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La investigación en C h dCrohn de cercaCrohn de cerca
Caramelos prebióticos para elCaramelos prebióticos para eltratamiento de la enfermedad
de CrohnJosé M. García FernándezInstituto de Investigaciones Químicas
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SUCROQUÍMICA: CÓMO EMPEZÓ TODO (1989, Centro de Estudios de Grenoble,(1989, Centro de Estudios de Grenoble, Francia)
OOH
HO
O
OHOHO
HOácido
sacarosa
calor
OHOHOH
OHO+
ácido
OHO
OH
OH
OHHO
CARAMELO!
OO
OHO OHpolímeros
detergentes DAF¿Qué es el caramelo?á
HOdetergentesedulcorantes…
DAF¿Están los DAFs en nuestra dieta?¿Son beneficiosos o son a evitar?
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ACTIVACIÓN TÉRMICA DE LOS CARBOHIDRATOSDel arte de la cocina a la Química Molecular.Del arte de la cocina a la Química Molecular.
HETEROCICLOSNITROGENADOS
SaborAromaColor
HETEROCICLOSOXIGENADOS
OLIGOSACÁRIDOS
POLÍMEROSPigmentos
Propiedades organolépticasPropiedades nutricionales
(melanoidinas)Pigmentos
COMPOSICIÓN: Fracción volátil (<5%) + Fracción no volátil (>95%).
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CARAMELO: DEFINICIÓN COMERCIAL (NORMA AFNOR NF VOO 100)(NORMA AFNOR NF VOO-100)
- Caramelo aromático- Jarabe o sólido marrón pálido a oscuro, obtenido por calentamientocontrolado de azúcar de grado alimentario. Pueden añadirse pequeñasg p qcantidades de ácido carboxílico para promover la hidrólisis del material oligo-y polisacarídico. La acidez inherente del caramelo puede neutralizarse tras elproceso de carmelización.
- Caramelo colorante- Líquido o sólido marrón oscuro, obtenido por calentamiento controlado deLíquido o sólido marrón oscuro, obtenido por calentamiento controlado de azúcar de grado alimentario. Pueden añadirse varios promotores de caramelización. Se emplea como colorante en productos de alimentación, cervezas, bebidas alcohólicas,etc., ,
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E-150(a-d)E 150(a d)
Azúcar + calor AmoniacoAzúcar + calorSin aditivos
Ácidos alimentarios Ácidos minerales
Amoniaco, Compuestos nitrogenados
(acético, cítrico…) o bases
E-150a E-150dE-150b E-150c
Caramelos aromáticos Caramelos colorantesCaramelos aromáticos Caramelos colorantespostreslacteos
l
refrescoscervezas
salsaspiensos animales
licoresvinos
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ESTADO DE CONOCIMIENTO EN 1990
“El caramelo forma parte de la dieta humana desde hace más de2000 años. Actualmente, además de una receta básica de lagastronomía popular, es un ingrediente o aditivo alimentariogastronomía popular, es un ingrediente o aditivo alimentarioampliamente utilizado en multitud de productos industrialesdestinados tanto a la alimentación humana como animal por suspropiedades aromatizantes o colorantes Sin embargo aunque elpropiedades aromatizantes o colorantes. Sin embargo, aunque elavance en las técnicas de análisis ha sido espectacular a lo largo delsiglo 20, aún no conocemos cuales son los constituyentes
it i d l l D d l t d i t í i l ú imayoritarios del caramelo. Desde el punto de vista químico, lo únicocierto es que la caramelización de un azúcar conlleva la acidificacióndel producto y que el medio ácido cataliza la caramelización”.
El estudio de la reactividad de los azúcares en medio ácido podríaaportar las claves para descifrar este enigma.g
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TRANSFORMACIONES DEL AZÚCAR PROMOVIDA POR ÁCIDOS EN EL LABORATORIOÁCIDOS EN EL LABORATORIO
OHO
HO
O
HO
OHHO
OHO
glucosaglucooligosacáridos
H+
OHO
HO
OHOH
OH
sacarosa
fructosaDAFs
fructosa
Glucosil-DAFs¿Sucede lo mismo en la cocina?¿Comemos DAFs?
