SEP.-DIC. Vol. 21,n.º 3

SEP.-DIC.
Vol. 21, n.º 3
2 0 1 4
Grasa láctea: una fuente natural de compuestos
bioactivos
M.V. Calvo, M.P. Castro-Gómez, A. García-Serrano,
L.M. Rodríguez-Alcalá, M. Juárez Iglesias, J. Fontecha Alonso
Métodos alternativos al control químico de hongos
toxígenos y micotoxinas en alimentos
J. Gil-Serna, B. Patiño, C. Vázquez, M.T. González-Jáen
Oligosacáridos derivados de la lactosa: síntesis,
análisis y bioactividad
A. Montilla Corredera, N. Corzo Sánchez, F.J. Moreno Andújar,
A. Olano Villén, M. Villamiel Guerra
Niveles de mercurio en pescado azul. Potenciales
riesgos de su consumo y recomendaciones en mujeres
embarazadas
E. Conde Puertas, E Conde Puertas, I. Hernández Herrerías
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U
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M
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I
SEPTIEMBRE-DICIEMBRE 2014
O
N.º 3
Revisiones
Grasa láctea: una fuente natural de compuestos bioactivos
M.V. Calvo, M.P. Castro-Gómez, A. García-Serrano, L.M. Rodríguez-Alcalá,
M. Juárez Iglesias, J. Fontecha Alonso
Departamento de Bioactividad y Análisis de Alimentos. Grupo Lípidos.
Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL) CSIC-UAM.
Campus de la Universidad Autónoma de Madrid 57
Métodos alternativos al control químico de hongos toxígenos
y micotoxinas en alimentos
J. Gil-Serna, B. Patiño, C. Vázquez, M.T. González-Jáen
Departamentos de Microbiología III y Genética. Facultad de Biología.
Universidad Complutense de Madrid64
Oligosacáridos derivados de la lactosa: síntesis, análisis y bioactividad
A. Montilla Corredera, N. Corzo Sánchez, F.J. Moreno Andújar, A. Olano Villén,
M. Villamiel Guerra
Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL) (CSIC-UAM).
CEI (UAM+CSIC). Madrid72
Niveles de mercurio en pescado azul. Potenciales riesgos de su consumo
y recomendaciones en mujeres embarazadas
E. Conde Puertas1, E Conde Puertas2, I. Hernández Herrerías2
1
Hospital Materno Infantil Virgen de las Nieves. Granada
2
Hospital La Inmaculada. Huércal-Overa. Almería82
1136-4815/14/57-63
Alimentacion, Nutricion y Salud
Copyright © 2014 Instituto Danone
Alim. Nutri. Salud
Vol. 21, N.º 3, pp. 57-63, 2014
Grasa láctea: una fuente natural de compuestos
bioactivos
M.V. Calvo, M.P. Castro-Gómez, A. García-Serrano, L.M. Rodríguez-Alcalá,
M. Juárez Iglesias, J. Fontecha Alonso
Departamento de Bioactividad y Análisis de alimentos. Grupo Lípidos. Instituto
de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL) CSIC-UAM. Campus de la
Universidad Autónoma de Madrid
RESUMEN
L
Abstract
T
a leche ha sido reconocida tradicionalmente como un
alimento completo cuyo consumo implica elevar los niveles de
múltiples nutrientes como minerales, vitaminas y proteínas de
elevada calidad nutricional. No obstante, este consenso desaparece al referirse a la grasa láctea. Su elevado contenido en
ácidos grasos saturados y colesterol ha sido indiscriminadamente utilizado como argumento para relacionar la ingesta de leche
y sus derivados con una mayor incidencia de obesidad, diabetes
tipo 2 y enfermedades cardiovasculares. De hecho, se insiste en
recomendar el consumo preferente de productos lácteos con
reducido contenido en grasa. Sin embargo, los estudios científicos más recientes sugieren que no existen evidencias contrastadas que justifiquen mantener tales recomendaciones en
individuos sanos. Se ha demostrado que la grasa láctea constituye una fuente natural de compuestos bioactivos (ácido butírico,
ácido linoleico conjugado (CLA), fosfolípidos y esfingolípidos)
cuyo beneficio potencial sobre la salud humana permitiría su
aplicación comercial en el desarrollo de alimentos funcionales
orientados a la prevención de enfermedades crónicas.
raditionally milk has been recognized as a very
complete food because its consumption involves raising
levels of variety of nutrients such as minerals, vitamins and
high nutritional quality proteins. However, this consensus
disappears when referring to milk fat. Its high content
of saturated fatty acids and cholesterol has been indiscriminately employed as argument to link the milk and
dairy products consumption with an increased incidence
of obesity, type 2 diabetes and cardiovascular disease. In
fact, it is strongly recommended the preferential intake
of low fat dairy products. However, recent scientific studies suggest that there are no proven evidences to justify
keeping these recommendations in healthy people. It has
been shown that milk fat is a natural source of bioactive
compounds (butyric acid, conjugated linoleic acid (CLA),
phospholipids and sphingolipids) whose potential benefits
to human health, would allow its commercial application in
the development of functional foods, aimed to prevention
of chronic diseases.
Palabras clave: Lípidos bioactivos. Ácido linoleico conjugado (CLA). Ácido butírico. Fosfolípidos. Esfingolípidos.
Key words: Bioactive lipids. Conjugated linoleic acid
(CLA). Butyric acid. Phospholipids. Sphingolipids.
Introducción
A pesar de su enorme importancia nutricional y de jugar
un papel esencial en el desarrollo de las propiedades físicas
y organolépticas de los productos lácteos, la grasa láctea
quizás sea el constituyente más infravalorado de los mismos.
La grasa de leche se presenta en forma de glóbulos
rodeados de una membrana de naturaleza lipoproteica
compuesta principalmente por fosfolípidos y glicoproteínas y cuyo núcleo constituido mayoritariamente (95 %)
por triglicéridos (TAG), posee carácter hidrofóbico. En su
composición (Tabla I) figuran además otros lípidos simples
(diglicéridos, monoglicéridos, ésteres de colesterol y ceras),
lípidos complejos (mayoritariamente fosfolípidos), colesterol, antioxidantes (especialmente tocoferoles) y escualeno
(1). Igualmente los lípidos de la leche constituyen el vehículo
para las vitaminas liposolubles (A, D, E y K), de las que la
leche es una buena fuente, así como carotenoides (2).
Por lo que se refiere a su perfil lipídico, la grasa láctea
contiene un elevado contenido de ácidos grasos saturados
(AGS), del orden del 60-70 %, un 20-25 % corresponden a
ácidos grasos monoinsaturados (AGMI)-con un 20-22 % de
ácido oleico (cis-9 C18:1) y un 1-4 % a ácidos grasos trans
(AGT)- y 3-5 % de ácidos poliinsaturados (AGPI), en cuya
fracción está incluido el ácido linoleico (cis-9, cis-12 C18:2)
y el ácido linoleico conjugado (CLA) (3) (Tabla II). En la leche
de las especies más difundidas para consumo hay diferen-
57
M.V. Calvo, ET al.
ALIM. NUTRI. SALUD
cias notables en el contenido de algunos ácidos grasos, que
influyen en el gusto de los productos elaborados (tal como
el queso), sobre todo los ácidos caprílico (C8:0) y cáprico
(C10:0) que pueden ser 2-3 veces mayores en las leches
de oveja y cabra, que en leche de vaca. La grasa láctea es
además una de las fuentes de colesterol de nuestra dieta, con
un contenido medio de 260-270 mg/100 g de grasa.
Durante las últimas décadas la posible contribución de la
grasa láctea a una dieta saludable ha generado un intenso
debate, ya que su elevado contenido en ácidos grasos saturados y colesterol se asocia a un riesgo potencial de enfermedades coronarias. Por otra parte, como consecuencia del
concepto actual que se tiene de una alimentación saludable,
se viene insistiendo desde distintos foros en recomendar el
consumo preferente de productos lácteos desnatados, lo
cual ha provocado una reducción drástica del consumo de
grasa láctea.
Sin embargo, los últimos avances científicos en este sentido han puesto de manifiesto que estos mensajes representan una visión excesivamente simplista del tema. De la
información científica disponible, procedente de los estudios
de meta-análisis y ensayos clínicos más recientes, se deduce
que no hay razones para mantener la recomendación de
excluir el consumo de grasa láctea de la dieta de forma
generalizada a toda la población, por no existir evidencia
positiva de la asociación entre el consumo moderado de
productos lácteos y el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares (CVD), obesidad y diabetes tipo 2 y que por
el contrario, los productos lácteos enteros parecen aportar efectos beneficiosos para la salud del consumidor sano
(4-8). Los estudios clínicos recientes coinciden en señalar que
la absorción del colesterol de la dieta (colesterol exógeno) es
ineficiente en un individuo sano (6) y que en tal caso factores
genéticos, tensión nerviosa, actividad física o el estado emocional jugarían el papel más relevante en la regulación de los
niveles de colesterol en suero sanguíneo.
Por otro lado, la disminución de la grasa de leche en la
dieta puede dar lugar a una reducción en la ingesta de com-
Tabla I
Composición de los lípidos de la leche
de vaca
% mínimo % máximo
puestos bioactivos de interés que poseen una significativa
actividad biológica en relación con la salud humana.
Tal es el caso del ácido butírico, el CLA y constituyentes
de la membrana del glóbulo de grasa como fosfolípidos y
esfingolípidos (9-14).
Así, a la luz de los resultados científicos más actuales y
tras varias décadas de controversia, la denostada imagen de
la grasa láctea se está viendo revalorizada detectándose un
Tabla II
Composición media de los ácidos grasos
mayoritarios en leches de vaca, oveja
y cabra (% del total de ácidos grasos)
Ácido graso
Especie
Vaca
Oveja
Cabra
C4:0
3,13
3,51
2,18
C6:0
1,94
2,9
2,39
C8:0
1,17
2,64
2,73
C10:0
2,48
7,82
9,97
C12:0
2,99
4,38
4,99
C14:0
10,38 10,43
9,81
cis-9 C14:1
1,08
0,28
0,18
iso C15:0
0,29
0,34
0,13
anteiso C15:0
0,5
0,47
0,21
C15:0
1,05
0,99
0,71
iso C16:0
0,22
0,21
0,24
C16:0
28,51 25,93 28,23
cis-9 C16:1
1,73
1,03
1,59
iso C17:0
0,55
0,53
0,35
anteiso C17:0
0,52
0,3
0,42
C17:0
0,73
0,63
0,72
C18:0
10,51
9,57
8,88
cis-9 C18:1
20,5
18,2
19,29
trans C18:1 (total)
4,25
2,9
2,12
cis-9 cis-12 C18:2
3,13
2,33
3,19
Triglicéridos
97,0
98,0
Diglicéridos
0,3
0,6
otros C18:2
1,03
0,88
0,7
Monoglicéridos
0,2
0,4
cis-9 cis-12 cis-15 C18:3
0,59
0,63
0,42
Ácidos grasos libres
0,1
0,4
CLA
1,03
0,74
0,7
Fosfolípidos
0,2
1,01
Total saturados
64,97 70,65 71,96
Colesterol
0,3
0,4
Total insaturados
27,56 22,41 23,18
Total poliinsaturados
5,78
Hidrocarburos
Trazas
Incluye la esfingomielina (intervalo mínimo y máximo en %
de grasa). Datos tomados de Jensen (1).
1
58
4,58
CLA: ácido linoleico conjugado.
Datos tomados de Fontecha y Juárez 2012 (3).
5,01
Vol. 21, N.º 3, 2014
Grasa láctea: una fuente natural de compuestos bioactivos
creciente interés en todos aquellos aspectos que se refieren
a los lípidos lácteos como fuente de ingredientes bioactivos y funcionales, cuyo consumo aporta beneficios para el
mantenimiento de la salud y la prevención de enfermedades
crónicas en humanos (3).
ÁCIDOS GRASOS SATURADOS
Y SALUD CARDIOVASCULAR
Como se ha mencionado anteriormente, la imagen de
la leche y de los productos lácteos se ha visto dañada en
gran medida por la elevada presencia de AGS, ~ 65 % en
su fracción lipídica y por la creencia generalizada de que
dichos ácidos resultan perjudiciales para la salud, por lo que
su consumo se ha desaconsejado de forma indiscriminada.
No obstante, la evidencia científica actual sobre los efectos específicos de los diferentes AGS no apoya las directrices que restringen su consumo con el fin de prevenir el
riesgo de enfermedad coronaria y obligarían a una cuidadosa reevaluación del papel de grasas saturadas en relación
con la salud (15).
En esta línea, conviene indicar que únicamente la fracción correspondiente a los ácidos laúrico (C12:0), mirístico (C14:0) y palmítico (C16:0), podría considerarse no
saludable, en el supuesto de que se produjera un consumo
excesivo de forma aislada (12). Los estudios realizados
para determinar el efecto de estos AGS de manera independiente frente al que se considera el mejor indicador de
CVD colesterol total/HDL-colesterol, revelan que mientras
el ácido C12:0 se comporta de manera significativamente
positiva, disminuyendo dicho indicador, el C14:0 también
muestra una tendencia hacia su disminución y sólo el C16:0
lo aumentaría (16). Las discrepancias encontradas entre
los diferentes estudios, frente a los marcadores de CVD,
podrían explicarse en parte a la utilización de fórmulas que
incorporan grasas sintéticas, con ácidos grasos esterificados
al azar.
El ácido esteárico (C18:0) es otro AGS presente en grasa
láctea con un contenido superior al 10 %. Dicho compuesto es considerado neutro desde la perspectiva de la salud
humana (17), aunque sin duda es tan efectivo para reducir el
colesterol plasmático como el ácido oleico (C18:1), también
presente en grasa láctea en concentraciones altas.
Otros compuestos que se encuentran en la grasa de
leche, particularmente en la de cabra, son los ácidos
metíl-ramificados. Su relevancia en relación con la salud
reside en sus propiedades anticancerígenas descritas en
cultivos de células tumorales y al no encontrarse en otras
grasas animales, son utilizados como marcadores del consumo humano de grasa láctea en estudios clínicos (18).
