UNIVERSIDAD AUTNOMA DEL ESTADO DE MXICO FACULTAD DE QUMICA FIBRAS DIETARIAS Y SU APLICACIN EN EL DESARROLLO TECNOLGICO DE PRODUCTOS ALIMENTARIOS COMO ALTERNATIVA DE ALIMENTOS FUNCIONALES TESINA PARA OBTENER EL TTULO DE QUMICO EN ALIMENTOS PRESENTA KAREN MONTFAR LEYVA DIRECTOR ACADMICO: DR. OCTAVIO DUBLN GARCA TOLUCA, ESTADO DE MXICO, JUNIO 2014 1 i.DEDICATORIA A mis padres: Norma Anglica y Francisco A mi hermano: Paco A mi sobrino: Paquito Por su apoyo y consejos para cumplir mis sueos. 2 ii.AGRADECIMIENTOS Este trabajo representa el esfuerzo y el aliento no slo de mi parte, sino de una serie de personas que conforme a lo largo de mi vida, me he topado en el camino, y han formado parte de m. Octavio, gracias por la motivacin, entusiasmo y confianza, que siempre me brindaste, y a su vez, tuviste en m. Nadia, ms que mi gua, una gran amiga, gracias por todas esas experiencias, consejos y sobre todo amistad brindada, has formado gran parte de este proyecto. Agradezco tambin a mi familia, ya que sin ellos, no sera lo que hoy, a mi Pap por sus consejos y experiencia, a mi Mam por su paciencia y dedicacin, a mi hermano por su complicidad y apoyo. Finalmente,unapiezamuyimportantequemehaalentadoaseguiradelante,Arnold, gracias por tu apoyo, carisma y fortaleza. 3 iii.NDICE DE CONTENIDO i.DEDICATORIA ........................................................................................................ 1 ii.AGRADECIMIENTOS ............................................................................................. 2 iii.NDICE DE CONTENIDO ........................................................................................ 3 iv.NDICE DE DIAGRAMAS .................................................................................... 6 v.NDICE DE GRFICAS ........................................................................................... 6 vi.NDICE DE CUADROS ........................................................................................ 7 vii.NDICE DE FIGURAS .......................................................................................... 8 viii.RESUMEN........................................................................................................... 9 ix.JUSTIFICACIN ............................................................................................... 10 x.OBJETIVOS .......................................................................................................... 11 Objetivo general .................................................................................................. 11 Objetivo especfico .............................................................................................. 11 I.INTRODUCCIN .................................................................................................. 12 II. MARCO TERICO ................................................................................................... 13 1.FIBRA ................................................................................................................... 13 1.1 TIPOS DE FIBRA ................................................................................................... 13 1.1.1 Fibra Dietaria ....................................................................................................... 13 1.1.2Fibra Funcional .............................................................................................. 16 4 1.1.3Fibra Total ...................................................................................................... 16 2.OBTENCIN DE FIBRA ....................................................................................... 16 2.1PROPIEDADES FISIOLGICAS DE LA FIBRA DIETARIA ................................... 20 Capacidad de retencin de agua (CRAg) ............................................................ 20 Capacidad de retencin de aceite (CRAc) ........................................................... 21 Capacidad de retencin de hinchamiento (CH) .................................................... 21 Capacidad de intercambio catinico (CIc) ............................................................ 21 3.RECOMENDACIONES NUTRICIONALES DE FIBRA DIETARIA ......................... 22 4.CLASIFICACIN DE LAS FIBRAS ....................................................................... 23 a.Fibras Alimentarias Insolubles (FAI) ...................................................................... 23 b.Fibras Parcialmente Fermentables ........................................................................ 23 c.Fibras alimentarias solubles (FAS) ........................................................................ 23 5.FIBRAS NATURALES CONTENIDAS EN ALIMENTOS ....................................... 25 5.1 Fibras Prebiticas ................................................................................................... 25 Polisacridos ....................................................................................................... 25 Oligosacridos resistentes ................................................................................... 26 Celulosa .............................................................................................................. 29 Hemicelulosa ....................................................................................................... 29 Inulina .................................................................................................................. 30 5 Oligofructosa ....................................................................................................... 32 Polidextrosa ......................................................................................................... 33 Galactooligosacridos ......................................................................................... 34 Sustancias Pcticas ............................................................................................. 34 Pectina ................................................................................................................ 35 -Glucanos .......................................................................................................... 37 Ligninas ............................................................................................................... 