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“HUELLA DIGITAL” DEL CARAMELO: ESPECTROMETRÍA DE MASAESPECTROMETRÍA DE MASA
Glucooligosacáridos
DAFs y Glucosil-DAFsDAFs y Glucosil-DAFs
El perfil resultó idéntico para el producto del laboratorio y el caramelo líquido comercial
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1994: SE AISLAN VARIOS DAFs DE UN CARAMELOAROMÁTICO DE SACAROSAAROMÁTICO DE SACAROSA
O O
HOHO
OHOH
HO O O
HOHO O O
HO
OHO OHO
49% 17% 7%
O OHO
OHO
HO
OHOHHO
OHO
OHOH
HO
OHOH
Los DAFs forman parte de la dieta dieta humana ordinaria desde tiempo inmemorial.
Algunos microorganismos los producen. Son acariogénicos y favorecen el crecimiento de bacterias beneficiosas en elfavorecen el crecimiento de bacterias beneficiosas en el
intestino (Bifidobateria, Lactobacilo)
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POTENCIAL DE LOS DAFs COMO ALIMENTOS FUNCIONALES
Q í i t tá tit id f t (DAF )Químicamente, están constituidos por fructosa (DAFs) o fructosa y glucosa (Glucosil-DAFs).
Están emparentados directamente con carbohidratos comerciales con efecto prebiótico bien documentado, como la
inulina los fructooligosacáridos (FOS) y las oligofructosasinulina, los fructooligosacáridos (FOS) y las oligofructosas.
Cada vez hay más evidencias científicas de que una dieta rica en prebióticos regula la flora intestinal, refuerza el sistema
inmunitario, reduce la incidencia del cáncer de colon, facilita la eliminación de colesterol en sangre…y permite prevenir yeliminación de colesterol en sangre…y permite prevenir y
controlar los episodios de crisis en enfermos de Crohn y de colitis ulcerosa.
¿Podría tratarse el Crohn con caramelo?
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TERAPIAS PARA ENFERMEDAD INFLAMATORIA INTESTINAL
Factores genéticos Factores ambientales
IL-6`IL-1 LTB
TNFTNFTNF
Factores inmunológicos
2 ANTIBIÓTICOS
1. ANTIINFLAMATORIOS
LTB4
E f d d i fl t i i t ti l
2. ANTIBIÓTICOS
3. TERAPIA BIOLÓGICA
4 TERAPIAS ALTERNATIVASEnfermedad inflamatoria intestinal 4. TERAPIAS ALTERNATIVAS Prebióticos (fibra dietética, FOS…) Probióticos Acidos grasos poliinsaturados, ω3 Antioxidantes: flavonoides
Caramelos enriquecidos en DAFs?