Igualmente, cabe destacar las actividades biológicas atribuidas a los ácidos grasos de cadena corta butírico (C4:0),
caproico (C6:0) y de cadena media, caprílico y cáprico,
cuya presencia es casi exclusiva de grasa láctea y representan del 10-12 % del total de AGS. Es bien conocido que el
ácido butírico actúa como modulador génico y desempeña
un papel importante como agente antitumoral inhibiendo
el crecimiento en una amplia gama de líneas celulares de
cáncer humanas (19). Se ha documentado que el butírico
puede actuar tanto solo, como de forma sinérgica con otros
componentes de la dieta, por lo que no serían necesarias
concentraciones plasmáticas muy elevadas para proporcionar un efecto beneficioso (20). Además, tanto en ensayos in
vitro como en animales de experimentación, se ha visto que
los ácidos caproico, caprílico y cáprico ejercen actividades
antivirales y antibacterianas (21).
Por otra parte, la presencia de estos ácidos grasos da lugar
a un elevado contenido en TAG de cadena corta y media,
lo que confiere a la grasa láctea un menor punto de fusión
frente a otras grasas animales saturadas, proporcionándole
asimismo unas propiedades químicas y físicas diferentes que
afectan de manera positiva su digestibilidad y favorecen su
biodisponibilidad. Además, los TAG de estos ácidos grasos
de la dieta se hidrolizan en nuestro organismo, absorbiéndose desde el intestino al sistema circulatorio sin re-síntesis
de TAG y son empleados como fuente de energía rápida,
por lo que tienen baja tendencia a acumularse en tejido
adiposo (19).
Por todo ello, parece demostrado que la grasa láctea
tiene menos efectos negativos sobre los lípidos séricos que
el que cabría esperar por su contenido en grasa saturada.
ÁCIDOS GRASOS TRANS: ¿SON TODOS
IGUALES?
La presencia de ácidos grasos trans AGT de “origen
natural” en grasa láctea y su relación con la salud cardiovascular es un tema que genera gran controversia. Si bien
es cierto que se ha demostrado claramente que los AGT
de “origen industrial” obtenidos a partir de procesos de
hidrogenación parcial de aceites vegetales, provocan un
aumento del riesgo de enfermedad coronaria y cerebral al
originar un incremento en la relación colesterol LDL/HDL
y de la lipoproteína A (22-24), la cuestión sobre si los AGT
presentes en la leche producen tales efectos adversos no
está clara (25).
Actualmente se admite que las consecuencias negativas
derivadas de la ingesta de AGT se inician mediante cambios
en el perfil de las lipoproteínas séricas, aunque también
se pueden afectar la respuesta inflamatoria y la función
endotelial. El riesgo asociado al consumo de AGT parece
depender de los alimentos que forman la dieta y de su contenido en AGT. Así, aunque los perfiles de AGT de la grasa
láctea y de los aceites vegetales parcialmente hidrogenados
guardan considerables similitudes, sin embargo difieren en
las proporciones en las que se hallan presentes los distintos
isómeros trans. La alimentación del ganado es el factor que
más afecta al contenido de AGT en la grasa láctea (entre
2-6 % del total de ácidos grasos), siendo el trans-11, C18:1
o ácido vacénico (VA), el isómero cuantitativamente más
importante constituyendo del 50 al 60 % del total de AGT.
59
M.V. Calvo, ET al.
En relación con este tema, son numerosos los estudios
publicados recientemente que sugieren que el consumo
moderado de AGT por la ingesta de productos lácteos,
podría no contribuir a aumentar los riesgos cardiovasculares
(26-29), y que en particular el VA ejercería efectos beneficiosos en el metabolismo de lípidos y dislipemia (30) y de
protección frente a aterosclerosis en modelos animales (31).
Estas posibles contradicciones podrían ser debidas al doble
papel que juega el VA en el metabolismo, ya que es a la vez
un AGT y precursor del ácido ruménico (RA, cis-9, trans-11
C18:2), el isómero mayoritario del CLA. Actualmente se
reconoce que aproximadamente el 90 % del RA de la leche
se produce de forma endógena implicando la actividad de la
enzima delta-9-desaturasa a partir del VA, pero también se
ha confirmado esa bioconversión a CLA, metabólicamente
activo, en tejidos animales y humanos (32).
LÍPIDOS BIOACTIVOS DE LA MEMBRANA
DEL GLÓBULO GRASO LÁCTEO
Durante los últimos años, los fosfolípidos (FL) y esfingolípidos presentes en la leche han despertado un creciente
interés tanto dentro de la comunidad científica como en la
industria alimentaria. Ello es debido no sólo a las reconocidas cualidades tecnológicas de estos lípidos polares presentes en la membrana del glóbulo graso lácteo (MGGL),
sino también a sus actividades biológicas potencialmente
beneficiosas para la salud humana. Todo ello ha llevado a la
idea de considerar a la membrana del glóbulo graso lácteo
como un potencial nutracéutico (33-35).
Los lípidos polares juegan un papel fundamental en la
emulsión de la grasa láctea en el agua, ya que junto con las
glicoproteínas presentes, son los principales constituyentes
de la MGGL que rodea las gotas de lípidos secretados por las
células de la glándula mamaria. La MGGL se halla constituida
por una compleja mezcla de glicoproteínas, glicerofosfolípidos, esfingolípidos, glicolípidos (cerebrósidos y gangliósidos),
colesterol, enzimas y otros componentes minoritarios. Debido a su carácter lipofílico e hidrofílico, los lípidos polares
presentes en la MGGL se encuentran profundamente implicados en el metabolismo celular, juegan un papel en la señalización neuronal y se hallan vinculados a las enfermedades
relacionadas con la edad (capacidad cognitiva, demencia), la
inmunidad y las respuestas inflamatorias (35).
Los FL suponen un porcentaje pequeño de los lípidos
lácteos totales (0,3-1 % en leche de vaca y 0,3 % en leche
humana). Sin embargo, pueden representar una parte
importante de los lípidos totales del suero de mantequilla
(mazada) y de la leche desnatada, debido a la presencia
de cantidades significativas de componentes de la MGGL
en dichos productos. Entre los FL presentes en el glóbulo
graso (Fig. 1), destacan la fosfatidilcolina (FC) 35 %, fosfatidiletanolamina (FE) 30 %, esfingomielina (EM) 25 %,
fosfatidilinositol (FI) 5 % y fosfatidilserina (FS) 3 % (36).
La presencia de los fosfolípidos y glicoproteínas permite a la MGGL interactuar ampliamente, tanto a nivel
60
ALIM. NUTRI. SALUD
físico como bioquímico, con el epitelio intestinal durante la
digestión, por lo que destaca su papel en el transporte y la
transferencia de nutrientes liposolubles a lo largo del tracto
gastrointestinal.
Entre las actividades biológicas descritas para los lípidos
polares cabe mencionar además su carácter antioxidante,
sus propiedades antimicrobianas y antivirales, así como su
efecto protector frente a la úlcera gástrica y a patógenos
gastrointestinales. Estudios recientes han demostrado que
los FL parecen desarrollar importantes funciones como
agentes activos frente al cáncer de colon (35,37). Se ha
propuesto que estas funciones pueden hallarse relacionadas
con la presencia de ácidos grasos poliinsaturados de cadena
larga en su posición sn-2 (38).
Las lisoformas originadas por la acción de la lipasa sobre
los FL durante la digestión son también altamente bioactivas ya que inducen, mediante procesos surfactantes, la
lisis de bacterias Gram-positivas. Estos efectos líticos han
sido comprobados con FC, FE y sus lisoformas tanto en
cultivos celulares como en ratas alimentadas con mazada
en polvo. Además, se ha ensayado con éxito la inhibición
del crecimiento de L. monocytogenes en ratas infectadas,
mediante la aplicación de FC (39).
A nivel individual, se ha visto que la FS ejerce efectos
positivos frente a enfermedades como Alzheimer, depresión, estrés y ayuda a restaurar la memoria, tal como se
ha comprobado al realizar diversos ejercicios de retentiva
(35). Por su parte la FC parece tener un posible papel en
la recuperación del hígado y protección de la mucosa gastrointestinal humana tras un ataque químico tóxico o daño
viral (33) y es capaz de actuar como agente anti-inflamatorio
reduciendo el desarrollo de artritis en ratas (40).
También destaca por su importancia el grupo de los
esfingolípidos, que incluye a esfingomielinas, cerebrósidos,
globósidos y gangliósidos, así como a sus productos de
Fig. 1. Fosfolípidos mayoritarios en membrana del glóbulo
graso lácteo (FE: fosfatidil-etanolamina; FS: -serina; FI: -inositol;
FC: -colina) y esfingolípidos (EM: esfingomielina).
Vol. 21, N.º 3, 2014
GRASA LÁCTEA: UNA FUENTE NATURAL DE COMPUESTOS BIOACTIVOS
digestión (ceramidas y esfingosinas). En leche, la mayoría de
los esfingolípidos son glucosilceramidas, lactosilceramidas y
esfingomielina (EM) (41). Todos ellos son moléculas de elevada actividad, con importantes efectos en la regulación celular
y en los indicadores plasmáticos ya que reducen el nivel de
LDL y elevan HDL-colesterol en suero (42,43). Contribuyen
además al mantenimiento de la estructura de la membrana al
generar “microdominios”, que modulan el comportamiento
de los receptores de factores de crecimiento y proteínas de
la matriz extracelular, y sirven como centros de unión para
algunos microorganismos, toxinas microbianas y virus (44).
Existe evidencia experimental de que el consumo de
esfingolípidos inhibe los estadios tempranos de cáncer de
colon en ratones (45). Se ha descrito que la esfingomielina
ejerce un papel clave en el proceso de mielinización del
sistema nervioso y en el desarrollo neurológico en bebés
(46). También se ha comprobado que se comporta como
un efectivo inhibidor de la absorción intestinal de colesterol
(47). Las ceramidas han sido propuestas como importantes
agentes mediadores de las señales en cascada en procesos
de apoptosis, proliferación y respuestas de estrés celular
(48). Los gangliósidos desarrollan su función biológica principalmente en los tejidos nerviosos, donde se ha demostrado que juegan un papel importante en el desarrollo cerebral
neonatal, contra las alergias y como inhibidores de toxinas
bacterianas (37).
Estos resultados, sugieren que los alimentos o los suplementos ricos en esfingolípidos, podrían ser beneficiosos
en la prevención de los cánceres de mama y colon y de
enfermedades relacionadas con el sistema nervioso central.
llas o aceites vegetales –ricos en ácidos poliinsaturados– la
alternativa que ha dado lugar a incrementos más notables.
En la actualidad, la información disponible sobre los efectos
del CLA en el metabolismo de células cancerígenas en cultivos,
así como su actividad anti-proliferativa y pro-apoptótica (51),
le convierten en un potencial agente antitumoral. A este respecto, un estudio prospectivo sugiere que una ingesta elevada
de CLA mediante el consumo de productos lácteos con alto
contenido en grasa puede reducir el riesgo de cáncer colorrectal
(52). Otros efectos potencialmente beneficiosos del CLA en
el ámbito de la salud humana provendrían de sus propiedades antiarterioscleróticas y antidiabéticas, su capacidad para
disminuir la grasa corporal, favorecer la absorción de calcio y
mejorar la respuesta inmunitaria (53). Se ha demostrado que
la incorporación a la dieta de personas sanas de una mezcla
de isómeros de CLA (cis-9, trans-11 y trans-10, cis-12) afecta de forma positiva a la relación de los lípidos plasmáticos,
especialmente es el isómero cis-9, trans-11, el que causa una
reducción significativa en la concentración de colesterol total
y de TAG (54). El papel del isómero trans-10, cis-12 en los
ensayos realizados no parece ser tan positivo para los indicadores plasmáticos de enfermedades cardiovasculares, sobre todo
si se utilizan suplementos a dosis elevadas de consumo (25).
El isómero trans-10, cis-12 C18:2, presente en proporción similar al RA en los suplementos de origen industrial,
ha alcanzado también una gran repercusión por su potencial capacidad para reducir la grasa corporal. Sin embargo,
existe una gran controversia en torno a este isómero ya
que podría ser también causante de las alteraciones en los
niveles de glucosa e incrementos de resistencia a insulina
plasmática en ciertas patologías (55-57).
Los estudios realizados en humanos sobre efectos relacionados con actividad anticancerígena o sobre pérdida de peso
LA GrASA LÁctEA ES LA PrIncIPAL
FuEntE dE ÁcIdo LInoLEIco
conJuGAdo dE nuEStrA dIEtA
El CLA es sin duda el componente de la grasa láctea que
ha adquirido mayor relevancia en las últimas décadas. Este
hecho tiene fiel reflejo en el incremento exponencial que
ha experimentado la investigación desarrollada en torno a
este compuesto y que puede ser consultada en la página
web http://fri.wisc.edu/clarefs.htm). Desde que en 1987
se demostró (49) su efecto inhibitorio de tumores epiteliales
en animales de experimentación, el CLA y en particular
su isómero mayoritario el cis-9 trans-11 C18:2 o ácido
ruménico (RA) (Fig. 2) han sido objeto de multitud de estudios dirigidos a determinar sus propiedades bioquímicas
y fisiológicas. Aunque gran parte de estos trabajos se ha
llevado a cabo con mezclas sintéticas equimoleculares de
dos isómeros de CLA (cis-9, trans-11 y trans-10, cis-12),
los resultados sugieren que el RA sería el responsable en
mayor medida de los efectos antiaterogénicos y anticancerígenos, así como de la mejora de las funciones inmunológicas (12,50). El contenido total de CLA en leche puede
oscilar entre 0,7-1,2 % (Tabla II). Dichos niveles de CLA se
pueden aumentar, siendo la modificación de la alimentación
del ganado, y en particular la suplementación con semi-
A
trans-11
cis-9
cis-12
B
trans-10
trans-11
C
Fig. 2. Estructura química y geométrica de los principales
isómeros de CLA: A. cis-9 trans-11 C18:2 (ácido ruménico, RA) y
B. trans-10 cis-12 C18:2, así como de C. ácido vacénico trans-11
C18:1, precursor metabólico del RA.
61
M.V. Calvo, ET al.
obtenida con suplementos con CLA evidencian en general la
necesidad de realizar investigaciones adicionales (50,56,58).
Resulta prioritario seguir profundizando en estos efectos biológicos atribuidos al CLA, puesto que los posibles mecanismos metabólicos implicados aún no han sido completamente
definidos. Se ha sugerido que el CLA compite con el ácido
araquidónico (C20:4) en la reacción de la ciclooxigenasa, lo que
reduce la concentración de prostaglandinas y tromboxanos de
la serie 2 (59). El CLA puede suprimir la expresión de genes
de la ciclooxigenasa y reducir la liberación de citoquinas pro-inflamatorias tales como TNF-alfa e interleukina en animales.