38 Sustancias asociadas a polisacridos no almidonosos ........................................ 39 Almidones resistentes .......................................................................................... 39 Gomas y Muclagos ............................................................................................. 40 Hidratos de carbono sintticos ............................................................................. 42 6.FIBRAS DE ORIGEN ANIMAL .............................................................................. 45 7.ALIMENTOS FUNCIONALES ............................................................................... 46 a.Probiticos ............................................................................................................ 47 Origen de los cultivos probiticos ........................................................................ 48 Mecanismo de accin de probiticos ................................................................... 53 b.Prebiticos ........................................................................................................... 55 c.Antioxidantes ....................................................................................................... 55 6 8.APLICACIN DE FIBRA DIETARIA EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA. ............. 57 8.1 Fibras Naturales. .................................................................................................... 60 8.2 Fibras Prebiticas ................................................................................................... 63 8.3Fibras Solubles .................................................................................................. 64 8.4Fibras Insolubles ............................................................................................... 70 8.5Fibras Funcionales ............................................................................................ 77 9. COMENTARIOS ....................................................................................................... 83 xi.REFERENCIAS ................................................................................................. 84 iv.NDICE DE DIAGRAMAS Diagrama 1. La clasificacin de fibra........ 15 Diagrama 2. Modo de accin de las bacterias en la fermentacin. ......... 17 Diagrama3. Diagrama de flujo para la obtencin de fibra dietaria..... 19 v.NDICE DE GRFICAS Grfica 1. Composicin de la fibra de chcharo.......... 78 Grfica 2. Composicin de fibras soluble e insoluble, de la fibra de chcharo........... 79 7 vi.NDICE DE CUADROS Cuadro 1. Polisacridos no almidonosos................ 25 Cuadro 2. Oligosacridos resistentes................. 28 Cuadro3.Comparacinentrediferentesfructanos,oligofructosayfructooligosacridos .......................................................................................................................................... 32 Cuadro 4. Componentes propuestos de fibra diettica (AACC, 2001)........ 44 Cuadro 5. Evolucin de trmino probitico.............. 49Cuadro 6. Especies de bacterias usadas como cultivos probiticos........... 50 Cuadro 7. Microorganismos probiticos.................. 52 Cuadro 8. Contenido de Fibra de algunos alimentos........................................................ 59 Cuadro 9. Fibras utilizadas en alimentos................ 60Cuadro 10. Propiedades Fisicoqumicas de la fibra de avena y sus aplicaciones........ 70 Cuadro 11. Propiedades Fisicoqumicas de la fibra de manzana y sus aplicaciones....... 71 Cuadro 12.Propiedades Fisicoqumicas de la fibra de bamby sus aplicaciones........72 Cuadro 13. Propiedades Fisicoqumicas de la fibra de celulosa y sus aplicaciones.........73Cuadro14.PropiedadesFisicoqumicasdelafibradepapa,chcharoyvegetalesysus aplicaciones................................................. 75 Cuadro 15. Propiedades fisicoqumicas para las fibras de maz, caa de azcar, psyllium y soya, as como sus principales aplicaciones.............................. 75 8 vii.NDICE DE FIGURAS Figura 1. Estructura qumica de los fructooligosacridos (FOS)....................................... 26 Figura 2. Estructura qumica de los galactooligosacridos (GOS)................................... 27 Figura 3. Estructura qumica de la celulosa..............................................29 Figura 4. Monosacridos componentes de hemicelulosas................................................30 Figura 5. Estructura qumica de la inulina..........................................................................31 Figura 6. Estructura qumica de la polidextrosa................................................................ 33 Figura 7. Estructura qumica de la rafinosa.......................................................................35 Figura 8. Estructuras qumicas bsicas de las sustancias pcticas..................................35 Figura 9. Estructura qumica de la pectina de bajo metoxilo.............................................36 Figura 10.Estructura qumica del -glucano....................................................................37 Figura 11. Estructura qumica de la lignina....................................................................... 38 Figura 12. Estructura qumica de la goma guar................................................................ 41 Figura 13. Estructura qumica de la carboximetilcelulosa (CMC)..................................... 42 Figura 14. Modelo de la pared vegetal...............................................................................43 Figura 15. Estructura qumica del manitol..........................................................................45 9 viii.RESUMEN Actualmentelaindustriadealimentosseesfuerzacadavezporbrindarproductosms nutritivos, con menos grasas saturadas y que aporten un beneficio a la salud, es por ello que, se lleva a cabo un anlisis de los tipos de fibras que contribuyen en las propiedades funcionalestantoestructuralescomonutrimentalesparalaobtencindeunalimento funcional. Lafibradietariaesuncomponenteesencialenlaindustriadealimentos,debidoalos beneficiosbrindadosalasaludporsucomposicinqumicalacualpermitealas industriasdealimentos poderserutilizadacomouningrediente quepermitamejorarlas caractersticastexturales,sensoriales,ademsdeactuarcomoagentedecargaen diversas aplicaciones que van desde sustitutos o reduccin de azcar, hasta sustitutos de grasa en diversos alimentos como crnicos, lcteos y de panificacin, con el objetivo de controlar el contenido dehumedad en los productos mediante la sustitucinde este tipo de ingredientes, aunado a la adicin de colorantes y antioxidantes naturales que permitan favorecerelincrementodelavidadeanaqueldelosalimentos,desdelamateriaprima hasta el producto terminado. Este trabajo tienecomo objetivopresentaruna recopilacindeingredientes quepueden emplearse en el desarrollo de alimentos funcionales. 