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TECNOLOGÍA PARA PRODUCIR CARAMELOS PREBIÓTICOS
Control de la tempeartura
Agitación mecánica
Condiciones heterogéneas
Escala de hasta 2 Kg
Caramelo comercial
Catalizador reciclable
Caramelo prebiótico
D-FRUCTOSA90 ºC
Caramelo comercial
SACAROSA160 ºC
Caramelo prebiótico
90 CResina ácida
160 CÁcido acético 0.1%
18 20% DAFs 70 80% DAFs18-20% DAFs 70-80% DAFsPatente CSIC – Univ. Sevilla – Univ. Granada 2008
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ANÁLISIS CUALI- Y CUANTITATIVO (CG): PERFIL DE DAFsHO
HO
OO
O
HO
HO
O
O
HO
OH
OH
Tipos de estructuras:Hasta 14 estructuras
OO
O
HO
HO
O
OHOH
HO
9
OO
HO
OH
HOOH
OH Hasta 14 estructuras diferentes
10
OHOO OH
O
OH
O
HO
5
7
1 412
13
6
OO
O
HO
HOO
OHHO5
14
20 min21 22 2319 24
1232
11 14
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Comparación de componentes en el caramelo comercial y en el caramelo prebióticocomercial y en el caramelo prebiótico
%%
Los DAFs presentes sonLos DAFs presentes son exactamente los mismos, sólo
varía su proporción relativa
DAFDAFs
Caramelo comercial de sacarosa Caremlo prebiótico de fructosa
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EVALUACIÓN DE EFECTO PREBIÓTICO IN VIVOCaramelo1 g caramelo/día/animal (250 g)
*15
20% AUMENTO DE PESO
-actina
control prebiótico
0
5
10 (control)
0 2 5 7 9 12 14
CONTROL DAFs- caramelo
MUC1
5101520
CANTIDAD DE ALIMENTO MUC2
05
2 5 7 9 12 14DIASS
Control DFAs-carameloTFF-3
Aumento moderado en Lactobacilosy Bifidobacterias
Efecto citoprotector muy significatico
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CARAMELOS ENRIQUECIDOS EN DAFsCOMO NUTRACÉUTICOS
Evaluación en un modelo animal de la enfermad de Crohn
2 semanas 1 semanaNo-colítico
Parametros macroscópicos :
•diarrea
control
•Índice de daño macroscópico (MDI)Parametros bioquímicos
( 8)
TNBS/EtOH 50%control
•actividad mieloperoxidasa
Impacto en la microflora:(n=8)
+ caramelo• lactobacillus
• bifidobacteriaTNBS/EtOH 50%
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GRUPO PESO DEL ÍNDICE DE MPO
LOS DAFs COMO NUTRACÉUTICOS
GRUPO PESO DELCOLON
ÍNDICE DE DAÑO (0-10)
MPO(U/g tejido)
Sano 63.5 6.9 0.0 21.5 4.0Control colítico 180.7 36.1 7.5 116.7 9.2Caramelo prebiótico
137.2 39.5 5.5 88.6 10.3prebiótico
Regeneración de tejidos en animales
A i l A i lAnimal colítico
Animal sano
J. Agric. Food Chem. 2010, 58, 6476-6484.
Animal sano Animal colítico Animal tratado
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CARAMELOS ENRIQUECIDOS EN DAFsCOMO NUTRACÉUTICOS
3,50E+09
4,00E+09
2,50E+09
3,00E+09
3,50E 09
lactobacillusbifidobacteria
1,50E+09
2,00E+09
0 00E+00
5,00E+08
1,00E+09
R ió i ifi ti d l b t i b fi i
0,00E+00
No-colitico control DFA III puro Caramelo DAFs
Recuperación significativa de las bacterias beneficiosas.
El efecto es más significativo en los animales enfermos que en los sanos.
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EVALUACIÓN PREBIÓTICA IN VITRO EN POLLOS
cecum de pollos (8 a 20 animales)(8 a 20 animales)
Total ácidos grasos de cadena corta (mM)
Log nº copias/mL
4.0
5.0
6.0Total ácidos grasos de cadena corta (mM)
1.0
2.0
3.0
Control CF (0.5%)
CF (1%)
CF (2%)
CS Nigay
0.0
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EVALUACIÓN DEL EFECTO PREBIÓTICO EN CERDOS
CERDOS
C O Ó COC O Ó COControlControl(6 animales)
CARAMELO PREBIÓTICOCARAMELO PREBIÓTICO(6 animales)
Pienso comercial +Pienso comercialcaramelo prebiótico (1%)
Pienso comercial
pA *pA *pApA *Aumento moderado en la población de bifidobacteria y lactobacilo.