También parece activar los factores de transcripción PPARs,
reducir el paso inicial en la activación del NF-kappa B y por
tanto reducir las citoquinas, moléculas de adhesión, y de otros
tipos de moléculas inducidas por estrés (60).
Igualmente, en la actualidad hay un elevado número de
estudios clínicos en marcha con el objetivo de aclarar otro
aspecto esencial, como es el establecimiento de la dosis de
CLA adecuada para lograr en humanos los efectos biológicos descritos en animales de experimentación.
En definitiva, si todas las ventajas fisiológicas atribuidas
al CLA fueran trasladables a humanos, aumentos de este
compuesto en la ingesta podrían repercutir positivamente
sobre el valor nutricional de los alimentos que los contengan, como es el caso de la leche y los productos lácteos.
CONSIDERACIONES FINALES
La imagen nutricional adversa de la grasa láctea es sobre
todo atribuida a la posible implicación de ciertos ácidos saturados y el colesterol en el aumento del riesgo de enfermedades coronarias. Sin embargo, las conclusiones obtenidas
después de más de 50 años de estudios epidemiológicos no
aportan asociación entre consumo de lácteos y enfermedades cardiovasculares.
Por otra parte, la disminución de la grasa de leche de
la dieta puede dar lugar a una reducción en la ingesta de
compuestos bioactivos de interés para la salud, presentes
en la fracción lipídica de la leche●
CORRESPONDENCIA:
M.ª Visitación Calvo
Departamento de Bioactividad y Análisis de Alimentos.
Grupo Lípidos
Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación
(CIAL) CSIC-UAM
C/ Nicolás Cabrera, 9
Campus de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM)
28049 Madrid
e-mail: [email protected]
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Alimentacion, Nutricion y Salud
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Alim. Nutri. Salud
Vol. 21, N.º 3, pp. 64-71, 2014
Métodos alternativos al control químico de hongos
toxígenos y micotoxinas en alimentos
J. Gil-Serna, B. Patiño, C. Vázquez, M.T. González-Jáen
Departamentos de Microbiología III y Genética. Facultad de Biología. Universidad
Complutense de Madrid
RESUMEN
L
Abstract
M
as micotoxinas son un grave riesgo para la seguridad alimentaria y es imprescindible controlar su presencia en alimentos. Tradicionalmente, se han aplicado compuestos químicos
para evitar el desarrollo de los hongos productores aunque, en
los últimos años, se ha restringido mucho su uso debido a los
problemas que ocasionan para la salud y el medio ambiente y a
la restrictiva legislación Europea. En este trabajo, se ha evaluado la efectividad in vitro de métodos alternativos (antioxidantes, aceites esenciales y control biológico con microorganismos
antagónicos) para controlar el crecimiento y la producción
de micotoxinas de importantes especies del género Aspergillus. Los extractos de salvia española y espliego, así como
el agente biológico Debaryomyces hansenii CYC 1244 han
demostrado ser prometedores candidatos para la reducción de
la contaminación por micotoxinas en alimentos al ser capaces
de reducir significativamente el desarrollo y la producción de
micotoxinas en varias de especies toxígenas.
ycotoxins are a major hazard to food safety and
it is essential to control their presence in food products.
Traditionally, chemical fungicides have been applied to
prevent fungal development although their use is now
restricted due to the problems caused to health and environment as well as the restrictive European legislation.
In this work, we have evaluated the in vitro effectiveness
of several alternative methods (antioxidants, essential
oils and biological control with antagonistic microorganisms) to control growth and mycotoxin production by
important species included in the Aspergillus genus.
The extracts of Spanish sage and lavender, as well as
the biological agent Debaryomyces hansenii CYC 1244
are promising candidates to prevent mycotoxin contamination in foodstuffs since they are able to reduce fungal
growth rate and mycotoxin production by several toxigenic species.
Palabras clave: Micotoxinas. Aspergillus. Seguridad alimentaria. Antioxidantes. Aceites esenciales.
Key words: Mycotoxins. Aspergillus. Food safety. Antioxidants. Essential oils.
Introducción
Las micotoxinas son metabolitos secundarios producidos
por gran variedad de hongos filamentosos que presentan
toxicidad tanto para los animales como para el ser humano.
Estos hongos son capaces de proliferar en los alimentos
produciendo dichas toxinas lo que acarrea gravísimas consecuencias para la seguridad alimentaria. Por ello, la Unión
Europea ha establecido una estricta regulación sobre los
niveles máximos de las micotoxinas más importantes en
una gran variedad de productos (1-4).
Dentro de las micotoxinas cuyos límites están legislados destacan, por su elevada toxicidad, las aflatoxinas y la
ocratoxina A (OTA) y las principales especies productoras
se encuentran clasificadas dentro del género Aspergillus.
64
El órgano diana primario de las aflatoxinas es el hígado
aunque también se han comprobado sus efectos tóxicos
en los riñones y las glándulas suprarrenales. La aflatoxina B1 (AFB1) está considerada el agente cancerígeno
natural más potente que existe y ha sido clasificada por
la Agencia Internacional de Investigación en el Cáncer
(IARC) como un carcinógeno humano del tipo 1 (5). Las
especies productoras de aflatoxinas más importantes son
A. flavus y A. parasiticus debido a su frecuente presencia
en alimentos y su elevada capacidad productora (6). Las
aflatoxinas se han encontrado en numerosos productos
alimentarios aunque los sustratos más frecuentemente contaminados son los cereales, los frutos secos y las
especias.
La OTA es una micotoxina de distribución mundial y se
considera que su principal fuente en la dieta humana son
Vol. 21, N.º 3, 2014 Métodos alternativos al control químico de hongos toxígenos y micotoxinas en alimentos
El método más eficiente para controlar la contaminación de micotoxinas en los alimentos consiste en reducir
al máximo la presencia de los hongos en los productos.
Tradicionalmente, este control se ha llevado acabo con
la aplicación de fungicidas químicos; sin embargo, en los
últimos años su aplicación se ha restringido debido a los
problemas que suponen para el medio ambiente y la salud
humana y animal (11). Por otra parte, cada vez aparecen
un mayor número de cepas de hongos resistentes a los tratamientos con fungicidas, principalmente a los denominados de amplio espectro que actúan simultáneamente sobre
diferentes dianas en los hongos y que, hasta el momento,
habían sido los más utilizados (12). Por todo ello, la Unión
Europea ha establecido una estricta normativa con respecto
a los residuos de fungicidas en los productos alimentarios
(13,14). Asimismo, es importante destacar el auge de los
productos orgánicos o ecológicos en la sociedad actual.
Estos alimentos son cultivados sin el uso de fungicidas y la
sociedad asume que son más saludables y naturales que los
producidos de manera convencional. Sin embargo, diversos estudios han señalado que el manejo de estos cultivos
sin la utilización de compuestos químicos fungicidas puede
suponer el aumento de la contaminación por hongos y,
por tanto, un incremento de los niveles de micotoxinas
presentes en ellos o en sus productos derivados (15-18).
Por tanto, la búsqueda y desarrollo de nuevos métodos de control de hongos toxígenos es imprescindible para
garantizar que los alimentos lleguen al consumidor libres
de micotoxinas.
COMPUESTOS NATURALES
En los últimos años se ha disparado el interés de la
comunidad científica en la búsqueda de compuestos
ambientalmente sostenibles como alternativa al uso de
productos químicos para el control de hongos productores
de micotoxinas (19). Distintos autores han comprobado que
ciertas sustancias naturales como los compuestos antioxidantes y los extractos de plantas son capaces de controlar
eficazmente el crecimiento de algunas especies de hongos
toxígenos y, en algunos casos, también interfieren en su
capacidad para producir micotoxinas (20-25). Asimismo,
el uso de estos compuestos naturales estaría aceptado por
las directrices de la agricultura ecológica ya que permite la
aplicación de sustancias naturales obtenidas de plantas para
inhibir el crecimiento de microorganismos.
En este trabajo se planteó la evaluación de seis compuestos antioxidantes y cuatro extractos de plantas aromáticas
sobre el crecimiento y la capacidad de producir micotoxinas en las especies más relevantes productoras de OTA
de la sección Circumdati (A. westerdijkiae y A. steynii)
así como de aflatoxinas (A. parasiticus). Los experimentos se realizaron in vitro utilizando medio CYA (Czapek
Yeast Agar) suplementado con diferentes concentraciones
del correspondiente compuesto ensayado. Asimismo, se
incluyó un control no suplementado y todos los ensayos se
realizaron por triplicado. Una suspensión de esporas de los
hongos se sembró en el centro de la placa y se incubaron a
28 °C durante 6 días en A. parasiticus y 8 días en el caso
de A. westerdijkiae y A. steynii. El diámetro de la colonia
se evaluó diariamente para proceder al cálculo de la tasa
de crecimiento en cada una de las condiciones. Al final del
experimento se evaluó cuantitativamente la concentración
de aflatoxinas u OTA en el medio por cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC) siguiendo el protocolo descrito
previamente (26). Todos los datos obtenidos se evaluaron
mediante los correspondientes test estadísticos.
Antioxidantes
Se seleccionaron cuatro compuestos antioxidantes liposolubles (curcumina, quercetina, vitamina A y ß-caroteno)
y dos hidrosolubes (N-acetil-cisteína [NAC] y vitamina C) y
su efecto in vitro se evaluó a 6 concentraciones: 10, 50,
100, 150 y 250 ppm. El único compuesto que reducía
significativamente el crecimiento de manera similar en las
tres especies fue la curcumina (Fig. 1). La mayor disminución en la tasa de crecimiento con respecto al control en
ausencia de curcumina se obtuvo a una concentración de
Tasa de crecimiento (mm/día)
los cereales, seguidos de las uvas y sus derivados (fundamentalmente vino y mosto) (7). Este compuesto tiene elevada
toxicidad renal y ha sido clasificado por la IARC como un
posible carcinógeno humano del grupo 2B (8). Las principales especies productoras de OTA se encuentran incluidas dentro de las secciones Nigri y Circumdati del género
Aspergillus. En el primer grupo destaca A. carbonarius ya
que todas las cepas de esta especie son capaces de producir
la toxina (9), mientras que en la sección Circumdati las más
importantes son A. westerdijkiae y A. steynii por su gran
capacidad de producción (10).
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
10
50
100
150
250
Concentración de curcumina (ppm)
A. parasiticus
A. westerdijkiae
A. steynii
Fig.1. Efecto de la presencia de curcumina sobre el crecimiento
de hongos toxígenos. Se representa la tasa de crecimiento de
A. parasiticus (naranja), A. westerdijkiae (morado) y A. steynii
(azul) en presencia de distintas concentraciones de curcumina
entre 10 y 250 ppm. Los resultados son la media de las tres
réplicas de cada condición y las barras finas representan el error
estándar. Asimismo, se representan los resultados del análisis
estadístico indicándose las diferencias con respecto al control:
p < 0,05 (+), p < 0,01 (*), p < 0,001 (°).
65
J. Gil-Serna, et al.
ALIM. NUTRI. SALUD
150 ppm y fue del 27 % en A. parasiticus y del 22 y 24 %
en A. westerdijkiae y A. steynii, respectivamente. A modo
de ejemplo, en la figura 2 (A), se muestra el crecimiento de A. steynii en placas de medio CYA suplementadas
con curcumina.
El resto de antioxidantes probados no redujeron el crecimiento de los hongos e incluso algunos de ellos, a determinadas concentraciones, suponían un incremento de la tasa
de crecimiento como es el caso de la NAC que estimuló
significativamente el crecimiento de A. steynii en más de
un 12 % a una concentración de 250 ppm.
En cuanto al efecto de los antioxidantes sobre la producción de micotoxinas, la capacidad de los hongos para
producir aflatoxinas u OTA se vio afectada por algún compuesto en las tres especies. Únicamente la curcumina fue
Control
Control
10 ppm
10 ppm
50 ppm
100 ppm
capaz de reducir la producción de aflatoxinas en A. parasiticus y la disminución máxima se obtuvo a una concentración
de 150 ppm (40 % de reducción) (Tabla I). Por otro lado,
la presencia de 100 ppm de NAC supuso una inducción
de más del 40 % en la producción de aflatoxina G2 en
A. parasiticus. El resto de los antioxidantes no modificaron
de manera significativa la capacidad aflatoxígena en esta
especie.
Resultados similares se obtuvieron en el caso de las especies productoras de OTA, A. westerdijkiae y A. steynii.
Únicamente la presencia de curcumina fue capaz de afectar significativamente la producción de OTA en estas dos
especies y la reducción máxima se obtuvo a una concentración de 150 ppm (90 % en A. westerdijkiae y 67 % en
A. steynii) (Tabla I).
100 ppm
500 ppm
150 ppm
1000 ppm
250 ppm
Control
+ D. hansenii
CYC1244
Fig. 2. Efecto de los tratamientos más efectivos sobre el crecimiento de A. steynii. Se muestra como ejemplo una de las réplicas de
A. steynii creciendo en presencia de curcumina (A), aceite esencial de salvia española (B) y D. hansenii CYC 1244 (C). Se observa
claramente una disminución en el diámetro de la colonia con respecto al control en los tres casos.
TABLA I
Efecto de la presencia de curcumina sobre la capacidad de producir micotoxinas. Se muestra
la concentración total de aflatoxinas (B1, B2, G1 y G2) producidas por A. parasiticus y de
OTA producida por A. westerdijkiae y A. steynii en medio CYA en presencia de concentraciones
crecientes de curcumina (10-250 ppm) determinadas por HPLC
Concentración de AFs (μg/g agar)
Concentración de OTA (μg/g agar)
A. parasiticus
A. steynii
A. westerdijkiae
106,88 ± 13,14
Control
192,89 ± 12,73
76,58 ± 8,42
91,66 ± 12,10
10 ppm
194,87 ± 10,19
101,64 ± 10,06
89,54 ± 8,05
50 ppm
162,29 ± 8,49
58,55 ± 9,68
85,93 ± 10,22+
100 ppm
103,63 ± 45,92
9,78 ± 1,98+
63,05 ± 5,98*
150 ppm
64,09 ± 17,52*
6,80 ± 0,39+
75,38 ± 9,19*
250 ppm
152,56 ± 15,73
11,17 ± 0,19+
Los resultados son la media de las tres réplicas en cada concentración ± error estándar. Asimismo, se representan los resultados
del análisis estadístico indicándose las diferencias con respecto al control: p < 0,05 (+), p < 0,01 (∗).