10 ix.JUSTIFICACIN Unalimentofuncional,esaqulqueseconsumecomopartedeunadietanormaly contienecomponentesbiolgicamenteactivos,queofrecenbeneficiosparalasaludy reducenelriesgodesufrirenfermedades,dentrodeestosalimentosfuncionalesse consideranlosalimentosquecontienendeterminadosminerales,vitaminas,cidos grasos o fibra alimenticia, as como tambin los alimentos a los que seles han aadido sustanciasbiolgicamenteactivas,comolosfitoqumicosuotrosantioxidantes,ylos probiticos, que tienen cultivos vivos de microorganismos beneficiosos. Elnuevoenfoqueconrespectoalconsumodeestosalimentos,esidentificarqu componentespuedenmejorarlasalud,elbienestaryreducirelriesgooretrasarla aparicin de importantes enfermedades, como son las enfermedades cardiovasculares, el cncerylaosteoporosis.Siestoscomponentesseaplicanaunalimento,estese convierteenalimentofuncional,ysisecombinanconunestilodevidasano,pueden contribuir de forma positiva a mejorar la salud y el bienestar. Actualmentelaindustriadealimentosseesfuerzacadavezporbrindarproductosms nutritivos, con menos grasas saturadas y que aporten un beneficio a la salud, razn por la cualelpresentetrabajodeinvestigacinmuestraunarecopilacindeinformacinyun anlisis detallado de los tipos de fibras, gomas, muclagos, sustitutos de grasa, pectinas, etctera,quepuedenserempleadoseneldesarrollotecnolgicodealimentos funcionales. 11 x.OBJETIVOS Objetivo general Realizar una recopilacin de informacin sobre ingredientes alimenticios que pueden ser empleados en el desarrollo de alimentos tipo funcional.Objetivo especfico Conocerlosconceptos,clasificacinyfuncionalidaddefibras,gomas,muclagos, pectinas,sustitutosdegrasa,etctera,empleadoseneldesarrollodealimentosdetipo funcional. 12 I.INTRODUCCIN Lafibradietariaestconsideradacomounaclasedecompuestosqueincluyeuna mezcla de polmeros de hidratos de carbono de las plantas como son los oligosacridos ypolisacridos,porejemplo,celulosa,hemicelulosas,sustanciaspcticas,gomas, almidnresistenteeinulina.Estasfibraspuedenserclasificadascomosolublese insolubles,lascualesalserintegradasalosalimentospodrandarlacaractersticade alimentos funcionales. Un alimento puede proveer utilidades ms all de sus beneficios nutricionales.Esosbeneficiospuedensertantofsicoscomoestructuralesyson comnmenteatribuidosaloscomponentesactivosdelalimento.Actualmente,los alimentos funcionales y suplementos dietarios son tpicamente ofrecidos en el mercado a diferentesgrupospoblacionales,existiendoevidenciascientficasqueconfirmanla relacin entre la funcionalidad del alimento tanto textural como nutrimental, teniendo una gran tendencia en su rpido desarrollo de nuevos alimentos tipo funcionales. Las fibras dietariasoriginalmentehansidodefinidasdesdeelaode1972,comolaporcindel alimento el cual es derivado de paredes celulares de plantas, las cuales son muy poco digeridasporelhumano.stasfibrashansidoconocidaseinvestigadasdesdehace mucho tiempo, para ser consideradas como un remedio universal que mejora problemas fisiolgicos dentro del organismo humano.Es conocidoque no pueden ser degradadas por las enzimas del cuerpo humano. Durante los ltimos doscientos aosla dieta se ha vuelto cada vez ms procesada, lo que implica que se ha reducido considerablemente el contenido de fibra. Los suplementos dietticos han sido tpicamente comercializados en formadecpsulas,pldora,polvosogelesynosepresentanparasuusocomoun alimento convencional, comida o dieta. 13 II. MARCO TERICO 1.FIBRA El trmino fibra diettica fue primeramente utilizado por Hipsley en el ao de 1953 y, en 1969 el Dr. Denias P. Burkitt, fue el pionero en relacionar el cncer de intestino grueso y otrasenfermedadesdeunadietacarentedefibradiettica.Apartirdeunestudio epidemiolgicodemostrqueestasenfermedadesdelacivilizacin,erancasi desconocidasenpasesafricanos(Kenia,Uganda,Sudfrica),dondelaingestin dietaria era ms elevada. La propuesta de Trowells en el ao de 1999, incluy en la definicin de fibra diettica aoligosacridos,polisacridos,ligninasyotrassustanciasasociadasalosvegetales; considerandocomponentesnoestructuralescomogomas,muclagosyaditivos industriales,porejemplolacelulosamodificada,pectinasmodificadas,gomas comerciales y algas polisacridos. 1.1 TIPOS DE FIBRA Actualmenteexistendiversasdefinicionesdeltrminofibra.LaAcademyofSciences(NAS) y Food and Nutrition Board de los Estados Unidos, en el ao 2002, definieron los trminos Fibra Dietaria, Fibra Funcional y Fibra Total. 1.1.1 Fibra Dietaria Lafibradietariasonaqullosglcidosnodigeriblesydeligninaquesepresentan intactosenlasplantas.BodnerySieg,definenalafibracomorestosdeplanta comestibleyloscarbohidratosquesonresistentesaladigestinylaabsorcinenlos seres humanos. Se incluyen polisacridos, oligosacridos, lignina y sustancias vegetalesasociadas que benefician la salud humana (Bodner & Sieg, 2009; Prosky, 2000). El Codex Alimentarius, en el ao 2005, defini a la fibra diettica como los polmeros de carbohidratos, que no son digeridos y/o absorbidos en el intestino o delgado. SegnlaAsociacindelaQumicadelosCereales,lafibradietariaesconocidacomo losrestosdelesqueletodelasclulasvegetales,(glcidos,oligosacridos, 14 polisacridos,ligninasyotrassustanciasasociadasalosvegetales;considerando componentes no estructurales como gomas, muclagos y pectinas), no digeribles, stas son muy resistentes a la hidrlisis por enzimas endgenas del sistema digestivo humano yaladigestinyabsorcinenelintestinodelgado,conunacompletaoparcial fermentacin en el intestino grueso (Baena & Garca, 2012). Laprincipalfuentedeloscomponentesdefibradietariaeslaparedcelular,sta presenta propiedades hidroflicas e hidrofbicas y se puede presentar en forma amorfa o cristalina.Lasprincipalespropiedadesdeparedcelularsonlahidratacin,intercambio