Di i ió i ifi i d40
50
60
*40
50
60
*40
50
60
40
50
60
*
Análisis de DAFs en heces
Disminución significativa de coliformes y enterobactaeria. Baja fermentabilidad( ló i )
20
30
5+6
9
10 13
**
*20
30
5+6
9
10 13
**
*20
30
5+6
9
10 13
20
30
5+6
9
10 13
**
*(acalóricos).
19
10
min20 2221 23
410 13
18 24
7
19
10
min20 2221 23
410 13
18 24
7
19
10
min20 2221 23
410 13
18 24
7
19
10
min20 2221 23
410 13
18 24
7
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EVALUACIÓN ORGANOLÉPTICA44 Exquisito
0.8 g CF en33
22
Me gusta mucho
M t
g200 mL zumo piña
22
11
Me gusta
Bastante bueno0 5 CF 1304 2 CF4 2 CF0 CF
00 Ni muy bueno ni muy malo
0.5 g CF en 130 g natillas
4.2 g CF en1 Kg pan
4.2 g CF en1 Kg bizcocho
0.8-1 g CF en
0.5 g CF en125 g yogurt
- 1- 1 Regular
g200 mL leche
Todos los productos fueron aceptados- 2- 2
33
No me gusta
Desagradable
El caramelo se disuelve bien en todas las matrices Imparte color- 3- 3
- 4- 4
Desagradable
Horrible
Imparte color
Sabor metálico en leche
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MODULACIÓN DEL COLOR Y DEL SABORTratamiento con carbón vegetal (100 ºC, 2 h)
Leche (semidesnatada) 200 mL + caramelo decolorado (2 1 g)
SABOR AROMA TEXTURA
Leche (semidesnatada) 200 mL + caramelo decolorado (2.1 g)
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ESTADO DE LA TECNICA DE OBTENCION DE CARAMELOS PREBIÓTICOS
Tecnología desarrollada a escala de 1 Kg
Respetuosa con el medio ambiente: materia prima de fuentes naturales
DE CARAMELOS PREBIÓTICOS
Respetuosa con el medio ambiente: materia prima de fuentes naturales(fructosa, sacarosa), catalizadores reciclables, no usa disolventes orgánicos,temperaturas moderadas.
Ef t t t l t t i t ti l i d t i id d dEfecto protector en el tracto intestinal y ausencia de toxicidad en roedores.Efecto prebiótico en pollos y cerdos.
Efecto nutracéutico en un modelo animal para enfermedad de inflamaciónpintestinal.
Buenos resultados relativos a estabilidad y propiedades organolépticas enmatrices alimentarias.matrices alimentarias.
El color y el sabor pueden adaptarse a los requerimientos de cadaaplicación.
Conocimiento especializado en preparación de patrones analíticos paracontrol de calidad y trazabilidad.
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“GLYCOBIOTICS”caramelos prebióticos
OBJETIVOS DE I + D + iDESARROLLO TECNOLÓGICO Y COMERCIAL
Aplicaciones en alimentación animal: estudios avanzados en cerdos yavesaves.
Aplicaciones en alimentación humana: estudios de fermentabilidad einfluencia en el recuento bacteriano intestinal.ue c a e e ecue o bac e a o es a
Aplicaciones como nutracéuticos: contactos iniciales con el HospitalVirgen de la Nieves de Granada para estudios en enfermos de Crohn yg p yafectados por enfermedades de inflamación intestinal en general.
Aumento de la capacidad de producción y control de calidad.
Desarrollo comercial: Partenariado con empresa(s) / Licencia patente
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La investigación en C h dCrohn de cercaCrohn de cercaAgradecimientos ato dos mis colaboradores, en especial a:Prof. Carmen Ortiz (Universidad de Sevilla)Prof. Julio Gálvez Universidad de Granada))Dr. Luis Ángel Rubio (Estación Experimental del Zaidín, CSIC, Granada)Dr. Davd Lesur (Univerdad de Amiens, Francia)
GRACIAS POR SU ATENCIÓN