Una nueva tecnología protege los compuestos bioactivos de los alimentos durante la digestión

Científicos de un centro de investigación que cuenta con el apoyo de la FAPESP combinaron sustancias extraídas de residuos de frutas y de la clara de huevo para nanoencapsular la antocianina, un pigmento rojizo con acción antioxidante. Esta envoltura evita la degradación de las moléculas, lo cual hace posible que una mayor cantidad de las mismas llegue a los intestinos para su absorción

Por Karina Ninni  |  Agência FAPESP – Presentes fundamentalmente en las frutas y en las hortalizas, los compuestos bioactivos ejercen distintas acciones biológicas en el organismo, asociadas a la promoción de la salud y al aumento del bienestar. A ellos se les atribuyen efectos antioxidantes, antidiabéticos, antienvejecimiento y anticancerígenos, entre otros.

Distintos científicos estudian maneras de optimizar la absorción de estos compuestos en el organismo, aumentando su biodisponibilidad (la proporción de cada compuesto que llega a la circulación tras su absorción). Una de estas maneras consiste en nanoencapsular esas sustancias para que su liberación sea lenta y que resistan al proceso digestivo y a la acción de las bacterias de la microbiota intestinal.

Esto es lo que ha venido llevándose adelante en el marco de los estudios de dos científicos en el Departamento de Ciencia de los Alimentos y Nutrición Experimental de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de São Paulo (FCF-USP), en Brasil, en diversos trabajos. El más reciente de ellos, publicado en el International Journal of Biological Macromolecules, muestra los resultados de una tarea realizada en el ámbito del Centro de Investigaciones en Alimentos (FoRC), un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) apoyado por la FAPESP.

“Utilizamos las pectinas extraídas de los residuos del albedo [la parte blanca] y de las cáscaras de frutas cítricas, con un grado de pureza que permite su consumo alimenticio. Se las preparó aplicando métodos que excluyen cualquier componente químico nocivo para la salud humana”, afirma João Paulo Fabi, uno de los autores y docente de la FCF-USP.

En el artículo de revisión, los autores describen el uso de las pectinas como material para el encapsulamiento de compuestos bioactivos. “Aparte de describir lo que ya existe en la literatura sobre el uso de pectinas con este objetivo, desarrollamos una nueva tecnología para nanoencapsular compuestos bioactivos utilizando pectinas. Formamos un nanocomplejo de pectina con lisozima, una sustancia segura para su consumo alimenticio extraída de la clara de huevo, que dota de mayor estabilidad al producto. De este modo, formamos una red protectora para un compuesto bioactivo sumamente sensible: la antocianina”, resume.

Las antocianinas son pigmentos solubles en agua pertenecientes al grupo de los flavonoides, compuestos fenólicos existentes en los vegetales y responsables de una gran variedad de colores observadas en las flores, los frutos, las hojas, los tallos y las raíces de las plantas, cuya coloración puede variar del rojo carmín al violeta y al azul.

La metodología sugerida por la dupla de autores puede emplearse para encapsular otros compuestos bioactivos solubles en agua. “Probamos con la antocianina porque es un compuesto sumamente desafiador y sensible a muchos factores, tales como la luz, la temperatura, el pH y las bacterias intestinales, por ejemplo”, remarca Thiécla Katiane Osvaldt Rosales, primera autora del artículo, quien actualmente lleva a cabo una investigación posdoctoral en el Instituto de Investigaciones Energéticas y Nucleares (Ipen, en portugués).

Aparte de la financiación del FoRC, la FAPESP aportó al trabajo mediante la financiación de otros dos proyectos (19/11816-8 y 12/23970-2).