inico y adsorcin del agua (Baena & Garca, 2012). La fibra diettica tiene amplios beneficios cardiovasculares. (Anderson et al., 2009). Otras propuestas recientes consideran la definicin de fibra diettica desde un punto de vista mucho ms amplio, como: cualquier componente diettico que alcanza el colon sin serabsorbidoporelintestinohumanosano(Ha,2000).Elmarcodeestanueva definicin y clasificacin est basado en recientes avances, no solo en la disciplina de la nutricinhumanasinotambinenlacitologavegetal.As,estadefinicin,amplael concepto a otras sustancias diferentes de los polisacridos de la pared celular vegetal.sta definicin apuesta por no asociar el concepto de fibra con el de polisacrido, debido aquesustanciasnopolisacridoscomoporejemplolaligninaylacutina,han demostradoalgunasdelaspropiedadesatribuidasalafibradiettica.Estadefinicin tampocopresuponequelaspropiedadesfisiolgicasdelafibraseproduzcancuando staalcanzaelcolon.Seadmitenfuncionesrealizadasenelintestinodelgadocon repercusin nutricional, como el retraso o disminucin de la absorcin de otros nutrientes comoelalmidnolasprotenas,demaneraquesilaabsorcindeestosltimosest suficientementedisminuidacomoparaquepuedanalcanzarelcolon,ellosmismosse conviertenenfibradietticadeacuerdoaestadefinicin.Esdecir,cualquiernutriente quealcanceelcolon,debidoadiversosmotivosquerestrinjansuabsorcinenel intestino delgado, debera considerarse tambin fibra diettica. As, la fibra que alcanza elcolonpuedeprocederdelaparedcelularvegetaldediversosalimentos,dematerial alimentarioatrapadoytambindematerialalimentarionoabsorbible,comoelalmidn resistente,oligosacridosnodigeribles,olestrayotros.Porotraparte,estadefinicin 15 estfundamentadaensusefectosfisiolgicosperonoenefectossaludables,yaque asume que el beneficio para la salud que puede proporcionar un tipo de fibra puede no seraplicableparaotrotipodiferente.Segnestapropuesta,lafibraseclasificataly como se puede observar en el diagrama 1, en funcin de la degradacin microbiolgica, el origen fsico de la fibra y de su estructura qumica (Escudero, 2006). Diagrama 1. La clasificacin de fibra. Fuente: Escudero & Gonzlez, 2006. 16 1.1.2Fibra Funcional Sedefineala fibra funcionalcomoaqulloshidratosdecarbononodigeriblesaislados paraloscualessehanacumuladoevidenciasdeefectosfisiolgicosbenficosenla salud de los seres humanos (Gray, 2006). 1.1.3Fibra TotalSe considera fibra total, la suma de la fibra dietaria y la fibra funcional (Gray, 2006). 2.OBTENCIN DE FIBRA EnlaEstacinExperimentaldeWeende,enGouttinguer,Alemania,sedesarrollun mtodoelcualconsisteenlaextraccinsecuencialcondilucionescidasyalcalinas paradeterminarfibra,elculfueadoptadoporlaAsociacinOficialdeQumica Analtica,hasta1960.Despusfuepropuestalaaislacindelafibrapormediode digestincidacontricloroactico,cidoacticoyntrico,elcualnosolubilizala celulosa, solamente lignina(Van Kamer, 1949; Rodrguez et al., 2006).De acuerdo con Hong et al. (2012) generalmente hay tres mtodos para la obtencin de fibra dietaria: El mtodo qumico, el fsico y la fermentacin microbiana. Pararemoverelalmidnylaprotena,elmtodomsadecuadoeselqumico,sin embargo,espocoselectivo,yaquelascondicionesdeextraccinsondifcilmente controladas,porloquesuaplicacineslimitada(Wangetal.,2004;Duetal.,2005). Aunado a que las hemicelulosas y la fibra dietaria son solubles en medios alcalinos, por lo que, este mtodo puede causar la disminucin no deseada de la actividad fisiolgica general (Zhang et al., 2011).El mtodo fsico, como la coccin por extrusin, no causa la degradacin de la estructura delpolmerooalgnotrodaoprofundo.Porlotanto,elgrupodecadenalateralse puede conservar casi intacta, lo que permite la capacidad de intercambio catinico (Ma et al., 2005; Liu et al., 2005; Jacobs & Delcour, 1998). Recientemente,lafermentacinmicrobianadelafibradiettica,(diagrama2),hasido ampliamentereconocidayaceptadadebidoalaaltaselectividadylascondicionesde 17 reaccin han sido fcilmente medidas y controladas (Liu, 2008). Presenta la ventajade nodestruirlaestructuranaturaldelafibra,porloquenohayprdidaimportantede fibrasfuncionales,dietariayhemicelulosas.Sinembargo,lapropiafermentacin microbiana est todava en su etapa de la infancia y la fermentacin microbiana de fibra dietaria puede producir sustancias txicas, lo que afecta a su seguridad (Liu, 2008).Elcidopirvico,eselintermediarioprincipalenladegradacindelaglucosa,su catabolismoinvolucramuchosmecanismosdiferentesqueformanunavariedadde productos finales caractersticos de las fermentaciones bacterianas. Los monosacridos soncatabolizadoscomoresultadodelaoxidacinacidopirvico,atravsdeuna secuencia de pasos metablicos por enzimas especficas. Las bacterias pueden utilizar vasdiferentesparaformarcidopirvicoymsdeunavapuedeocurrirdemanera simultnea en el mismo microorganismo (Baena & Garca, 2012). Diagrama 2. Modo de accin de las bacterias en la fermentacin.Fuente: (Ha et al., 2000) Glucosa Piruvato H2CO2Formato Acetil CoA LactatoSucciato Propionato Butirato Co2 + H2o ATP 1-2,5 Kcal/g CH4 Fermentacin bacteriana Polisacridos colnicos 18 Varios mtodos son muy especficos y precisos para la identificacin y cuantificacin de losdiferentescomponentesdefibradietaria.Muchosconsistenenelusodeenzimas altamentepurificadasqueliberanselectivamenteoligoypolisacridosqueconstituyen fibradietaria;deespecialinterssonaquellasenzimasquehidrolizanfructanos, galactanos,mananos,arabinanosy-glucanos(Kamp,Asp,Miller&Schaafsma, 2004, Rodrguez et al., 2006). En los ltimos aos, el primer mtodo de extraccin de la fibra de las plantas, aceptado por la Association of Official Analytical Chemist (AOAC; Estados Unidos) se referapara lafibracruda,enelculseutilizadigestinconsolucionescidasybsicasdiluidas; despusdelaaceptacindelmtodo,fuelaaceptacindelmtodoFibracido Detergente(FDA), que mide la celulosa y la lignina. Tambin fue aceptado el mtodo de LaAmericanAssociationforClinicalChemistry(AACC;EstadosUnidos),parala determinacinFibraDetergenteNeutra(FDN),paraladeterminacindecelulosas, hemicelulosa y lignina. La fibra diettica insoluble (fibra dietaria) son residuos obtenidos despus del tratamiento enzimtico y de la centrifugacin, estos son tratados con 12 M de cido sulfrico (30 C, 1 h) y despus se hidroliza con cido sulfrico 1 M (100C, 1.5 h); (Mateos -Aparicio et al.,2010).Elmtodosebasaenlaeliminacinenzimticadelaprotenaapartirdel material y la separacin en fracciones solubles e insolubles por centrifugacin (diagrama 3) (Manas, 1992; Grigelmo et al., 1999). 