 20 25 30

Tiempo de retencin (min)

1 = Delfinidina 3-glucsido 2 = Delfinidina 3-rutinsido 3 = Cianidina 3-glucsido 4 = Cianidina 3-rutinsido

HPLC-DAD-MS


Mtodos por cromatografa lquida de alta resolucin (HPLC): Conceptos bsicos de cromatografaPermite la separacin, identificacin y determinacin de cada uno de los componentes de una mezcla compleja. compleja. Se utiliza una fase mvil (mezcla de disolventes) y una fase estacionaria (relleno de columna). columna). La muestra se desplaza con una fase mvil (lquido). Esta fase mvil se hace (lquido). pasar a travs de una fase estacionaria (columna)


Mtodos por cromatografa lquida de alta resolucin (HPLC):

800Compounds Urolithin C Isourolithin A Urolithin A Urolithin B

Rt [M-H](min) (m/z) 32.8 243 38.7 227 39.3 227 47.5 211

MS2 Absorbance spectrum (m/z) (nm) 215, 199, 171 260, 305, 340 199, 183, 159 255, 300, 329 Urolithin A 199, 183, 159 280, 305, 355 167 275, 300, 335

600

[M-H]-, negatively charged molecular ions; MS2, daughter ions produced from [M-H]fragmentation.

mAU

400

200

0 240

260

280

300

320

340

360

380

400

Wavelength (nm)

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