Las ventajas de este método

De acuerdo con los investigadores, la ventaja principal del método desarrollado reside en que, aparte de la pectina, la lisozima y el material encapsulado (la antocianina), no va ningún compuesto agregado. “Utilizamos compuestos de fuentes naturales y los mezclamos en el laboratorio para formar un nuevo producto, sin el agregado de sales, ligandos ni nada que pueda ser potencialmente tóxico. Asimismo, las nanopartículas no son tan pequeñas. Cuando son muy pequeñas, atraviesan las barreras y las membranas de las células y entran en el ADN, con lo cual pueden tener un efecto tóxico. El tamaño al que arribamos es seguro”, resume Fabi.

Osvaldt Rosales explica sintéticamente el proceso de obtención de las nanopartículas: “La pectina y la lisozima se calientan por separado, pues el aumento de la temperatura provoca una alteración parcial de la estructura, lo cual hace posible que las sustancias tengan una mejor interacción. Tras el calentamiento, se efectúa un enfriamiento rápido, para aprovechar esa estructura molecular más afín a la interacción, y las mezclamos con el material que se encapsulará cuando la pectina y la lisozima alcanzan una temperatura que no será nociva para la antocianina, un compuesto bastante sensible e inestable. Mezclamos las tres en una suspensión acuosa y, al cabo de una hora de agitación, lo que resulta es la antocianina nanoencapsulada. Luego la suspensión pasa por un proceso de filtrado para separar el contenido no encapsulado.”

Según la investigadora, existe un cuidado especial con factores tales como la temperatura y el pH. “Testeamos la optimización de los parámetros, fundamentalmente el pH. No puede ser alto, pues degrada la antocianina, y ni muy bajo. El pH final fue 5, considerado excelente para la interacción entre las moléculas. También se testearon el tiempo y la intensidad de la agitación. Intentamos estar atentos a los mínimos detalles que marcan la diferencia en la formación de partículas estables. Y hemos efectuado el depósito de la patente de esta metodología.”

Los resultados

Al final, la eficacia del encapsulado se puso a prueba en un sistema de digestión simulado in vitro, que imita la fase gástrica y la fase intestinal.

“El resultado indica que se liberó una parte de la antocianina durante el proceso digestivo, sobre el final de la digestión gástrica, y otra quedó sujeta a la nanoestructura, con posibilidades de liberar el resto en el ambiente intestinal o ser absorbida íntegramente como parte de la nanoestructura. Creemos que es un buen resultado: la liberación parcial y gradual indica que el compuesto empieza a ser absorbido antes de llegar al intestino, y la permanencia de un resto nanoencapsulado señala que una parte se liberará en el intestino o podrá absorberse íntegramente con menores alteraciones estructurales”, celebra Osvaldt Rosales.

El próximo paso consistiría en probarlas en animales. “Testeamos in vitro y obtuvimos resultados que indican que las nanopartículas son seguras para su consumo. Reunimos indicios de que las células pueden absorberlas de una manera no tóxica y de que las pectinas protegen a las antocianinas y sus propiedades. Ahora hay que hacer pruebas in vivo, en animales. Observar el proceso desde la ingestión oral para saber cómo será la absorción de las antocianinas utilizando marcadores específicos para la absorción, a los efectos de entender el trayecto que hacen en el organismo, si serán absorbidas y su destino biológico”, adelanta la investigadora.

La idea principal de los científicos consiste en usar las nanopartículas en la suplementación alimentaria. “Las nanopartículas pueden agregárseles a alimentos y suplementos dietéticos. Pero sería necesario ganar escala industrial para poder incluirlas en un suplemento”, recuerda Fabi.

A este respecto, cabe remarcar que este método no requiere de aparatos o procedimientos caros. “Asimismo, el material utilizado para la elaboración de las nanocápsulas, procedente de subproductos de las cáscaras de frutas cítricas, volvería su costo aún menor para la industria. Esta pectina que utilizamos en este trabajo es un producto que existe comercialmente, que se utiliza en la industria de alimentos, generalmente para formar gel en mermeladas, o como espesante”, añade Osvaldt Rosales.

Puede accederse a la lectura del artículo intitulado Pectin-based nanoencapsulation strategy to improve the bioavailability of bioactive compounds en el siguiente enlace: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813022032159?via%3Dihub.