19 Diagrama3. Obtencin de fibra dietaria. Fuente: (Yangilar, 2013). Por otra parte, la eliminacin completa del almidn por medios convencionales era difcil para algunas muestras de alimentos, por lo que el mtodo fue modificado para incluir un tratamiento de digestin con -amilasa para eliminar el almidn residual (Mtodo AACC 32a20,1978).DadoquenilaFibracidoDetergente(FDA),nilaFibraDetergente Neutra (FDN), comprenden todos los componentes que han sido abarcados por la fibra dietaria, los cientficos presentaron dos mtodos para la determinacin de Fibra Dietaria Total (FDT) en los alimentos (Baena & Garca, 2012). Un mtodo ms amplio, para determinar los componentes individualesde fibra dietaria, eselmtodoenzimtico-gravimtrico,elculcomplementaelanlisis,conla determinacindelospolisacridosylignina,utilizandolosmtodosFDAyFDN,que 20 incluye en sus principales pasos un tratamiento enzimtico para separar el almidn y las protenasporprecipitacindeloscomponentesdelafibradietticasolublemediante etanol acuoso, aislamiento y peso del residuo de fibra diettica, y correccin a partir de las protenas y cenizas del residuo (Baena & Garca, 2012) 2.1PROPIEDADES FISIOLGICAS DE LA FIBRA DIETARIA Capacidad de retencin de agua (CRAg) El objeto de evaluar la capacidad que tiene la fibra de retener agua, es para predecir el aumento de peso de las heces. Esta capacidad es mucho mayor en fibras solubles que en fibras insolubles. La naturaleza de la fibra y la forma como esta se encuentra ligada a las molculas de agua influye en la CRAg. De esto depende su grado de asociacin con efectossaciantes,aumentandoaseltamaodelboloalimenticiomejorandoflujo intestinal e incrementando el volumen y peso de las heces, adems de su efecto laxante (Baena & Garca, 2012). La capacidad de retencin de agua (CRAg), expresa la mxima cantidad de agua, en ml, que puede ser retenida por gramo de material seco en presencia de un exceso de agua bajo la accin de una fuerza patrn. Los resultados se expresan en mililitros de agua por gramo de muestra seca (Ziga, 2005). De esta propiedad depende el efecto fisiolgico de la fibra y el nivel mximo de incorporacin a un alimento. La retencin de agua afecta laviscosidaddelosproductosfacilitandoodificultandosuprocesamiento.Entrelos factores que influyen en la capacidad de retencin de agua en la fibra, se encuentran el tamaodepartcula,elpHylafuerzainica.Estapropiedadconfiereunefectode frescuraysuavidadenproductoshorneados(Cruz,2002).Lospolisacridossolubles tienen una gran capacidad hidroflica por la presencia de restos de azcares con grupos polareslibres.Lacelulosa,conenlacesintermoleculares,tienepocacapacidadde retencindeagua(Rodrguez,1993).Estacaractersticainfluirensupropiedadpara formarsolucionesviscosas,fermentadasporlasbacteriasintestinalesysuefectividad en aumentar la masa fecal (Mateu, 2004). 21 Capacidad de retencin de aceite (CRAc) Lacapacidadderetencindeaceite(CRAc),eslamximacantidaddeaceite,en gramos, que puede ser retenida por gramo de material seco en presencia de un exceso de aceite, bajo la accin de una fuerza. Es sabido que las partculas con gran superficie presentanmayorcapacidadparaabsorberyatraparcomponentesdenaturaleza aceitosa,lagrasaesatrapadaenlasuperficiedelafibraprincipalmentepormedios mecnicos.Sehaobservadoquelasfibrasinsolublespresentanmayoresvaloresde absorcindegrasaquelasfibrassolubles,sirviendocomoemulsificante.Aesta propiedadselerelacionaconlacomposicinqumica,eltamaoyelreadelas partculas.Laretencinelevadadeaceiteimpartejugosidadymejoralatexturadelos productoscrnicos,encambiounabajaretencinproporcionaunasensacinno grasosa en productos fritos (Baena & Garca, 2012). Capacidad de retencin de hinchamiento (CH) Serefierealacapacidaddelproductoparaaumentarsuvolumenenpresenciade excesodeagua.Estapropiedadesinfluenciadaporlacantidaddecomponentes, porosidad y tamao de partcula de la fibra (Baena & Garca, 2012). Capacidad de intercambio catinico (CIc) Estapropiedadpuedeestarligadaalaabsorcindemineralesydepende fundamentalmente del medio en que estn las fibras (fuerza inica, pH). Algunas fibras dehortalizassecomportancomoresinasdebajointercambiodecationesmono funcionalesdebidoalapresenciadecidosgalacturnicosenlasparedesprimariasy glucurnicosenlasparedessecundarias.Lacapacidaddeintercambiodecationesde las hortalizas es superior a la de los cereales (0.5 a 3.2 meq/g)(Baena & Garca, 2012). 22 3.RECOMENDACIONES NUTRICIONALES DE FIBRA DIETARIA La Organizacin Mundial de la Salud (OMS) recomienda una ingestin para los adultos diariade27a40gramosdefibradiettica,mientrasquelaFoodDrugand Administration(FDA),proponeaindividuosadultosunconsumode25gramosdefibra pordacada2000kcal/da.Porotraparte,elNationalCancerInstitute(NCI;Estados Unidos), considera un consumo ptimo entre 20-30 gramos al da para la prevencin de cncer de colon, sugiriendo no excederse de los 35 gramos al da de fibra dietaria. LaAmericanDieteticAssociation(ADA;EstadosUnidos),recomiendaalosadultos consumir una dieta que contenga de 20-30 gramos al da de fibra dietaria, de la cual 3-10 gramos deben ser de fibra soluble procedente de diversas fuentes vegetales. Enelao2002,LaNationalAcademyofSciences(NAS;EstadosUnidos),yFood NutritionBoarddelosEstadosUnidosestablecilasnuevasrecomendacionesde fibra dietticaparalosdiferentesgruposbiolgicos,dondeseproponeenlaingesta adecuada(AI-AdequateIntake)unaingestindefibradietariade25-38gramosalda parahombresymujeresrespectivamente(apartirdelos4aos),basndoseenla observacindelosnivelesdeingestinqueejercenunaproteccindeenfermedades coronaras. Para los nios de 1 a 3 aos, la AI se situ en 19 gramos al da. LaAmericanHealthFoundation(AHF;EstadosUnidos),aconsejaparanios adolescentes, entre 3 y 20 aos, una ingestin diaria de fibra de 5 a 10 gramos por da. Larecomendacinnutricionaldefructanos,inulinayoligofructosa,poseediferencias actualmente. En Estados Unidos el consumo diario recomendado es de 1 a 4 gramos al da, mientras que en Europa se sugiere un consumo de 3 a 11 gramos al da. SegnlaNormaOficialMexicanaNOM-051-SCFI/SSA1-2010,Especificaciones generalesdeetiquetadoparaalimentosybebidasnoalcohlicaspreenvasados. Informacin comercial y sanitaria, la IDR para