66
Vol. 21, N.º 3, 2014 Métodos alternativos al control químico de hongos toxígenos y micotoxinas en alimentos
Por tanto, los resultados obtenidos indican que de todos
los compuestos antioxidantes probados, el único que sería
efectivo para prevenir la contaminación por micotoxinas
sería la curcumina ya que es capaz de reducir tanto el crecimiento como la capacidad de producción de estos hongos. Otros autores ya habían descrito este efecto en otras
especies toxígenas (22,27,28); sin embargo, a pesar de
los buenos resultados obtenidos, su aplicación directa en
alimentos es poco probable. Un requisito indispensable de
cualquier compuesto utilizado en el procesado de alimentos
es que mantenga las propiedades organolépticas del mismo (29) y la curcumina presenta unas características (color
naranja, olor intenso, etc.) que harían difícil su aplicación en
productos alimentarios en la dosis necesaria sin modificar
sensiblemente sus propiedades.
(Salvia officinalis), lavandín (Lavandula hybrida), espliego
(Lavandula latifolia) y salvia española (Salvia lavandulifolia) y su efecto in vitro se evaluó a 4 concentraciones: 10,
100, 500 y 1000 ppm. Todos ellos fueron amablemente
suministrados y caracterizados por HPLC por el Dr. Jaime
Usano del Centro de Investigación Agraria de Albaladejito,
dependiente de la Junta de Castilla-La Mancha.
Los resultados obtenidos mostraron efectos muy diferentes entre la especie productora de aflatoxinas y las productoras de OTA. Ninguno de los extractos ensayados afectó
de manera consistente al crecimiento de A. parasiticus, así
como a su capacidad para producir ninguno de los cuatro
tipos de aflatoxinas (B1, B2, G1, G2). Sin embargo, el
efecto fue muy significativo en las especies productoras de
OTA principalmente en presencia de extractos de salvia
española y espliego (Tablas II y III). El extracto de salvia
española redujo el crecimiento de A. steynii a las concentraciones más elevadas ensayadas obteniendo porcentajes
de reducción del 8 y el 23 % a 500 y 1000 ppm, respectivamente. En la figura 2 (B) se muestra el crecimiento de
A. steynii en placas suplementadas con aceite esencial de
salvia española. Asimismo, se observó una disminución en
la concentración de OTA en el medio en presencia de este
aceite esencial con una media de reducción del 75 % entre
100 y 1000 ppm (Tabla II). La presencia de extracto de
Salvia lavandulifolia sólo afectó significativamente al crecimiento de A. westerdijkiae a una concentración de 250
ppm (disminución del 14 %) y redujo su capacidad para
producir OTA a partir de 100 ppm, observándose valores
de reducción de más del 90 % con respecto al control a la
concentración más alta ensayada (Tabla II).
Como se ha comentado anteriormente, distintos autores habían descrito el efecto antifúngico y antimicotoxígeno
de distintos antioxidantes. Sin embargo, en dichos trabajos
las concentraciones ensayadas eran extremadamente altas
y los efectos se observaban a concentraciones mayores de
250 ppm y, en algunos casos, de hasta 5000 ppm (22,23,25).
Se ha comprobado que los antioxidantes utilizados como aditivos alimentarios a concentraciones elevadas son muy tóxicos
(30) y, según la normativa vigente no se pueden utilizar en
cantidades superiores a 200 ppm (29). Por tanto, las concentraciones necesarias para poder prevenir la contaminación por
micotoxinas en los productos alimentarios sería tan elevada
que hace que estos compuestos no sean efectivos para su uso
como aditivos en la industria alimentaria para este propósito.
De igual manera, el aceite esencial de espliego también
afectó de manera significativa el crecimiento de A. steynii
(11 % de reducción a 500 y 1000 ppm con respecto al control), así como a su capacidad para producir OTA (60 % de
reducción a 100 ppm y más del 75 % a una concentración
de 500 o 1000 ppm) (Tabla III). Asimismo, la tasa de crecimiento de A. westerdijkiae se redujo en un 10 % en las
Extractos naturales de plantas
aromáticas
Los aceites esenciales de plantas aromáticas seleccionados en este estudio fueron extraídos de salvia oficinal
TABLA II
Efecto del extracto de salvia española sobre el crecimiento y la producción de OTA
de A. westerdijkiae y A. steynii
Extracto de salvia española
A. steynii
A. westerdijkiae
Crecimiento
OTA
Crecimiento
OTA
Control
7,19 ± 0,09
91,09 ± 14,68
8,42 ± 0,08
55,19 ± 5,49
10 ppm
7,25 ± 0,16
79,45 ± 15,04
8,49 ± 0,02
47,14 ± 6,68
100 ppm
7,13 ± 0,06
19,20 ± 9,65*
8,56 ± 0,03
18,45 ± 7,76 ()
500 ppm
6,65 ± 0,06+
28,26 ± 15,28*
7,37 ± 0,47
6,81 ± 3,79 ()
1000 ppm
5,53 ± 0,28 ()
30,31 ± 2,99*
7,28 ± 0,26+
5,19 ± 3,39 ()
Se muestran los valores de la tasa de crecimiento de los hongos (mm/día) y la concentración de OTA determinada por HPLC (μg/g
agar) en presencia de las distintas concentraciones de extracto (0-1000 ppm). Los resultados se corresponden a la media de las tres
réplicas ± error estándar. Asimismo, se representan los resultados del análisis estadístico indicándose las diferencias con respecto
al control: p < 0,05 (+), p < 0,01 (∗), p < 0,001 ().
67
J. Gil-Serna, et al.
ALIM. NUTRI. SALUD
TABLA III
Efecto del extracto de espliego sobre el crecimiento y la producción de OTA
de A. westerdijkiae y A. steynii
Extracto de espliego
A. steynii
A. westerdijkiae
Crecimiento
OTA
Crecimiento
OTA
Control
7,38 ± 0,24
89,14 ± 13,99
8,65 ± 0,05
49,24 ± 11,62
10 ppm
7,43 ± 0,08
105,13 ± 8,03
8,40 ± 0,10
38,63 ± 8,51
100 ppm
7,29 ± 0,16
32,85 ± 21,03+
8,11 ± 0,05*
14,35 ± 4,32*
500 ppm
6,55 ± 0,07*
18,26 ± 1,62*
7,56 ± 0,15+
5,73 ± 1,32*
1000 ppm
6,56 ± 0,16*
20,79 ± 1,61*
7,92 ± 0,50
5,66 ± 5,92*
Se muestran los valores de la tasa de crecimiento de los hongos (mm/día) y la concentración de OTA determinada por HPLC (μg/g
agar) en presencia de las distintas concentraciones de extracto (0-1000 ppm). Los resultados se corresponden a la media de las tres
réplicas ± error estándar. Asimismo, se representan los resultados del análisis estadístico indicándose las diferencias con respecto
al control: p < 0,05 (+), p < 0,01 (∗).
concentraciones intermedias ensayadas (100 y 500 ppm)
aunque fue la producción de OTA el parámetro más afectado por la presencia de este extracto con una reducción del
70 % a 100 ppm y de un 88 % tanto a una concentración
de 500 como de 1000 ppm (Tabla III).
Los aceites esenciales de salvia oficinal y lavandín no
afectaron de manera consistente ni al crecimiento ni a la
producción de OTA de A. steynii y A. westerdijkiae y únicamente se obtuvo una pequeña reducción en presencia de
algunas concentraciones de extracto de lavandín.
Desde hace tiempo se conoce que los aceites esenciales
de plantas son inocuos para el medio ambiente y para los
consumidores. Muchos de ellos tienen un potente efecto
antimicrobiano por lo que podrían ser efectivos para el
control de patógenos cuando se usan directamente sobre
los alimentos y se han descrito distintos posibles métodos
de aplicación (31). Asimismo, otros autores también han
demostrado la efectividad de distintos aceites esenciales
para controlar el crecimiento fúngico y la capacidad productora de micotoxinas (20,22,24).
Los resultados obtenidos en este trabajo señalan a los
extractos de salvia española y espliego como potentes
antifúngicos y antiocratoxígenos al ser capaces de reducir
muy significativamente el crecimiento y la producción de
OTA en los dos hongos ensayados, A. steynii y A. westerdijkiae. De esta manera, estos dos extractos podrían
ser buenos candidatos para su uso en el control de estos
hongos directamente aplicados sobre matrices alimentarias. Sin embargo, el hecho de que ninguno de los aceites
esenciales testados tuviera un espectro de actuación capaz
de afectar también a especies productoras de aflatoxinas,
nos hace planear más estudios en los que se compruebe
la aplicación combinada con otros extractos, ya que se ha
descrito que la toxicidad de los aceites esenciales frente a
hongos se potencia cuando se combinan varios de ellos
debido a la acción sinérgica de todos sus componentes (32).
Los resultados obtenidos en este estudio son prometedores
68
y podrían indicar que los extractos de plantas podrían ser
una buena alternativa a los productos químicos de síntesis
para el control de hongos productores de micotoxinas. En
este contexto, serán necesarios más estudios para comprobar cuáles serían los métodos de aplicación más adecuados
sobre los productos alimentarios para la reducción de la
contaminación por micotoxinas.
CONTROL BIOLÓGICO
El control biológico utilizando microorganismos antagónicos frente a patógenos de plantas se ha estudiado desde hace mucho tiempo y actualmente se considera una
aproximación muy prometedora como alternativa al uso de
fungicidas para prevenir la formación de micotoxinas (33).
Se han propuesto distintos microorganismos que
podrían ser aplicados como agentes de biocontrol frente a
varias especies de hongos micotoxígenos. Dentro de ellos,
las levaduras son los que han dado resultados más interesantes ya que son fáciles de producir y aplicar, son seguras
para el medio ambiente y la salud humana, su biología se
conoce perfectamente y presentan gran especificidad frente
a los patógenos de los que son antagonistas (34).
En estudios previos realizados en nuestro grupo, se han
ensayado una gran cantidad de especies de levaduras y se
han seleccionado distintas cepas con respecto a su capacidad para inhibir el crecimiento de hongos toxígenos lo que
las convierte en agentes potenciales para el control biológico (35,36). Dentro de los agentes candidatos, Debaryomyces hansenii CYC 1244 es la que ha ofrecido resultados
más prometedores. Se ha comprobado que esta levadura
no sólo es capaz de reducir el crecimiento sino también es
capaz de interferir en la regulación de la expresión de los
genes de la ruta biosintética de OTA y, en consecuencia,
Vol. 21, N.º 3, 2014 Métodos alternativos al control químico de hongos toxígenos y micotoxinas en alimentos
reducir su producción en A. westerdijkiae (36). Como ya se
ha comentado anteriormente, el desarrollo de estrategias de
control integrado que, utilizando el mismo agente, permitan
reducir la contaminación de varias especies fúngicas a la vez
es uno de los principales objetivos de la comunidad científica en los últimos años. Por tanto, los ensayos realizados se
han centrado en comprobar el espectro de hongos sobre
el cual esta levadura podría tener efecto y comprobar si
su presencia modifica la capacidad para crecer y producir
micotoxinas de los hongos.
En este estudio se realizaron ensayos in vitro para comprobar la respuesta de distintas especies del género Aspergillus a la presencia de D. hansenii CYC 1244. A 25 ml
de medio CYA fundido se le añadió 1 ml de una suspensión
celular de la levadura seleccionada a una concentración de
105 células/ml y, tras la solidificación, se sembró en el centro de cada placa una suspensión de esporas (106 esporas/
ml) de una cepa de dos especies productoras de OTA: A.
steynii y A. westerdijkiae y de dos productoras de aflatoxinas: A. parasiticus y A. flavus. Asimismo, se incluyeron
en el ensayo placas control de medio CYA sin levadura. Las
placas se incubaron a 28 °C durante 5 días en el caso de
A. flavus, 6 días en A. parasiticus y 8 días en A. westerdijkiae y A. steynii. El diámetro alcanzado por la colonia
fúngica se midió diariamente para proceder al cálculo de
la tasa de crecimiento. Todos los experimentos se llevaron
a cabo por triplicado. El último día de incubación se llevó a
cabo la extracción de la correspondiente micotoxina del
medio y se evaluó su concentración de manera semicuantitativa mediante cromatografía en capa fina (TLC). Todos
los datos recogidos se analizaron con los correspondientes
test estadísticos.
Los resultados en relación a la tasa de crecimiento de las
especies seleccionados en presencia de D. hansenii CYC
1244 se muestran en la figura 3. Todos los hongos ensayados redujeron su tasa de crecimiento cuando la levadura
estaba incluida en el medio. La disminución con respecto
al control en el caso de las especies ocratoxígenas fue de
un 20 y 24 % en A. steynii y A. westerdijkiae, respectivamente. En la figura 2 (C), a modo de ejemplo, se detalla
el crecimiento de A. steynii en presencia de la levadura.
El efecto fue similar en el caso de las especies productoras
de aflatoxinas observándose una reducción del 35 % en la
tasa de crecimiento en A. flavus y un 32 % en el caso de
A. parasiticus.
El efecto de la presencia de D. hansenii CYC 1244
sobre la producción de micotoxinas se evaluó de manera
semicuantitativa por TLC. Los resultados se muestran en la
figura 4. En el caso de las dos especies productoras de OTA,
la levadura supuso una reducción casi total de la toxina
presente en el medio lo que se deduce por la reducción tan
significativa que se produce en el grosor e intensidad de la
banda específica de OTA en la cromatografía. Asimismo, la
presencia de aflatoxina B1 en los co-cultivos de A. flavus y
A. parasiticus con D. hansenii CYC 1244 también supuso
una disminución muy considerable con respecto al control.
Como se ha comentado anteriormente, las levaduras presentan unas características que las hacen estar considerados
como uno de los mejores agentes para el control biológico de
hongos patógenos (34). D. hansenii es una levadura usada
comúnmente en procesos biotecnológicos y, actualmente,
está considerada un microorganismo no patógeno (37). La
actividad antagonista de algunas cepas de D. hansenii frente
a patógenos fúngicos ha sido estudiada desde hace tiempo
y se ha demostrado su eficacia como agentes de biocontrol
eficaces en frutas, lácteos y productos cárnicos (38-42).
