Estudio qumico de las propiedades sensoriales y biofuncionales de la
guayaba agria (Psidium friedrichsthalianum Nied.)
Carmen Tatiana Cuadrado Silva
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias, Departamento de Qumica
Bogot, Colombia
2016
Estudio qumico de las propiedades sensoriales y biofuncionales de la
guayaba agria (Psidium friedrichsthalianum Nied.)
Carmen Tatiana Cuadrado Silva
Tesis presentada como requisito parcial para optar al ttulo de:
Doctora en Ciencias-Qumica
Directores:
Dra. Coralia Osorio Roa
Departamento de Qumica, Universidad Nacional de Colombia
Dra. Mara ngeles del Pozo Bayn Instituto de Investigacin en Ciencias de la Alimentacin (CIAL) (CSIC-Universidad
Autnoma de Madrid)
Lnea de Investigacin:
Agroalimentaria
Grupo de Investigacin:
Grupo de investigacin Especies Vegetales como Fuente de Aroma, Pigmentos y
Compuestos Bioactivos
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias, Departamento de Qumica
Bogot, Colombia
2016
A t,
hija ma
que an, sin ver tus ojos, ni tenerte en mis brazos
has cambiado mi vida
y me has acompaado en esta ltima etapa de un
largo proceso
Agradecimientos
Deseo expresar mis sinceros agradecimientos:
A la UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA por permitirme adelantar los
estudios de Doctorado.
Al Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnologa e Innovacin
(COLCIENCIAS), por el apoyo econmico recibido a travs de la beca para doctorados
nacionales, convocatoria 567 del ao 2012 y el programa RIFRUTBIO Red Nacional para
la Bioprospeccin de Frutas Tropicales (contrato N 0459-2013) dentro del cual se
encuentra enmarcado el presente trabajo.
Al grupo de investigacin Especies Vegetales como Fuente de Aroma, Pigmentos
y Compuestos Bioactivos de la Universidad Nacional de Colombia, en cabeza de su
directora la Dra. Coralia Osorio, por acogerme y permitirme adelantar el trabajo
experimental en sus instalaciones. Especialmente a la Dra. Osorio por la direccin de sta
tesis, su dedicacin, ejemplo, y permitir el desarrollo de mis ideas y potencialidades.
Al Instituto de Investigacin en Ciencias de la Alimentacin (CIAL) (CSIC-
Universidad Autnoma de Madrid), en cabeza de la Dra. Mara Victoria Moreno-Arribas
por acogerme y permitirme realizar la estancia investigativa en sus instalaciones.
A la Dra. Mara ngeles del Pozo Bayn, por la codireccin de sta tesis, por su
gua, apoyo, colaboracin, consejos y sobre todo por su amistad.
Al Profesor Dr. Yoshinori Fujimoto del Department of Chemistry and Materials
Science, Institute of technology, Tokyo, por los anlisis de RMN.
VIII Estudio qumico de las propiedades sensoriales y biofuncionales de la guayaba agria
(Psidium friedrichsthalianum Nied.)
A la profesora Dra. Diana Sinuco del departamento de qumica de la Universidad
Nacional de Colombia, por el apoyo en la evaluacin sensorial.
A la Dra. Carolina Cueva del CIAL (CSIC-Universidad Autnoma de Madrid), por
su orientacin en el diseo de los protocolos para la realizacin de las fermentaciones
microbianas in vitro.
Al Dr. Pedro Martn-lvarez del CIAL (CSIC-Universidad Autnoma de Madrid)
y a Diana Martn de la Universidad Nacional de Colombia, por la colaboracin con los
anlisis estadsticos.
A los chicos de AROMAS: Paola F., Natalia C., Alicia R., Danilo R., Katherine J.,
Diana M., Laura P., Juliana G., Johanna T., Elena B., Carolina R. y Camila M., por su
colaboracin, su compaa, y las notas de humor dentro y fuera del laboratorio.
A las chicas del CIAL: Irene G., Ewa W., Adelaida E., Marta F., Mara P. y Amalia
A., quienes fueron un gran apoyo lejos de mi hogar y por acogerme como a una ms.
A los profesores Oscar Osorno y Leonardo Castellanos que a pesar de no hacer
parte de ste trabajo, siempre han contribuido a mi formacin acadmica y personal, por
su amistad y su apoyo incondicional.
A mis amigas Juana, Ana-Catalina, Julie-Pauline, Ivn-Maritza y Ana-Patricia, por
su amistad incondicional y acompaarme en los momentos ms difciles durante estos
aos.
A mi esposo Edwar quien llego a mi vida en el lugar y momento menos esperado,
y se qued para compartir nuestros caminos y sueos. Por estar en cada uno de los
buenos y malos momentos durante el desarrollo de la tesis, por esto y mucho ms te amo.
Agradecimientos IX
Y sobre todo a mi madre Cecilia que a pesar de todos los azares de la vida, an
est conmigo, es el motor de mi vida, el mejor de mis ejemplos a seguir, y la fuerza que
me impulsa a salir adelante y querer ser mejor cada da No me alcanzan las palabras
para agradecer por tanto.