fibra diettica en Mxico es de 30g. 23 4.CLASIFICACIN DE LAS FIBRAS Desdeelpuntodevistanutricional,seconsideraapropiadoclasificaryorganizaralas fibras alimentarias o dietticas, segn su comportamiento en medio acuoso (Olagnero et al., 2007). a.Fibras Alimentarias Insolubles (FAI) Son aqullas parcialmente fermentables en el intestino por las bacterias colnicas yno forman dispersin en el agua (Olagnero et al., 2007). b.Fibras Parcialmente Fermentables Las fibras parcialmente fermentables, comprenden aqullas fibras en las que la celulosa es un componente esencial y la lignina se combina de forma variable. En sta categora tambinseincluyenalgunashemicelulosas,gomas,alginatos,carrageninasyalmidn resistente 1. En la dieta humana, existen fuentes importantes de este tipo de fibra, como los cereales integrales, el centeno y los productos derivados del arroz. stas molculas sonescasamentedegradadasporlaaccindelasenzimasdeltractogastrointestinal, porlocuallleganintactasalcolon,dondesonfermentadasparcialmenteporlas bacteriascolnicasanaerbicas.Porestemotivoyporsucapacidaddereteneragua, aumentanlamasayelpesodelasheces,estimulandolavelocidaddeevacuacin intestinal. c.Fibras alimentarias solubles (FAS) Lasfibrasalimentariassolublesototalmentefermentables,sonaquellasqueforman geles en contacto con el agua. Comprenden a las gomas, muclagos, pectinas, almidn resistente2y3,algunashemicelulosas,galactooligsacridos(GOS),inulinay fructooligosacridos (FOS) (Olagnero et al., 2007). Seencuentranfundamentalmenteenfrutas,legumbresycerealescomocebaday avena. Su solubilidad en agua condiciona la formacin de geles viscosos en el intestino, favoreciendolaabsorcindeaguaysodio.Desdeelpuntofisiolgicointestinal,estas fibras retrasan el vaciamiento gstrico y enlentecen el trnsito intestinal, por lo que se le 24 atribuye,unefectoastringente,hipolipemianteydisminucindelarespuestaglicmica (Salvin, 2003) Asuvez,secaracterizanporserrpidamentedegradadasporlamicrofloradelcolon. Esteprocesodefermentacindependeengranmedidadegradodesolubilidadydel tamao de sus partculas, de manera que las fibras ms solubles y ms pequeas tienen unmayorymsrpidogradodefermentacin.Losefectosfisiolgicosatribuidosms importantes de estos subproductos consisten en disminuir el pH, estimular la reabsorcin deaguaysodio,fundamentalmenteaniveldecolonascendente,ypotenciarla absorcin de cationes bivalentes (Olagnero et al, 2007). 25 5.FIBRAS NATURALES CONTENIDAS EN ALIMENTOS 5.1 Fibras Prebiticas Acontinuacinseharunabrevemencinydescripcindelasdistintasfunciones, propiedades nutricionales y principales aplicaciones de las fibras prebiticas. PolisacridosLospolisacridossontodoslospolmerosdecarbohidratosquecontienenalmenos veinteresiduosdemonosacridos.Elalmidndigeridoyabsorbidoenelintestino delgadoesunpolisacrido,porelloseutilizaeltrminopolisacridosnoalmidonosos para aqullos que llegan al colon y poseen los efectos fisiolgicos de la fibra. Podramos clasificarlosencelulosa,-glucanos,hemicelulosas,pectinasyanlogos,gomasy muclagos (cuadro 1). Polisacridos no almidonosos Celulosa: compuesto ms abundante de las paredes vegetales. Fuentes: verduras, frutas, frutos secos y cereales (salvado) -Glucanos Fuente: vegetales Hemicelulosa:Seencuentranasociadosalacelulosacomoconstituyentedelas paredes. Fuente: vegetales y salvado. Pectinas: Se encuentran en la laminilla media de la pared de las clulas vegetales. Fuente: ctricos y la manzana Gomas: Provienen de la transformacin de polisacridos de la pared celularFuentes: arbiga, karaya, tragacanto, gelana, guar, mezquite Muclagos: constituyentes celulares normales y con capacidad de retencin hdrica. Fuente: semillas de plntago, flores de malva, semillas de lino y algas. Cuadro 1. Polisacridos no almidonosos. Fuente:Gray,J.DietaryFibre.Denition,analysis,physiologyandhealth.InILSIEurope (2006) 26 Oligosacridos resistentes Hidratosdecarbonoconunniveldepolimerizacinmenor,tienendetresadiez molculasdemonosacridos.Sedividenenfructooligosacridos(FOS)einulina, galactooligosacridos (GOS), xilooligosacridos (XOS), isomaltooligosacridos (IMOS). Figura1.Estructuraqumicadelosfructooligosacridos(FOS).Fuente:Domnguez-Vergaraetal.,(2009).Revisindelpapeldelosoligosacridosprebiticosenla prevencin de infecciones gastrointestinales 27 Figura2.Estructuraqumicadelosgalactooligosacridos(GOS).Fuente:Domnguez-Vergaraetal.,(2009).Revisindelpapeldelosoligosacridosprebiticosenla prevencin de infecciones gastrointestinalesEnlaactualidadlosoligosacridosmsestudiadosyreconocidosconactividad prebiticasonlosfructanos.Esteesuntrminogenricoempleadoparadescribira todos los oligo o polisacridos de origen vegetal, y se refiere a cualquier carbohidrato el cual uno o ms uniones fructosil-fructosa predominan dentro de las uniones. Lacantidaddefructanospresenteenladietavaradependiendodelascostumbres alimentariasdelapoblacinydeladisponibilidaddealimentoqueloscontengan.Las fuentesmsimportantesdefructanosenladietasonlosderivadosdeltrigo,cebollas, ajo, pltanos. 28 Oligosacridos resistentes Fructooligosacridos(FOS):FructanoseInulina,queestnconformadosporuna molculadesacarosayvariasmolculasdefructosaunidasentres,deforma sucesiva por enlaces 2 -1 o 2 - 6. -Levanos. Fuente: producido por bacterias -Inulina: (contiene ms de 10 monmeros) Fuente: achicoria, cebolla, ajo, alcachofa, agave, dalia. Galactooligosacridos (GOS): -galactosidasa en la lactosa Fuente: leche de vaca, legumbres Xilooligosacridos (XOS): unidades de xilosa. Fuente: frutas, verduras, miel y leche. Isomaltooligosacridos (IMOS): enlaces (1-4)-glucosa y (1-6)-glucosa. Fuente: salsa de soya, sake, miel. Cuadro 2. Oligosacridos resistentes. Fuente:Gray,J.DietaryFibre.Denition,analysis,physiologyandhealth.InILSIEurope (2006) 29 Celulosa Lacelulosaesunpolisacridolinealnoramificado,(figura3),queconsistesloen unidades de glucosa, hasta de 10,000 unidades de glucosa por molcula. Las molculas linealesseencuentranestrechamenteagrupadascomofibraslargas,formandouna estructuramuysolubleyresistentealadigestinporlasenzimashumanas(Gray,J, 2006). Figura3.Estructuraqumicadelacelulosa.Fuente:Baena,LuzMara,GarcaCardona AndreaNatalia.Obtencinycaracterizacindefibradietariaapartirdelacascarillade lassemillastostadasdeTheobromacacaoL.DeunaindustriachocolateraColombiana 2012. La celulosa es un componente principal de la pared celular de la mayora de las plantas, porlotanto,estpresenteenfrutas,verdurasycereales.Granpartedelafibrade salvado de los cereales es celulosa. La celulosa es la cuarta parte de la fibra diettica de los cereales y frutas, y un tercio de los vegetales y nueces (Olagnero et al, 2007). Hemicelulosa Son polisacridos que contienen otros azcares aparte de la glucosa, y se asocian con lacelulosaenparedescelularesdelasplantas(Gray,2006).Lashemicelulosasson molculas tanto lineales como ramificadas, ms pequeas que la celulosa, que contiene tpicamente50a200unidadesdepentosa(xilosayarabinosa)yunidadesdehexosa (glucosa, galactosa, manosa, ramnosa, glucurnico y cidos galacturnicos (figura 4). Elnombredehemicelulosadescribeaungrupoheterogneodeestructurasqumicas queestnpresentesenlosalimentosvegetalesenformasolublecomoelaguae insoluble (Olagnero et al, 2007). 