Control + D.h
Tasa de crecimiento (mm/día)
A. parasiticus
20
16
A. flavus
14
12
10
8
A. steynii
6
4
2
0
Control
A. parasiticus
+CYC 1244
A. flavus
A. westerdijkiae
A. westerdijkiae
A. steynii
Fig. 3. Efecto de la presencia de D. hansenii CYC 1244 sobre
el crecimiento de hongos toxígenos. Se representa la tasa de
crecimiento de A. parasiticus (naranja), A. flavus (verde), A.
westerdijkiae (morado) y A. steynii (azul) en presencia de esta
levadura (105 células/mL). Los resultados son la media de las
tres réplicas de cada condición y las barras finas representan
el error estándar. Asimismo, se representan los resultados del
análisis estadístico indicándose las diferencias con respecto al
control: p < 0.05 (+), p < 0.01 (∗), p < 0.001 (°).
Fig. 4. Efecto de la presencia de D. hansenii CYC 1244 sobre la
producción de micotoxinas evaluado mediante cromatografía
en capa fina (TLC). Se muestra la detección de aflatoxinas en
el caso de A. parasiticus y A. flavus y de OTA en A. steynii y A.
westerdijkiae tanto en placas control como suplementadas con
D. hansenii CYC 1244 (+D.h.). La reducción en la intensidad
y grosor de la banda fluorescente se relaciona con una menor
concentración de toxina en el medio.
69
J. Gil-Serna, et al.
ALIM. NUTRI. SALUD
TABLA IV
Resumen de la efectividad de los tratamientos ensayados para reducir el crecimiento y la producción
de micotoxinas de A. parasiticus, A. westerdijkiae y A. steynii
Efectividad del tratamiento
Crecimiento
Micotoxinas
Observaciones
ß-caroteno
-
-
Aumenta crecimiento
de A. westerdijkiae
Curcumina
+++
+++
NAC
-
-
Aumenta crecimiento
de A. steynii
Quercetina
-
-
Aumenta crecimiento
de A. westerdijkiae
Vitamina A
-
-
Vitamina C
-
-
Espliego
++
++
Lavandín
-
++
Salvia española
++
++
Reduce AFG1
en A. parasiticus
Salvia oficinal
-
-
Aumenta AFs en A. parasiticus
D. hansenii
+++
+++
También afecta a A. flavus
Antioxidantes
Aceites esenciales
Biocontrol
Aumenta crecimiento
de A. steynii
Los símbolos indican una reducción estadísticamente significativa en las tres especies (+++), en dos de ellas (++) o ningún efecto (-).
En este trabajo se ha comprobado cómo D. hansenii
CYC 1244 es un agente de control biológico efectivo in
vitro frente a las principales especies toxígenas del género
Aspergillus tanto productores de OTA como de aflatoxinas.
El hecho de que el mismo agente sea capaz de inhibir el crecimiento fúngico y reducir la concentración de micotoxinas
en varias especies la hace una muy buena candidata para
su aplicación para el control integrado de hongos toxígenos
in vivo.
CORRESPONDENCIA:
Jéssica Gil-Serna
Departamento de Microbiología III
Facultad de Biología. Universidad Complutense de Madrid
Avda. José Antonio Nováis, n.º 12
28040 Madrid
e-mail: [email protected]
Bibliografía
CONCLUSIÓN
La aplicación de métodos de control adecuados es
imprescindible para evitar la contaminación por micotoxinas en los alimentos. Los resultados obtenidos en este
trabajo indican que algunos aceites esenciales o el control
biológico utilizando Debaryomyces hansenii CYC 1244
serían buenos candidatos para el control integrado de hongos toxígenos ya que son capaces de reducir el crecimiento
y la producción de micotoxinas en los principales especies del género Aspergillus. Sin embargo, los compuestos
antioxidantes no tendrían ningún efecto a las concentraciones adecuadas a las que tendrían que ser aplicados en
los alimentos.
En la tabla IV, se recoge un resumen de todos los resultados presentados en este artículo●
70
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de diciembre de 2006 por el que se fija el contenido máximo
de determinados contaminantes en los productos alimenticios.
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2. Comisión Europea. Reglamento (CE) Nº 1126/2007 de 28
de septiembre de 2007 que modifica el Reglamento (CE)
Nº 1881/2006 por el que se fija el contenido máximo de
determinados contaminantes en los productos alimenticios
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2007;255:14-7.
3. Comisión Europea. Reglamento (UE) Nº 105/2010 de 5
de febrero de 2010 que modifica el Reglamento (CE) Nº
1881/2006 por el que se fija el contenido máximo de determinados contaminantes en los productos alimenticios por lo
que se refiere a la ocratoxina A. Diario Oficial de la Unión
Europea 2010;35:7-8.
4. Comisión Europea. Reglamento (UE) Nº 165/2010 de 26
de febrero de 2010 que modifica, en lo que respecta a las
aflatoxinas, el Reglamento (CE) Nº 1881/2006 por el que se
Vol. 21, N.º 3, 2014 Métodos alternativos al control químico de hongos toxígenos y micotoxinas en alimentos
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
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Alimentacion, Nutricion y Salud
Copyright © 2014 Instituto Danone
Alim. Nutri. Salud
Vol. 21, N.º 3, pp. 72-81, 2014
Oligosacáridos derivados de la lactosa: síntesis, análisis
y bioactividad
A. Montilla Corredera, N. Corzo Sánchez, F.J. Moreno Andújar, A. Olano Villén,
M. Villamiel Guerra
Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL) (CSIC-UAM).
CEI (UAM+CSIC). Madrid
RESUMEN
E
Abstract
T
ste artículo de revisión aborda en primer lugar la
obtención, análisis y caracterización de una serie de oligosacáridos derivados de la lactosa como los galacto-oligosacáridos (GOS) y los derivados de la lactulosa (OsLu). Igualmente, se describen los efectos beneficiosos más relevantes
que pueden ejercer sobre la salud estos oligosacáridos no
digeribles, haciendo especial hincapié en aquellos relacionados con el sistema gastrointestinal. Teniendo en cuenta
las propiedades físico-químicas y bioactivas que presentan,
los oligosacáridos derivados de la lactosa son ingredientes
que pueden fácilmente incorporarse a un amplio número
de alimentos y/o bebidas funcionales, evidenciando su indudable interés comercial. No obstante, es necesario realizar
más estudios que confirmen la estabilidad de estos carbohidratos durante el procesado y conservación, así como las
modificaciones organolépticas que puedan producirse una
vez añadidos a la matriz alimentaria.
his review firstly addresses the production, analysis
and characterization of a range of lactose-derived oligosaccharides such as galacto-oligosaccharides (GOS) and
oligosaccharides derived from lactulose (OsLu). Secondly,
the most relevant beneficial effects exerted by this type of
non-digestible oligosaccharides on human health, especially
in regard to the gastrointestinal system, are also described.
Taking into account their physico-chemical and bioactive
properties, lactose-derived oligosaccharides can be easily
incorporated as a high-value ingredient into a wide number of functional foods and/or beverages, highlighting their
commercial importance. However, it is necessary to carry
out further studies on the stability of these oligosaccharides
under the processing conditions and applied storage, as well
as on the potential organoleptic modifications produced by
their addition to real food products.
Palabras clave: Transgalactosilación. Análisis de carbohidratos. Galactooligosacáridos. Oligosacáridos derivados de
la lactulosa. Bioactividad. Efecto prebiótico.
Key words: Transgalactosylation. Carbohydrate analysis.
Galactooligosaccharides. Oligosaccharides derived from
lactulose. Bioactivity. Prebiotic effect.
INTRODUCCIÓN
La mayor parte de los alimentos que tomamos habitualmente se digieren en el estómago y en el intestino delgado mediante la intervención de diversas enzimas. Algunos
ingredientes no se digieren o lo hacen parcialmente y pasan
al colon, donde son sometidos a la acción de la microbiota
intestinal. Los denominados carbohidratos prebióticos son
oligosacáridos que llegan inalterados al colon y estimulan
selectivamente el crecimiento de un número limitado de
microorganismos considerados beneficiosos para la salud,
fundamentalmente lactobacilos y bifidobacterias.
Desde que en 1995 Gibson y Roberfroid (1) introdujeron el concepto de prebiótico, han sido numerosos los
72
estudios realizados en los que se demuestran los beneficios
que aportan para la salud (2) y, por ello, han adquirido
gran popularidad entre los consumidores, aumentando
de modo constante su producción mundial (3). De la gran
variedad de carbohidratos que se están considerando como
potenciales prebióticos, la inulina, los fructooligosacáridos
(FOS), la lactulosa y los galactooligosacáridos (GOS) son los
primeros reconocidos como tales debido al gran número
y solidez de los trabajos cientifícos que existen sobre ellos
(4-7). Los GOS son oligosacáridos derivados de la lactosa
que se encuentran presentes de forma natural en la leche
materna a muy bajas concentraciones (del orden de ppm).
Los GOS, al igual que los FOS, son reconocidos legalmente
en la Unión Europea como ingredientes alimentarios y no
como aditivos, como GRAS en EE. UU. y como FOSHU en
Vol. 21, N.º 3, 2014
Oligosacáridos derivados de la lactosa: síntesis, análisis y bioactividad
Japón (8). Su incorporación en fórmulas maternizadas, de
larga tradición en Japón y más reciente y menos frecuente en Europa, ha permitido imitar los efectos de la leche
humana en la microbiota de los lactantes.
Los GOS pueden obtenerse por transgalactosilación
enzimática a partir de la lactosa presente, por ejemplo,
en el permeado procedente del suero, subproducto muy
abundante de la industria quesera. Por ello, la obtención de
oligosacáridos prebióticos semejantes a los presentes en la
leche humana constituye un método atractivo y eficaz de
aprovechamiento del suero, muy estudiado en los últimos
años. Además, recientemente se ha propuesto que los GOS
así obtenidos pueden posteriormente isomerizarse originándose oligosacáridos derivados de la lactulosa (OsLu), con
propiedades bioactivas mejoradas respecto a los GOS y a
la propia lactulosa (9,10).
El presente artículo pretende revisar los principales
métodos de obtención y análisis de GOS, OsLu y otros
oligosacáridos derivados de la lactosa, así como los principales efectos beneficiosos que, para la salud del consumidor,
pueden tener estos ingredientes con el fin de disponer de
información actualizada que contribuya a ampliar y diversificar sus aplicaciones en la industria alimentaria.
SÍNTESIS DE OLIGOSACÁRIDOS DERIVADOS
DE La LACTOSA Y la LACTULOSA
Los GOS son derivados galactosilados de la lactosa que
pueden obtenerse mediante reacciones de transgalactosilación catalizadas por b-galactosidasas (EC 3.2.1.23) de
diversos orígenes (levaduras, hongos y bacterias) durante la
hidrólisis de la lactosa. Un esquema del mecanismo general
se muestra en la figura 1. Los oligosacáridos formados se
convierten, a su vez, en sustratos para la enzima y son lentamente hidrolizados o actúan como aceptores de nuevas
moléculas de galactosa. La importancia de ambas reacciones va a depender, en gran medida, de la concentración de
sustrato, a mayor concentración, mayor formación de GOS
y a menor concentración, mayor porcentaje de hidrólisis.
Los productos así obtenidos son mezclas complejas de
GOS con enlaces b(1→3), b(1→4) y b(1→6) y un grado de
polimerización entre 2 y 8, dependiendo de las condiciones
de reacción (concentración de sustrato y enzima, temperatura, tiempo, pH) y de la fuente de la enzima. En estas mezclas los trisacáridos son los principales productos de reacción, siendo la 6’-galactosil lactosa y la 4’-galactosil lactosa
los compuestos mayoritarios (11,12). Además, también
pueden originarse cantidades importantes de disacáridos,
siendo la alolactosa (6-O-b-D-galactopiranosil-D-glucosa) el
que se forma en mayores concentraciones (13).
Aunque la lactulosa es un conocido derivado de la lactosa
con múltiples beneficios para la salud (14), su utilización
como sustrato para la síntesis de oligosacáridos no ha sido
abordada hasta hace pocos años (15). La b-galactosidasa
tiene la capacidad de hidrolizar la lactulosa y transferir el
residuo galactosil a la galactosa de otra molécula de lactulosa. Como ocurre en el caso de la transgalactosilación de
la lactosa, la galactosa liberada se une por enlaces b(1→6),
b(1→3) o b(1→4) originándose los correspondientes OsLu.
Los estudios de Martínez-Villaluenga y cols. (15) y Cardelle-Cobas y cols. (16) han puesto de manifiesto que los
principales OsLu que se originan utilizando enzimas de
Aspergillus aculeatus, A. oryzae y Kluyveromyces lactis
son la 6’-galactosil lactulosa y la 1-galactosil lactulosa.
Dado que los GOS son carbohidratos reductores, los
OsLu pueden también formarse por isomerización química
de aquellos, utilizando aluminato sódico como catalizador,
al convertirse las aldosas en los correspondientes ceto-azúcares (17).
Otros oligosacáridos derivados de la lactosa también
pueden obtenerse vía transglicosilación catalizada por glicosiltransferasas empleando diferentes glicosil o fructosil
donadores, como la sacarosa, y la lactosa como aceptor.
Este método ha permitido la obtención de lactosacarosa,
trisacárido producido de la transferencia de un residuo
fructosilo de la sacarosa a la lactosa, reacción catalizada
por b-fructofuranosidasas (EC 3.2.1.26) o levansacarasas
(EC 2.4.1.10) (18,19). De modo similar, la 2-a-D-glucopiranosil-lactosa se produce utilizando dextransacarasa (EC
2.4.1.5) que transfiere la glucosa de la sacarosa a la lactosa
mediante un enlace a(1→2) (20).
ANÁLISIS Y CARACTERIZACIÓN
DE OLIGOSACÁRIDOS
Fig. 1. Esquema del mecanismo general de hidrólisis y
transgalactosilación enzimática de carbohidratos.