A Dios quien ha dispuesto todo segn su voluntad y quien me sorprende cada da
con nuevas alegras.
Resumen y Abstract XI
Resumen
Los frutos frescos de guayaba agria (Psidium friedrichsthalianum Nied.) se caracterizan por
tener un aroma muy agradable e intenso, propiedad organolptica que es uno de los
principales atractivos para su consumo, al igual que su composicin qumica enriquecida
en compuestos fenlicos. Esta tesis de doctorado se enfoc hacia la caracterizacin
qumica de los compuestos orgnicos asociados a las propiedades sensoriales y
biofuncionales de la guayaba agria (Psidium friedrichsthalianum Nied.).
En primer lugar se caracterizaron 18 compuestos orgnicos voltiles activos
olfativamente, por medio de la aproximacin sensmica, sobre el extracto SAFE (Solvent-
Assisted Flavour Evaporation) de los frutos frescos de guayaba agria. Se identificaron
steres alifticos, compuestos alifticos tipo C6 y compuestos de tipo azufrado, como
responsables de las notas olfativas frutal, dulce, verde, tropical, y azufrada, siendo los
compuestos impacto del aroma: el butanoato de etilo, el hexanoato de etilo y el (Z)-3-
hexenal. Los compuestos azufrados, disulfuro de dimetilo, 2-metilditiolano, metional,
acetato de 3-sulfanilhexilo, 3-sulfanil-1-hexanol y bis(metiltio)metano, se reportan por
primera vez como compuestos activos olfativamente en Psidium friedrichsthalianum Nied.
y responsables del sello caracterstico del aroma de esta fruta. Tambin se reporta por
primera vez el rol del hexil--D-glucopiransido y el S-3-(1-hexanol)-L-cistena, como
precursores del 1-hexanol y 3-sulfanil-1-hexanol por hidrlisis enzimtica,
respectivamente.
Teniendo en cuenta estos resultados, y con la intencin de profundizar en el impacto
sensorial que los precursores de aroma podran tener durante la ingestin de la fruta, se
decidi evaluar el papel de la microbiota oral humana en la hidrlisis de los precursores
y formacin de las correspondientes molculas odorantes. Para ello, se llevaron a cabo
experimentos in vitro con los dos extractos de precursores de aroma estudiados
(glicsidos y conjugados de S-cistena) que se incubaron en presencia de la microbiota
aislada de la cavidad oral humana. Se encontr que las bacterias orales presentaban
capacidad hidroltica y eran responsables de la produccin de 1-hexanol y del 3-sulfanil-
XII Estudio qumico de las propiedades sensoriales y biofuncionales de la guayaba agria
(Psidium friedrichsthalianum Nied.)
1-hexanol. Tambin se determinaron otros compuestos voltiles provenientes del
metabolismo de la microbiota oral, como el 1-butanol, el 3-metilbutanol, el cido actico,
el benzaldehdo y el 4-etilbenzaldehdo. Asimismo se comprob que algunas bacterias de
la cavidad oral en presencia de los extractos de precursores de aroma disminuyen su
poblacin, lo cual sugiere su potencial uso benfico para contribuir a la salud bucal
humana.
Adicionalmente, se analizaron las fracciones enriquecidas en compuestos fenlicos y con
potencial efecto antioxidante frente al radical ABTS, obtenidas por particin con
disolventes (ter etlico, acetato de etilo, butanol y agua), y posterior fraccionamiento por
cromatografa de exclusin por tamao y cromatografa sobre RP-18. Algunos de los
compuestos identificados por HPLC-ESI/MS en la fraccin de acetato de etilo, fueron el
cido elgico, la procianidina B1 y la procianidina B2. Adicionalmente, se identificaron el
cido abscsico y el cido 4-O-D-glucopiransido 3,3,4-tri-O-metilelgico por medio de
HPLC-ESI/MS y RMN 1H. Debido a la complejidad de las fracciones, se realiz un
anlisis metabolmico por UHPLC-Q/TOF/MS de las fracciones obtenidas con acetato
de etilo (F.AcOEt) y butanol (F.BuOH), que permiti la identificacin tentativa de 31
compuestos de tipo fenlico, por comparacin con la base de datos Metlin. As mismo,
mediante el anlisis por UPLC-ESI/TQ/MS/MS tndem, empleando 63 compuestos
como patrones de referencia para el seguimiento de iones en modo de reaccin mltiple
(MRM), se cuantificaron 22 compuestos de tipo fenlico en las fracciones F.AcOEt y
F.BuOH de guayaba agria. Con excepcin del cido elgico y el cido 4-O-D-
glucopiranosido 3,3,4-tri-O-metilelgico, todos los compuestos fenlicos se reportan por
primera vez en este trabajo como constituyentes de la guayaba agria Psidium
friedrichsthalianum Nied.
Por ltimo, se realiz la fermentacin in vitro de las fracciones enriquecidas en
compuestos fenlicos (F.AcOEt y F.BuOH) empleando la microbiota repr