30 Aproximadamente un tercio de la fibra dietaria se encuentra en forma de hemicelulosa, en verduras, frutas, legumbres y frutos secos (Gray, 2006). Figura4.Monosacridoscomponentesdehemicelulosas.FuenteGray,J.:DietaryFibre. Denition, analysis, physiology and health. In ILSI Europe (2006). Inulina Lainulinaesunfructanopolidispersoqueconsisteenunamezcladeoligmerosy polmerosmayoresformadosporuniones-(2-1)fructosil-fructosa(Figura5).stase encuentraenunagranvariedaddeplantas,peroprincipalmenteenlarazdela achicoria,ajo,pltano,cebada,trigo,miel,cebolla,esprrago.Tambinselocalizaen laspartesareasdelasgramneas(cereales,pastos)delascualesesmsfcil extraerla,yaqueseencuentraasociadaacarbohidratoscomplejoseinsolubles (celulosa, hemicelulosa) y polifenoles (Gibson, 1999). Desoxi-hexosasOOHO HOHCH3OH-L-RamnosaOOHO HOHCH3OH-L-FucosaPentosasOOHHOOHOH-D-XilosaOOHO HOHOH-L-ArabinopiranosaOOHHOH2COHOH-L-ArabinofuranosaHexosasOOHHOOHOHCH2OH-D-GlucosaOOHHOHO OHCH2OH-D-ManosaOOHHOOHOHCH2OH-D-Galactosacidos hexurnicosOOHHOOHOHCOOHcido -D-GlucurnicoOOH H3COOHCOOHOHcido -D-4-O-MetilglucurnicoOOHHOOHOHCOOHcido -D-GalacturnicoDesoxi-hexosasOOHO HOHCH3OH-L-RamnosaOOHO HOHCH3OH-L-FucosaDesoxi-hexosasOOHO HOHCH3OH-L-RamnosaOOHO HOHCH3OHOOHO HOHCH3OH-L-RamnosaOOHO HOHCH3OH-L-FucosaOOHO HOHCH3OHOOHO HOHCH3OH-L-FucosaPentosasOOHHOOHOH-D-XilosaOOHO HOHOH-L-ArabinopiranosaOOHHOH2COHOH-L-ArabinofuranosaPentosasOOHHOOHOH-D-XilosaOOHHOOHOHOOHHOOHOH-D-XilosaOOHO HOHOH-L-ArabinopiranosaOOHO HOHOHOOHO HOHOH-L-ArabinopiranosaOOHHOH2COHOH-L-ArabinofuranosaOOHHOH2COHOHOOHHOH2COHOH-L-ArabinofuranosaHexosasOOHHOOHOHCH2OH-D-GlucosaOOHHOHO OHCH2OH-D-ManosaOOHHOOHOHCH2OH-D-GalactosaHexosasOOHHOOHOHCH2OH-D-GlucosaOOHHOOHOHCH2OHOOHHOOHOHCH2OH-D-GlucosaOOHHOHO OHCH2OH-D-ManosaOOHHOHO OHCH2OHOOHHOHO OHCH2OH-D-ManosaOOHHOOHOHCH2OH-D-GalactosaOOHHOOHOHCH2OHOOHHOOHOHCH2OH-D-Galactosacidos hexurnicosOOHHOOHOHCOOHcido -D-GlucurnicoOOH H3COOHCOOHOHcido -D-4-O-MetilglucurnicoOOHHOOHOHCOOHcido -D-Galacturnicocidos hexurnicosOOHHOOHOHCOOHcido -D-GlucurnicoOOHHOOHOHCOOHOOHHOOHOHCOOHcido -D-GlucurnicoOOH H3COOHCOOHOHcido -D-4-O-MetilglucurnicoOOH H3COOHCOOHOHOOH H3COOHCOOHOHcido -D-4-O-MetilglucurnicoOOHHOOHOHCOOHcido -D-GalacturnicoOOHHOOHOHCOOHOOHHOOHOHCOOHcido -D-Galacturnico 31 La inulina puede ser sintetizada a partir de la raz de la achicoria y desde la sacarosa a travs de la accin de la -fructo-furanosidasa (origen: Aspergillus niger) (Gray, 2006). Figura5.Estructuraqumicadelainulina:conunamolculaterminaldeglucosa(-D-glucopiranosil) (A) y con una molcula terminal de fructosa (-D-frutopiranosil) (B). Fuente: Gray, J. Dietary Fibre. Denition, analysis, physiology and health. In ILSI Europe (2006). Lainulinaposeeunsaborneutralsuave,esmoderadamentesolubleenaguayotorga cuerpoypalatabilidad.Tienediversasaplicacionesenlaindustriadealimentos,puede ser utilizada como sustituta del azcar, reemplazante de las grasas, agente texturizante y/oestabilizadordeespumayemulsiones.Porestemotivosonincorporadosalos productoslcteos,fermentados,jaleas,postresaireados,mouses,heladosyproductos de panadera (Olagnero et al, 2007). La dosis mxima permitida para adicionar un alimento formulado con lainulina es para dosissimplehasta10g/dayendosismltipleshasta20g/da.Endosismayoresalas permitidas puede provocar intolerancias luego de su consumo, como efectos osmticos (diarrea),ruidosintestinalesyflatulenciacomoconsecuenciadelprocesode fermentacin (Olagnero, et al, 2007). 32 Oligofructosa Laoligofructosaseobtienemediantelahidrlisisenzimticaparcialdelainulina,est compuesta por cadenas lineales de glucosil-fructosil (Olagnero et al, 2007). Estasustanciaesmuchomssolublequelainulinaymoderadamentedulce, aproximadamentedeldulzordelazcar.Encombinacinconedulcorantesintensos genera paladarms acabado y un gusto frutal ms duradero con menor sabor residual (Olagnero et al, 2007). Enlaindustriaselepuedeutilizarenyoguresconfruta,lechesfermentadas,quesos frescos,heladosybebidaslcteasconunposicionamientodealimentosreducidosen caloras.Tambinmejoralatexturaylapalatabilidaddelproductofinal,muestra propiedades humectantes, reduce la actividad acuosa y cambia los puntos de ebullicin y congelamiento (Kolida, 2002). Cuadro 3. Comparacin entre diferentes fructanos, oligofructosa y fructooligosacridos. FuenteGray,J.DietaryFibre.Denition,analysis,physiologyandhealth.InILSIEurope (2006). 33 Polidextrosa Lapolidextrosaposeecaractersticasdefibradietaria,esunpolmerosintticode glucosaconterminalesdesorbitolycidoctrico.Tambinesconocidacomo poliglucosa o poli-d-glucosa (Olagnero et al, 2007). Elresultadoesunacomplejaestructura,resistentealahidrlisisporlasenzimas digestivas humanas, (figura 6), (Olagnero et al, 2007). Figura6.Estructuraqumicadelapolidextrosa.FuenteGray,J.:DietaryFibre.Denition, analysis, physiology and health. In ILSI Europe (2006). Es un buen humectante, efectivo para controlar la humedad de los productos. Puede ser utilizado en grandes cantidades, sus caractersticas son,influir en el sabor del producto final, dado que posee un sabor neutro. Puede ser utilizada como fuente de fibra o como prebitico con efectos benficos para la flora intestinal (Olagnero et al, 2007). La polidextrosa es conocida por ser un excelente agente de cuerpo, siendo un sustituto de azcar y grasas. Su capacidad de retener agua propicia una textura similar a la de la harina, cuando es comparada con otras fibras. Posee un sabor neutro y una agradable palatabilidad.Enaplicacionescomogalletascontrolalaformacindegluten,por absorber agua preferentemente. Esto reduce la necesidad del agregado de grasas por lo cual es ideal para la elaboracin de amasados (Olagnero et al, 2007). Es resistente a las dextrinas que son producidas por calor a pH alcalino, aunque an estn por confirmar el efecto prebitico en estas. 