Tal y como se ha indicado anteriormente, los productos
obtenidos tras las reacciones de transglicosilación suelen comprender una mezcla compleja de carbohidratos que hay que
analizar y caracterizar de forma exhaustiva, dada la necesidad
de información detallada sobre la composición de los ingre-
73
A. Montilla Corredera, et al.
dientes alimentarios que exige la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria o European Food Safety Authority (EFSA)
para el reconocimiento de las propiedades funcionales que se
demandan. Por ello, en los últimos años ha habido numerosos
estudios sobre este tema, en los que se han empleado tanto técnicas cromatográficas y espectrométricas clásicas como
otras combinadas más avanzadas (9). Dado que las reacciones
de transglicosilación de la lactosa pueden realizarse en diferentes condiciones, con distintos enzimas y distintos aceptores o
donantes, nuevos derivados de la lactosa están continuamente
aislándose y caracterizándose. Aunque los di- y trisacáridos han
sido, en general, bien caracterizados, las estructuras químicas de
oligosacáridos de mayor peso molecular presentan mayores dificultades analíticas y aún no han sido investigadas en detalle (9).
Técnicas cromatográficas para
el análisis de carbohidratos
Debido a la gran variedad y similitud estructural de los
carbohidratos, para su análisis es necesario el uso de técnicas de alto poder de resolución, tales como las cromatográficas. Entre las principales técnicas analíticas que se
emplean actualmente, la cromatografía de gases (GC) y
la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) son las
ALIM. NUTRI. SALUD
más utilizadas. También, aunque más raramente utilizada,
la electroforesis capilar (CE) proporciona un análisis de
alta resolución de mezclas heterogéneas de oligosacáridos,
como los GOS. En este caso los carbohidratos se derivatizan previamente para detectarse, posteriormente, mediante
radiación UV o fluorescencia inducida por láser (21,22).
El análisis mediante GC de estos oligosacáridos implica
también una derivatización previa convirtiéndolos en sus
derivados volátiles, sin embargo la GC es ampliamente utilizada para el análisis de carbohidratos debido a su rapidez,
simplicidad y su relativo bajo coste. Se trata de una técnica de alto poder resolutivo, sensibilidad y selectividad que,
acoplada a un detector simple y casi universal como el de
ionización de llama (FID), permite la cuantificación de oligosacáridos en alimentos presentes en baja concentración
(23). Esta técnica se ha utilizado para el análisis de los GOS
presentes en leches comerciales sin lactosa (24) (Fig. 2), los
carbohidratos formados en permeado de suero isomerizado
con cáscara de huevo y posteriormente transgalactosilado
(12), así como para comprobar la pureza de la kojibiosa
obtenida en un proceso biotecnológico eficaz y económico
que utiliza sacarosa y lactosa como materias primas (25,26).
En el caso de la determinación de carbohidratos mediante
HPLC, las muestras pueden analizarse directamente sin derivatización previa. Además, el desarrollo durante las últimas
décadas de un gran número de materiales y de fases estacio-
Fig. 2. Perfil cromatográfico (GC-FID) de los trimetilsilil derivados de los carbohidratos presentes en una leche con lactosa hidrolizada.
Cromatograma completo: galactosa (picos 1), glucosa (picos 2) y patrón interno (P.I., β-fenilglucósido). (A) Disacáridos: lactosa (picos 3),
alolactosa (picos 4), 6-galactobiosa (pico 5). (B) Trisacáridos: 4’-galactosil-lactosa (pico 6), 6’-galactosil-lactosa (picos 7).*Disacáridos
y **trisacáridos no identificados.
74
Vol. 21, N.º 3, 2014
Oligosacáridos derivados de la lactosa: síntesis, análisis y bioactividad
narias para trabajar en diferentes modos de separación ha
permitido que esta técnica sea la más extendida para el análisis de oligosacáridos prebióticos (9). La técnica de HPLC con
detección por índice de refracción (RID) ha sido muy utilizada
para la determinación de derivados de la lactosa por ser sencilla, rápida y económica (27), sin embargo presenta una baja
sensibilidad, selectividad y resolución, siendo especialmente
adecuada para el análisis de mezclas no muy complejas. La
cromatografía de alta eficacia de intercambio aniónico con
detección amperométrica de pulsos (HPAEC-PAD) es una de
las técnicas más empleadas en el análisis de carbohidratos
prebióticos por su alta resolución y sensibilidad, tal y como
se ha puesto de manifiesto recientemente en el análisis de
las mezclas obtenidas en la síntesis de 2-a-D-glucopiranosil-lactosa (28). Existe, por tanto, en la bibliografía un número
elevado de trabajos en los que se ha empleado HPAEC-PAD
en el análisis de GOS y OsLu (13,15,16,29,30).
Recientemente, también se ha utilizado la cromatografía
de interacción hidrofílica (HILIC), que utiliza fases estacionarias hidrofílicas y fases móviles hidrofóbicas, para el análisis
de oligosacáridos de leche humana (31) y de diferentes GOS
comerciales (32).
Fraccionamiento de carbohidratos
Debido a que en las reacciones enzimáticas se obtienen
mezclas muy complejas de carbohidratos, con una elevada concentración de mono- y disacáridos sin propiedades prebióticas
y con alto poder calórico, en muchas ocasiones es necesario
un paso adicional para su fraccionamiento. La finalidad de
esta etapa puede ser la obtención de productos comerciales
enriquecidos en oligosacáridos prebióticos u obtener compuestos aislados para proceder a una posterior caracterización. En
el primer caso, si se pretende obtener grandes cantidades de
oligosacáridos para una aplicación industrial, la filtración por
membrana y más concretamente la nanofiltración puede ser
la técnica de elección (33,34), o tratamientos microbiológicos,
con levaduras, como en el nuevo proceso de obtención de
kojibiosa que posibilita su uso como ingrediente alimentario
(25,26). Aunque también se han estudiado tecnologías emergentes tales como la extracción con fluidos presurizados (35)
o con fluidos supercríticos (36). Sin embargo, si el fraccionamiento es previo a la caracterización se pueden utilizar distintos
métodos de separación (carbón activo, HILIC, RP-HPLC, SEC)
que permiten obtener compuestos casi puros, lo que posibilita
en gran medida la caracterización de los mismos (34).
elucidar de forma exacta dicha estructura. Para dicho fin
se han utilizado diferentes técnicas como cristalografía por
rayos X, espectroscopía infrarroja y Raman o microscopía
electrónica; sin embargo, la espectroscopía de masas (MS) y
la resonancia magnética nuclear (NMR) son las más empleadas. Los métodos basados en el análisis por MS proporcionan una mayor sensibilidad que los de NMR y son preferidos
cuando existe limitación en la cantidad de muestra, aunque
la NMR es más adecuada para nuevos compuestos y para el
estudio de procesos dinámicos, ya que se puede determinar
la estructura a nivel atómico (9). Ambas técnicas espectroscópicas pueden acoplarse a las de separación cromatográfica antes referidas, pudiéndose desarrollar métodos muy
potentes para el análisis estructural de los carbohidratos.
Espectromería de masas (MS). Hay una gran variedad
de técnicas aplicables al análisis de carbohidratos dependiendo de la técnica de separación, los modos de ionización
y el/los analizadores de masas acoplados. La fuente de
ionización normalmente acoplada a GC es la de impacto electrónico (EI) con un analizador cuadrupolo (Q). Esta
técnica proporciona información cualitativa de gran interés, aunque al ser moléculas muy semejantes los perfiles
de fragmentación son muy similares, encontrándose las
mayores diferencias en la intensidad de algunos fragmentos
(m/z); estos datos facilitan información acerca del tamaño
del anillo y los enlaces glicosídicos (37). Hernández y cols.
(38) utilizaron GC-MS para el análisis de los carbohidratos
presentes en el Vivinal®GOS. Más recientemente se han
analizado de forma exhaustiva los OsLu formados mediante
la transgalactosilación de la lactulosa con 3 β-galactosidasas comerciales (39). También se ha utilizado GC-MS para
confirmar la identidad y pureza de la kojibiosa obtenida por
un nuevo proceso biotecnológico (26).
La fuente de ionización más ampliamente utilizada con
cromatografía líquida es la ionización por electronebulización (ESI), acoplada a distintos analizadores de masa, cuadrupolo (Q), de tiempo de vuelo (TOF), de trampa de iones
(IT), entre otros, y sistemas múltiples con combinación de
estos y otros analizadores (MSn).
Mediante la técnica HPLC-ESI-Q se determinó la presencia hasta de hexasacáridos en OsLu obtenidos utilizando una
β-galactosidasa de A. oryzae (39). Pero para obtener mayor
información estructural se necesita fragmentaciones adicionales, como en el análisis de distintos GOS comerciales por
HILIC-ESI(+)-MSn, con una IT como analizador de masas, que
permitió determinar los enlaces glicosídicos según los distintos
fragmentos característicos formados y su abundancia (32).
Caracterización estructural
de carbohidratos
Otra fuente de ionización muy utilizada es la de desorción/
ionización por láser asistida por una matriz (MALDI). Mediante MALDI-TOF se pudo determinar, en una fracción enriquecida en oligosacáridos de los OsLu obtenidos a partir de
Duphalac® y una β-galactosidasa de A. oryzae, la presencia
de compuestos con grado de polimerización de hasta 8 (40).
Dada la estrecha relación que existe entre las características estructurales de los carbohidratos (composición
monomérica, enlace glicosídico, grado de polimerización)
y sus propiedades funcionales resulta de gran importancia
En los últimos años, estas técnicas multidimensionales
acopladas están posibilitando la caracterización de un gran
número de compuestos presentes en distintas mezclas de
GOS (41), así como de oligosacáridos de leche humana, que
presentan estructuras mucho más complejas (42).
75
A. Montilla Corredera, et al.
Espectroscopía de resonancia magnética nuclear
(NMR). Esta técnica se utiliza habitualmente para la caracterización completa de los nuevos oligosacáridos obtenidos
en los distintos procesos biotecnológicos, pero es necesario
aislarlos con un alto grado de pureza. Para la caracterización se obtienen normalmente los espectros mononucleares
1D de carbono (13C) y de protón (1H) y los heteronucleares 2D (COSY, TOCSY, NOESY, HSQC). Esta técnica ha
posibilitado en los últimos años la elucidación completa de
la estructura de diversos derivados de la lactosa (28-30) y
de la lactulosa (15,27).
BIOACTIVIDAD DE LOS
OLIGOSACÁRIDOS DERIVADOS
DE la LACTOSA Y la LACTULOSA
Como se ha comentado en la introducción, durante los
últimos años se ha prestado especial atención a los ingredientes prebióticos debido al efecto beneficioso que ejercen
sobre la microbiota intestinal. Entre los diferentes prebióticos
reconocidos, los GOS constituyen una adecuada elección
para ser incorporados a diferentes tipos de alimentos siendo las fórmulas infantiles unos de los más destacados (43).
Existe un gran número de estudios científicos que avalan los
beneficios de los GOS sobre la salud humana (44). Los dos
mecanismos más importantes relacionados con el efecto de
los GOS en el hospedador son los siguientes (45,46):
1. Estimulación del crecimiento de bacterias beneficiosas
en el colon tales como lactobacilos y bifidobacterias.
2. Producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC;
acetato, propionato, butirato) durante la fermentación de los carbohidratos. Estos productos del metabolismo de las bacterias pueden ejercer su efecto
beneficioso en el intestino y se pueden absorber
produciendo otros efectos deseables.
Los efectos positivos de los GOS se han revisado extensamente en la literatura en los últimos años, pero se conoce
mucho menos sobre los beneficios de oligosacáridos recientemente descritos tales como los OsLu. Dada su similitud desde
el punto de vista estructural, es presumible que ambos tipos de
compuestos presenten propiedades bioactivas similares, que
podrían ser mejoradas en los OsLu al tener como núcleo estructural a la lactulosa, de reconocido carácter prebiótico, en vez de
la lactosa. A continuación se describen los principales efectos
de ambos tipos de oligosacáridos sobre la salud humana.
ALIM. NUTRI. SALUD
requisitos primordiales para que un compuesto sea considerado como prebiótico (47,48). Respecto a la digestibilidad
de los OsLu, Hernández-Hernández y cols. (49) pusieron de
manifiesto en ratas una mayor resistencia a la digestión gastrointestinal y a la absorción en el intestino delgado de los
OsLu en comparación con los GOS, debido probablemente al
enlace b(1→4) entre la galactosa y la fructosa en los primeros.
Efecto prebiótico
Como ya se ha dicho, un prebiótico es un ingrediente que
es selectivamente fermentado y origina cambios en la composición y/o en la actividad de la microbiota intestinal, lo cual
beneficia a la salud y al bienestar del individuo (4,45). Existe un
gran número de estudios, incluyendo los de intervención con
humanos, que demuestran el efecto prebiótico de los GOS, tal
y como han revisado muy recientemente Moreno y cols. (9).
Aunque de forma menos extensa, también se ha estudiado el
efecto prebiótico de los OsLu, tanto en ensayos in vitro con
cultivos puros (50), con muestras fecales humanas (51,52),
como in vivo con animales (53). Estos estudios han puesto de
manifiesto que los nuevos OsLu pueden constituir una alternativa como prebióticos al disacárido de origen, la lactulosa,
y también a los GOS. Actualmente, se encuentran en curso
ensayos de intervención en humanos para establecer definitivamente las propiedades prebióticas de los OsLu.
Absorción de minerales
Varias investigaciones en animales y en humanos han
puesto de manifiesto la capacidad de los GOS para mejorar
la absorción de minerales, principalmente Ca, tras su fermentación en el colon. Una de las explicaciones plausibles
es la bajada del pH que se origina, por la mayor formación
de AGCC, mejorando la solubilidad de los minerales y su
absorción a través de las células epiteliales del intestino
grueso. Otro de los posibles mecanismos está relacionado
con el incremento de la superficie disponible para la absorción, debido a la proliferación de las células epiteliales (9).
Recientemente, Takasugi y cols. (54) han encontrado que la
combinación de leche fermentada y GOS mejora en ratas la
absorción de Ca, Fe y Zn y disminuye la excreción urinaria
del P. También en humanos, concretamente en mujeres
adolescentes sanas, se ha visto una mayor absorción de Ca
tras la ingestión diaria durante tres semanas de 5 g de GOS
incorporados a bebidas refrescantes (55).
Digestibilidad
Diferentes ensayos in vitro e in vivo, tanto con animales como con humanos, han demostrado que los GOS son
estables a la digestión enzimática y llegan mayoritariamente
al colon donde son fermentados, cumpliendo así uno de los
76
Efecto frente a patógenos
Los prebióticos pueden interferir en la unión de patógenos a la superficie de las células epiteliales del intestino
Vol. 21, N.º 3, 2014
Oligosacáridos derivados de la lactosa: síntesis, análisis y bioactividad
mediante diferentes mecanismos de acción (56), tal y como
se muestra en la Figura 3.
Tzortzis y cols. (57), en un ensayo in vitro con Bimuno®
GOS, mostraron una fuerte inhibición de la adhesión de
Escherichia coli y Salmonella enterica serotipo Typhimurium a células HT29. Shoaf y cols. (58), en células Hep-2
y Caco-2, encontraron una mayor capacidad antiadherente
frente a E. coli E2348/69 en el caso de los GOS, en comparación con FOS, inulina, lactulosa y rafinosa. En líneas
celulares humanas Hep-2, también se ha visto la capacidad
antiadherente de los GOS frente a Cronobacter sakazakii,
un patógeno oportunista implicado en infecciones graves
en neonatos (59). Drakoularakou y cols. (60), en un estudio con 159 voluntarios sanos, evaluaron la capacidad de
Bimuno® GOS para reducir la diarrea del viajero, debido
probablemente a la inhibición de la adhesión del patógeno
a la mucosa intestinal.
Estudios con ratas con pancreatitis demostraron un
efecto positivo al administrar GOS por vía enteral, ya
que se mantenía la función de la barrera intestinal debido a una estimulación de la IgA secretora de la mucosa
(61). En un ensayo clínico con personas mayores sanas se
evidenció que el consumo de Bimuno ® GOS provocaba
una disminución en la secreción de citoquinas proinflamatorias, un incremento en la secreción de citoquinas
anti-inflamatorias IL-10 y una mejora de la actividad en
las células NK (62). La administración conjunta de GOS/
FOS/pectinoligosacáridos, POS (15-20 g/día) ha demostrado que mejora la actividad citolítica de las células NK
y reduce la respuesta inmune en individuos adultos infectados con HIV-1 (63).
En relación a los OsLu, sólo existe un estudio llevado a
cabo in vitro con células Caco-2 y HT29-MTX en el que
se comprobó un incremento de las citoquinas anti-inflamatorias IL-6 y IL-10 y una reducción de los factores TNF-a,
IL-1b (64).
Modulación del sistema inmune
Los microorganismos intestinales y los AGCC que se
producen durante el metabolismo sacarolítico pueden afectar positivamente al sistema inmune y proteger frente a
enfermedades inflamatorias. Durante la fermentación de
los GOS, el butirato y el propionato producidos pueden
participar en varios mecanismos relacionados con la modulación de la respuesta inmune tales como la estimulación de
apoptosis y la regulación de la producción de citoquinas,
entre otros (46).
Efecto sobre las alergias
Durante los últimos años se ha observado en los países
desarrollados un incremento en la incidencia de enfermedades alérgicas, atribuyéndose, entre otros factores, a un
menor contacto con los microorganismos desde la infancia. Por los estudios realizados se ha comprobado que los
niños alérgicos presentan menor número de bifidobacterias
y lactobacilos, por tanto es de suponer que el consumo de
Fig. 3. Esquema de los diferentes mecanismos de acción de los carbohidratos prebióticos frente a microorganismos patógenos. Figura
modificada y basada en Steed y Macfarlane (56).
77
A. Montilla Corredera, et al.
prebióticos puede mejorar el estado de su microbiota intestinal y, por lo tanto, de las enfermedades de tipo alérgico.
Los efectos de los prebióticos sobre las alergias se han estudiado tanto en ensayos con animales como en humanos.
La administración de fórmulas infantiles con una mezcla
de GOS/FOS (8 g/L) durante los primeros 6 meses de
vida provocó, no sólo un efecto bifidogénico, sino también
una disminución de la incidencia de dermatitis atópica en
bebés y de diversas infecciones, encontrándose una disminución en los niveles de IgG1, IgG2, IgG3 e IgE (65-66).
En otro estudio, realizado también con niños, se observó
que el consumo de fórmulas infantiles con una mezcla de
GOS/FOS/POS (8 g/L) ejercía un efecto preventivo sobre
el desarrollo de dermatitis atópica e infecciones del tracto
respiratorio, disminuyendo el número de tratamientos con
antibióticos (67).
Efecto sobre el metabolismo lipídico
y la obesidad
El continuo aumento del número de personas obesas y
los efectos negativos que pueden llegar a originarse en la
salud humana como consecuencia de la obesidad es uno de
los temas de mayor preocupación, tanto de las autoridades
sanitarias como de los consumidores. Durante los últimos
años, la obesidad se ha asociado con la alteración en la
expresión de genes y de rutas metabólicas, así como con
cambios en la microbiota intestinal tales como la reducción
de la diversidad bacteriana. Dados los efectos positivos de
los GOS sobre la microbiota intestinal, se ha planteado
que la administración de estos oligosacáridos podría ejercer
ciertos efectos que modificaran parámetros relacionados
con la obesidad. Aunque este efecto no está totalmente
clarificado y ha sido uno de los menos estudiados, se ha
visto recientemente que la administración de Vivinal® GOS
durante tres semanas a ratas jóvenes macho mostró una
reducción de grasa e incrementó la expresión génica de
péptidos relacionados con la saciedad (68). También, en
individuos con sobrepeso y con síndrome metabólico, el
consumo de GOS disminuyó los niveles de colesterol total
y triglicéridos, mientras que los niveles de colesterol LDL y
HDL no se vieron afectados (69).
Aplicaciones
Las aplicaciones de los GOS han sido ampliamente revisadas en los últimos años (46,70) y vienen determinadas
por sus propiedades físico-químicas que, a la vez, dependen
de su estructura química. Como se ha indicado anteriormente la estructura variará según las condiciones en las que
tiene lugar la reacción de transgalactosilación (origen de la
enzima, concentración de sustrato y enzima, pH, temperatura, tiempo). Los GOS poseen las mismas propiedades
físico-químicas que el resto de oligosacáridos por lo que
78
ALIM. NUTRI. SALUD
pueden incorporarse a numerosas matrices alimentarias.
En general, la solubilidad, osmolalidad, capacidad de formar cristales, poder edulcorante y reactividad disminuyen al
aumentar el tamaño de la cadena. Son menos solubles en
agua, menos dulces y tienen menor poder calórico que la
sacarosa (71). Comparándolos con los mono- y disacáridos
el mayor peso molecular da lugar a un incremento en la viscosidad mejorando el cuerpo y la palatabilidad del producto
(72). Otra característica muy importante para su aplicación
es que son estables a las condiciones de temperatura y pH
utilizados en el procesado de alimentos (tratamientos térmicos, horneado, deshidratación, etc.) (73).
Los GOS y, teóricamente los OsLu, pueden incorporarse
a leches fermentadas, yogur, zumos y otras bebidas ácidas,
barras de cereales, productos de panadería y repostería,
derivados cárnicos, sopas, salsas, complementos nutricionales, fórmulas infantiles y alimentos para mascotas. Además, en otros sectores como los relacionados con farmacia
y cosmética también pueden emplearse, por ejemplo, en
formulaciones para la piel.
Conclusiones/Tendencias futuras
A pesar de los numerosos trabajos existentes relacionados con la síntesis de carbohidratos bioactivos derivados de
la lactosa, es preciso seguir avanzando en el conocimiento
de nuevas estrategias que permitan la obtención a gran
escala de nuevos oligosacáridos que sean utilizados como
ingredientes funcionales en los alimentos. El constante
avance de técnicas analíticas robustas contribuirá a la elucidación de las nuevas estructuras sintetizadas para poder
establecer en cada caso el binomio estructura-función. En
este sentido, es preciso servirse de ensayos no sólo in vitro
o con animales, sino también realizar estudios de intervención en humanos para esclarecer, con suficiente evidencia
científica, las propiedades bioactivas que se les atribuyen,
de forma que puedan ser reconocidas por las autoridades
alimentarias. En el desarrollo de nuevos oligosacáridos
bioactivos no debe olvidarse tampoco su aplicación directa
a alimentos, que va a venir determinada por las propiedades físico-químicas de los mismos. Se requiere de más
estudios que confirmen la estabilidad de estos carbohidratos durante el procesado y la conservación, así como sobre
las modificaciones organolépticas que pueden producirse
cuando estos ingredientes funcionales sean incorporados
a los alimentos.
Agradecimientos
Este trabajo ha sido financiado por los proyectos de
investigación AGL2011-27884 del Ministerio de Economía y Competitividad, y ALIBIRD 2009/AGR-1469 de la
Comunidad de Madrid●
Vol. 21, N.º 3, 2014
Oligosacáridos derivados de la lactosa: síntesis, análisis y bioactividad
CORRESPONDENCIA:
F. Javier Moreno Andújar
Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación,
CIAL (CSIC-UAM)
C/ Nicolás Cabrera, 9
Campus de la Universidad Autónoma de Madrid
28049 Madrid
e-mail: [email protected]
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1136-4815/14/82-87
Alimentacion, Nutricion y Salud
Copyright © 2014 Instituto Danone
Alim. Nutri. Salud
Vol. 21, N.º 3, pp. 82-87, 2014
Niveles de mercurio en pescado azul. Potenciales riesgos
de su consumo y recomendaciones en mujeres embarazadas
E. Conde Puertas1, E. Conde Puertas2, I. Hernández Herrerías2
Hospital Materno Infantil Virgen de las Nieves. Granada.
Hospital La Inmaculada. Huércal-Overa, Almería
1
2
RESUMEN
E
Abstract
I
n los últimos años se ha creado cierto debate en relación a los beneficios y riesgos del consumo de algunos tipos
de pescado azul debido a la presencia de metilmercurio como
contaminante habitual en este, dando lugar a confusión en
cuanto a la cantidad o las especies de pescado que pueden
ser consumidas durante el embarazo y la infancia. Distintos
organismos internacionales han establecido recomendaciones a este respecto, restringiendo especies predadoras como
el atún y pez espada. Es fundamental una educación sanitaria
adecuada para evitar la exposición al metilmercurio a través
del consumo materno de pescado que podría poner en riesgo
el óptimo desarrollo de los niños.
n recent years there has been discussion in relation to
the benefits and risks of fish consumption, due to the usual
presence of methylmercury as contaminant in it, resulting in
confusion about the amount or fish species that can be consumed in pregnancy and childhood. Different international
organizations have established recommendations about fish
intake, limiting the consumption of predatory species such
as tuna and swordfish. A proper health education is essential to avoid exposure to methylmercury through maternal
fish consumption, which could be harmful to the optimal
development of the child.
Palabras clave: Embarazo. Metilmercurio. Consumo de
pescado. Neurodesarrollo. AGPI omega 3.
Key words: Pregnancy. Methilmercury. Fish consumption.
Neurodevelopment. Omega 3 PUFA.
INTRODUCCIÓN
La gestación y lactancia son periodos en los cuales una
adecuada nutrición es excepcionalmente importante para la
salud materna y el óptimo desarrollo del feto y neonato. El
consumo de pescado, particularmente el pescado azul, es
fundamental debido, entre otras razones, a que constituye el
principal aporte en ácidos grasos poliinsaturados omega 3.
Sin embargo hay que considerar la exposición al mercurio,
contaminante habitual en algunos tipos de pescado azul, presente en su mayor parte en forma de metilmercurio (MeHg),
un compuesto orgánico del mercurio que constituye la forma
más tóxica, habiéndose demostrado su potencial perjuicio en
el neurodesarrollo. Los beneficios y riesgos para la salud de
la ingesta de pescado pueden variar en función de la especie, tamaño, así como la cantidad consumida. Las agencias
82
internacionales y nacionales de seguridad alimentaria han
desarrollado recomendaciones de consumo de pescado dirigidas a mujeres embarazadas y población infantil para evitar
una sobreexposición al mercurio que podría poner en riesgo
el óptimo desarrollo de los niños.
OBJETIVOS
El objetivo de este trabajo es describir los posibles riesgos
derivados del consumo de algunas especies de pescado azul
con niveles elevados de mercurio durante el embarazo, así
como exponer las recomendaciones de consumo de pescado de distintas agencias de seguridad alimentaria dirigidas a
la población gestante.
Vol. 21, N.º 3, 2014
niveles de mercurio en pescado azul. potenciales riesgos de su consumo
y recomendaciones en mujeres embarazadas
MATERIAL Y MÉTODO
Se llevó a cabo una revisión bibliográfica de la literatura
científica existente en las bases de datos PubMed, Tripdatabase y Scopus con las palabras clave: “pregnancy”, “fish
consumption”, “methilmercury”, “neurodevelopment”,
“omega 3 PUFA”. Así mismo se revisaron las recomendaciones de distintos organismos internacionales de alimentación y seguridad alimentaria.
RESULTADOS
Formas de mercurio en el medio
ambiente y fuentes
El mercurio es un metal pesado que se encuentra en el
medio ambiente en diferentes formas, entre las que destaca el metilmercurio, un catión organometálico de fórmula
química (CH3Hg)+, debido a sus características toxicocinéticas perjudiciales para el organismo humano. Aparece
en el ambiente producto de la contaminación por fuentes
naturales o antropogénicas, produciéndose también en el
medio acuático por vía enzimática y mediante la acción
microbiana (1), siendo particularmente preocupante por
su capacidad de bioacumulación en peces y mamíferos
marinos. Hoy, los niveles de mercurio en la atmósfera son
entre 3 y 6 veces superiores a los niveles anteriores a la
industrialización (2).
El metilmercurio como contaminante
del pescado
La principal fuente de exposición al metilmercurio en el
hombre es la ingesta de pescado y marisco contaminado,
tanto de agua dulce como salada y algunos mamíferos marinos. La mayor parte de las concentraciones de mercurio
total en los peces se encuentra en forma de metilmercurio (cerca de 100 % en los peces más viejos) (1,3). Los
mayores niveles se encuentran en las especies más grandes,
que viven más tiempo y las especies predadoras, como el
tiburón, pez espada, tintorera o lucio. Algunas especies de
atún pueden contener también altos niveles. En el atún en
conserva, los niveles suelen ser más bajos que en atún fresco, debido principalmente a la especie o porque se utilizan
peces de menor tamaño (4).
Los límites máximos de contenido de mercurio en productos de pesca están regulados en la Unión Europea,
fijándose el contenido máximo de mercurio en 1 mg/kg (o
μg/g) de peso fresco para atún, bonito atlántico, pez espada y tiburón y 0,5 mg/kg (o μg/g) de peso fresco para el
marisco (5). Sin embargo numerosos estudios han analizado
el contenido de mercurio total y metilmercurio en distintas
especies de consumo humano, demostrando concentraciones promedio en ocasiones, mayores a las permitidas (6-9).
Toxicidad del metilmercurio
Los efectos tóxicos del mercurio, inorgánico y orgánico, se deben a que se unen a los constituyentes orgánicos
celulares ricos en grupos sulfhidrilo y afectan así a diversos
sistemas metabólicos y enzimáticos de la célula, siendo el
sistema nervioso el blanco fundamental de su toxicidad.
Se acumula en mayor proporción en el hígado y cerebro.
Por su liposolubilidad, los compuestos orgánicos atraviesan
fácilmente la barrera hematoencefálica y la placenta. La
eliminación se efectúa principalmente por heces y de forma
secundaria por la orina, cabellos y leche materna (3). La
principal vía de exposición humana es la gastrointestinal a
través del consumo de pescados y mariscos. Las mujeres
embarazadas, lactantes y niños tienen ciertas características
que los transforman en grupos de población más vulnerables (4,10).
La toxicidad del mercurio se conoce debido a la enfermedad de Minamata, ciudad japonesa donde tuvo lugar un
brote de envenenamiento por metilmercurio en los años
50 debido a la ingesta de pescado y marisco contaminado
por los vertidos de una empresa petroquímica, con numerosas víctimas y afectos de problemas neurológicos. Además, madres que no presentaban ningún síntoma dieron
a luz niños gravemente afectados (11,12). Sin embargo, la
exposición a grandes dosis es rara hoy en día, por lo que la
principal preocupación consiste en los posibles efectos neurotóxicos de la exposición crónica al MeHg. Existe evidencia
convincente de que la exposición al metilmercurio durante el
desarrollo del feto, debido al consumo materno de pescado
durante el embarazo, está asociada con consecuencias en
el desarrollo neurológico en lactantes y niños de corta edad
(10). Incluso se ha sugerido que la ingesta de una sola ración
de pescado con gran contenido en mercurio durante un
periodo crítico del embarazo, como el periodo embrionario,
puede poner en riesgo al feto en desarrollo (13).
Los estudios mencionados con mayor frecuencia respecto a la neurotoxicidad crónica asociada al MeHg, son
los estudios realizados en las islas Feroe y Nueva Zelanda
que confirmaron un efecto neurotóxico tras la exposición
intrauterina al MeHg secundaria a la ingesta de pescado
contaminado (14-16). Numerosos estudios adicionales de
exposición dietética informaron de efectos adversos en el
desarrollo neurológico de los niños tras la exposición crónica al MeHg (17-21). En los últimos años han aparecido
nuevos estudios que han evaluado la relación de la exposición prenatal al mercurio y el desarrollo cognitivo durante la
infancia, en poblaciones con un consumo variable de pescado. Sin embargo, los resultados obtenidos han sido motivo
de controversia, encontrándose resultados dispares (10).
En nuestro país, el proyecto INMA (Infancia y Medio
Ambiente) ha proporcionado información sobre los niveles
de exposición prenatal al mercurio de 1.800 recién nacidos,
83
E. conde puertas et al
presentando un 24 % niveles superiores a los recomendados por la OMS y un 64 % por encima de la recomendación
de la Agencia de Protección Ambiental de Estados. Sin
embargo, no se encontró asociación entre la exposición
prenatal al mercurio y efectos adversos en el desarrollo
mental y psicomotor al segundo año de vida (22).
Según el estudio Dermocophes, la presencia de mercurio
en el organismo de las mujeres españolas es más de seis
veces superior a la media de 17 países europeos (23).
Varios gobiernos y organizaciones han estimado la ingesta
semanal tolerable o niveles de referencia para la exposición
al metilmercurio que no tiene efectos adversos para la salud.
La relación entre las concentraciones del mercurio que se
encuentra en el cabello de la madre, así como en la sangre
del cordón umbilical, y las concentraciones de metilmercurio
en la dieta están relativamente bien descritas, por lo que es
posible estimar los niveles en la dieta humana considerados
seguros. Basándose en las intoxicaciones por ingesta de mercurio, el Comité mixto de expertos en aditivos alimentarios
(JECFA), concluyó que un nivel mínimo de riesgo estaría
asociado con una exposición de 200 μg/l de mercurio en
sangre o 50 μg/g en pelo, estimándose una ingesta semanal
tolerable provisional (ISTP) de 3,3 μg/kg de peso corporal. El
Comité JECFA en 2003 consideró que las mujeres embarazadas, las que tengan intención de estarlo y lactantes podrían
presentar mayor riesgo, tomando en cuenta nuevos datos
de los estudios epidemiológicos realizados, entre otros, en
las islas Faroe. Por ello revisó la ISTP y la redujo a 1,6 μg/
kg peso corporal para poder proteger al feto en desarrollo.
En 2012, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria
(EFSA) publicó una nueva opinión científica sobre los riesgos para la salud pública relacionados con la presencia de
mercurio y metilmercurio en los alimentos y redujo la ISTP
a 1,3 μg/kg de peso corporal (24).
La regulación del contenido de mercurio en los productos pesqueros parece no ser una medida suficiente ya que,
por ejemplo, el consumo de una vez a la semana de un
depredador como el pez espada, con gran contenido en
mercurio, bastaría para sobrepasar los límites tolerables por
la Agencia de Alimentos y Medicamentos (FDA) y el Comité
Mixto de Expertos en Aditivos Alimentarios (JECFA) (25).
Consumo de pescado durante
el embarazo: beneficios y riesgos
España se sitúa en los primeros puestos en el consumo
mundial de productos pesqueros. Este alimento posee indudables ventajas: es apto para todas las edades, su consumo
contribuye a prevenir enfermedades y su aporte calórico es,
en general, moderado.
El consumo de pescado, particularmente el pescado
azul, es fundamental debido entre otros, a que constituye
el principal aporte en ácidos grasos poliinsaturados (AGPI)
omega 3, entre los que destaca el ácido docosahexaenoico
(DHA) por sus efectos demostrados en el desarrollo tempra-
84
ALIM. NUTRI. SALUD
no. En este grupo se incluyen el salmón, sardinas, caballa,
arenque, trucha, pez espada y atún, ya sea fresco, congelado o en conserva (4). El DHA es un ácido graso al que se
le atribuyen múltiples funciones, siendo esencial durante la
gestación y lactancia para el óptimo desarrollo y función
del sistema nervioso central (26-28). Así estudios epidemiológicos han relacionado baja ingesta materna de DHA
con incremento del riesgo de pobre desarrollo neuronal en
niños (29). Los niños pretérmino alimentados con fórmulas
con DHA presentan mayor agudeza visual comparada con
un grupo control (30,31). Se ha demostrado que los niños
alimentados con leche materna (rica en DHA) tienen un
mejor desarrollo cognitivo comparados con los alimentados
con fórmula (32). También la suplementación de las madres
lactantes con DHA ha evidenciado tener resultados positivos a nivel cognitivo (33,34).
En el estudio ALSPAC se encontró una asociación entre
el consumo menor de 340 g/semana de pescado con un
mayor riesgo de bajo percentil de coeficiente de inteligencia verbal en los niños. Asimismo, se encontró asociación
entre baja ingesta de pescado y resultados subóptimos en
comportamiento psicosocial, motricidad, comunicación y
puntuaciones del desarrollo social (35).
Sin embargo, en el balance entre beneficios y riesgos
del consumo de pescado, encontramos los posibles riesgos
derivados de la presencia de contaminantes en el pescado
azul de gran tamaño como el metilmercurio (4,36). Algunos
estudios han evaluado los riesgos y beneficios de la ingesta
de pescado durante el embarazo y lactancia en relación al
DHA y metilmercurio (37,38) de modo que se ha sugerido
que el beneficio por el incremento materno en el consumo
de pescado, puede ser mayor si la mujer escoge pescado azul bajo en metilmercurio (39). Por otro lado evitar
un moderado consumo de pescado atendiendo a confusas
alertas sobre los riesgos y beneficios, podría resultar en un
exceso de muertes atribuibles a enfermedad coronaria y un
subóptimo neurodesarrollo de los niños (40).
Recomendaciones sobre ingesta
de pescado
Diferentes organismos y autoridades a nivel internacional han establecido recomendaciones sobre la ingesta de
pescado como parte de una dieta equilibrada y para asegurar el aporte de AGPI omega 3 como el DHA, limitando
aquellas especies con alto contenido en mercurio.
En un informe conjunto publicado en 2004 por el Comité Asesor Científico de Alimentación (SACN) y el Comité
de Toxicidad (COT) de Reino Unido se recomendó “tomar
al menos 2 porciones de pescado semanalmente, una de
las cuales debe ser azul” (4).
La guía de alimentación saludable de la sociedad española de nutrición comunitaria (SECN) establece la recomendación general para la población adulta de consumo de
3-4 raciones de pescado por semana (41).
Vol. 21, N.º 3, 2014
niveles de mercurio en pescado azul. potenciales riesgos de su consumo
y recomendaciones en mujeres embarazadas
Puesto que el consumo de pescado es la ruta de exposición al metilmercurio dominante en las poblaciones humanas, se aconseja un cambio en los hábitos alimenticios para
limitar el consumo de pescado, donde los niveles de mercurio son altos.
En la tabla I se resumen las recomendaciones de distintos
organismos de Seguridad Alimentaria.
Las recomendaciones se centran, además de en mujeres
embarazadas, en aquellas que tienen intención de estarlo o
las que están amamantando. También se incluyen los niños
en las primeras etapas de la infancia. En términos generales se recomienda no consumir las especies que presentan
contenidos altos de mercurio, como son el pez espada, el
tiburón y el atún rojo, y en caso de hacerlo, restringir su
consumo a una ración semanal/quincenal, evitando a su
vez el consumo de otros tipos de pescado en ese periodo.
El consumo de atún en lata no se desaconseja, pero se
restringe en alguna de las recomendaciones (10).
CONCLUSIONES
El pescado es un alimento esencial en la dieta con beneficios demostrados en el neurodesarrollo gracias a su contenido en AGPI. Sin embargo el metilmercurio, contaminante
habitual de algunos tipos de pescado azul, actúa en sentido
contrario. Distintos organismos de seguridad alimentaria
a nivel internacional han establecido recomendaciones de
consumo de pescado, restringiendo el consumo de especies
con altos niveles de mercurio, aunque con cierta variabilidad a la hora de definir tanto las especies restringidas,
porciones de consumo o grupos de riesgo. Sería por tanto
conveniente, además de unificarlas y reforzarlas, integrar
en las misma estrategia los aspectos positivos de una dieta
equilibrada y la necesidad de realizar un consumo adecuado
de pescado azul y blanco y señalar las especies de pescado
azul predador que deberían estar restringidas, fomentando
el consumo de pescado azul de pequeño tamaño. Para que
Tabla I
Recomendaciones de organismos internacionales
Entidad
organismo
AFSSA
FDA
Comisión
Europea
AESAN
SACN/COT
Recomendación
Embarazadas, lactantes o con intención de procrear: consumo de pescado dos porciones por
semana. Evitar el consumo de pescado contaminado (pez espada, tiburón y aguja, lamprea).
Limitar el consumo de pescado salvaje depredador a 150 g por semana (rape, atún, bonito,
emperador, fletán, aguja-marlín, anguila, pez espada, capellán, gallo, lucio y palometa, entre otros)
Niños < 30 meses: evitar el consumo de pescado contaminado (pez espada, tiburón y aguja,
lamprea). Limitar el consumo a 60 g por semana de rape, atún, bonito, emperador, fletán,
marlín, anguila, pez espada, capellán, gallo, lucio y palometa, entre otros
Embarazadas, lactantes o con intención de procrear: consumir dos porciones por semana
de una variedad de pescados con niveles bajos de mercurio: gambas, atún claro en lata,
salmón, pez gato y abadejo. Si se consume atún blanco (Albacora), limitar el consumo a una
ración semanal de las dos señaladas. Tener cuidado con el consumo de pescado capturado
en lagos o ríos del entorno. Reducir su consumo a una ración semanal
Niños: las mismas recomendaciones, pero con raciones acordes a la edad
Embarazadas, lactantes o en edad de procrear, niños/as: una porción (< 100 g) por
semana de pescado grande predador: pez espada, tiburón, marlín y lucio. Si se consume
dicha ración no deberá consumirse más pescado durante ese periodo. Tampoco deberá
consumirse atún más de dos veces por semana
Mujeres embarazadas o que puedan llegar a estarlo o en periodo de lactancia: evitar
el consumo de pez espada, tiburón, atún rojo (Thunnus thynnus): especie grande,
normalmente consumida en fresco o congelada y fileteada) y lucio
Niños < 3 años: evitar el consumo de pez espada, tiburón, atún rojo (Thunnus thynnus):
especie grande, normalmente consumida en fresco o congelada y fileteada) y lucio
Niños 3-12 años: limitar a 50 g/semana o 100 g/ 2 semanas (no consumir ningún otro de
los pescados de esta categoría en la misma semana)
Evitar el consumo de pescados como tiburón, pez espada o aguja, límite cuatro raciones de
atún enlatado o dos raciones de atún fresco (raciones de alrededor de 140 g).
AFSSA: Agencia Francesa de Seguridad Alimentaria (42); FDA: Agencia de Alimentos y Medicamentos (43); Comision Europea
para la Seguridad Alimentaria (44); AESAN: Agencia Española de Seguridad Alimentaria (45); SACN/COT: Comité Asesor Científico de Alimentación (SACN) y Comité de Toxicidad (COT) de Reino Unido (4).
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E. conde puertas et al
dicha información llegue de forma adecuada a la población
diana sin crear confusión ni alarma es fundamental una
adecuada educación sanitaria con una estrategia de comunicación clara y comprensible.
Finalmente, es fundamental considerar la calidad de
los peces de nuestro país y fomentar políticas para lograr
disminuir las concentraciones de mercurio presentes en el
pescado y medio ambiente●
ALIM. NUTRI. SALUD
14.
15.
16.
17.
CORRESPONDENCIA:
Elena Conde Puertas
Servicio de Pediatría
Hospital Materno Infantil Virgen de las Nieves
Calle Ribera del Beiro, s/n
18014 Granada
e-mail: [email protected]
18.
19.
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