34 Galactooligosacridos Los galactooligosacridos pertenecen a la serie rafinosa (figura 7) y estn formados por molculasdegalactosa.Losmsfrecuentesenelmundovegetal,sonlarafinosa, estaquiosa y verbascosa de 3a 5 galactosas respectivamente en las legumbres (Gray, 2006). Figura7.Estructuraqumicadelarafinosa.Galactooligosacrido.Fuente:Gray,J. Dietary Fibre. Denition, analysis, physiology and health. In ILSI Europe (2006).Sustancias Pcticas Estassustanciasenglobanungrupodesustanciasasociadasalahemicelulosa.Son macromolculas coloidales capaces de absorber gran cantidad de agua y se encuentran formadasesencialmenteporcidoD-galacturnicounidosporenlaces(1-4) (Glicksman, 1982). Las sustancias pcticas se pueden agrupar en una de las tres categoras, dependiendo el grupo de metil ster, unidos al polmero (Charley, 1982) Laprotopectinaseencuentraenlafrutainmadura.Esunpolmerodecido galacturniconometilado.Esinsolubleenagua,perosepuedeconvertirenpectina dispersable en agua por calentamiento y no puede formar geles (Glicksman, 1982). El cido pectnico, es una forma metilada de cido galacturnico que se forma a partir de laprotopectinacuandolafrutamadura.Loscomponentesdealtopesomolecularse 35 conocen como pectinas y stas se suspenden en agua y pueden formar geles, (Coultate, 1989). Elcidopctico(figura8),esunderivadodecadenacortadelcidopectnicoquese forma a medida que las frutas maduran en exceso. Enzimas como la pectinesterasa y la poligalacturonasa,causandespolimerizacinydesmetilacindelcidopectnico.La desmetilacincompletadalugaracidopctico,queesincapazdeformargeles (Coultate, 1989). La industria alimentaria utiliza estas sustancias como espesantes, ya que incorporan en suestructuraaguaotorgandoalapreparacinunaconsistenciahomogneaque posibilita la sustitucin de grasas en lcteos, crema de leche, yogures, etc. Figura8.Estructurasqumicasbsicasdelassustanciaspcticas.Fuente:(Coultate, 1989). Pectina Las pectinas son cidos pectnicos de elevado peso molecular y se dispersan en agua. Algunosdelosgruposcarboxiloalolargodelacadenadecidogalacturnicoestn esterificadosconmetanol.Elgradodeesterificacindelaspectinasnomodificadas vara desde aproximadamente 60% en pulpa de manzana hasta aproximadamente 10% enfresas.(Laspectinaspuedenserdesesterificadasdeliberadamentedurantela extraccin o el procesado); (Charley, 1982). 36 Segn el grado de esterificacin, las pectinas se clasifican como: a.Pectinasdebajometoxilo:tienenlamayoradelosgruposcarboxilolibres.En realidad,slo29-40%delosgruposcarboxiloestnesterificados.Portanto,la mayoraestndisponiblesparaformaenlacescruzadosconionesdivalentes comocalcio.Siseformansuficientesenlacescruzados,sepuedeobteneruna redtridimensionalqueatrapalquido,formandogel.Laspectinasdebajo metoxilopueden,portanto,formargelesenpresenciadeionesdivalentessin necesitar azcar o cido (Charley, 1982). Figura 9. Estructura qumica de la pectina de bajo metoxilo. Fuente (Charley, 1982) b)Pectinas de alto metoxilo: tienen una elevada proporcin (normalmente 50-58%) de grupos carboxilo esterificado. La mayora de los grupos cidos, por tanto, no estndisponiblesparaformarenlacescruzadosconionesdivalentes,asestas pectinasnoformangelesdeestamanera.Sinembargo,sepuedenhacer gelificar con la adicin de azcar y cido. Comnmente, son las pectinas de alto metoxilo las que se usan para formar geles de pectina (Charley, 1982) 37 Deunaformamssimple,laspectinassonpolisacridosquesonsolublesenagua caliente y al enfriarse tienen la capacidad de formar geles (Charley, 1982) Estncompuestosprincipalmentedecadenasdecidogalacturnicointercaladoscon unidadesderamnosaysonramificadosconcadenasdeunidadesdepentosay hexosa, estn presentes en las paredes de la clula y en los tejidos intracelulares de las frutasyhortalizas,seusancomoagentesgelificantesyespesantesenlosproductos alimenticios (Charley, H 1982). Aunque las frutas contienen la mayora de las pectinas, slo representan del 15 al 20% de fibra dietaria en vegetales, legumbres y frutos secos (Charley, 1982) -Glucanos Los-glucanossonpolmerosdeglucosa.Adiferenciadelacelulosa,los vnculos entre las unidades son variables, ya que tienen una estructura ramificada y son detamaomspequeo.Estaspropiedadesinfluyenensusolubilidad,permitindoles formar soluciones viscosas (figura 10), (Gray, 2006). Los-glucanossonuncomponenteimportantedelmaterialdelaparedcelulardela avena y los granos de cebada, y se presentan en pequeas cantidades en el trigo. Estos alimentos son una fuente alta de fibra soluble (Gray, 2006). Lashojuelasdeavenahansidoadicionadasenlosalimentos,comofuentede-glucanos (Gray, J, 2006). Figura 10.Estructura qumica del -glucano. Fuente: Gray, J. Dietary Fibre. Denition, analysis, physiology and health. In ILSI Europe (2006). 38 Ligninas Noesunpolisacridosinopolmerosqueresultandelaunindevariosalcoholes fenilproplicos,(figura11);contribuyenadarrigidezalaparedcelularhacindola resistente aimpactos y flexiones. La lignificacin de los tejidos tambin permite mayor resistencia al ataque de los microorganismos (Gray, 2006). Figura 11. Estructura qumica de la lignina (Karhunen et al., 1995). La lignina no se digiere ni se absorbe ni tampoco es atacada por la microflora bacteriana del colon (Olagnero et al., 2007). 39 Unadesuspropiedadesmsinteresantesessucapacidaddeunirsealoscidos biliaresyalcolesterolretrasandoodisminuyendosuabsorcinenelintestinodelgado (Kolida, 2002). Laligninaesuncomponentealimentariomenor.Muchasverduras,hortalizasyfrutas contienenun0,3%delignina,enespecialenestadodemaduracin.Elsalvadode cereales puede llegar a un 3% de contenido en lignina (Olagnero et al., 2007). Sustancias asociadas a polisacridos no almidonosos Seconsideranpolisteresdecidosgrasosehidroxicidosdecadenalargayfenoles, losmsimportantessonlasuberinaylacutina.Lasuberinaesunpolmeronatural (biopolmero) producido por las paredes celulares de algunas clulas de las plantas. La cutinaesunamacromolculacomponenteprincipaldelacutculadelasplantas terrestres. Se encuentran en la parte externa de los vegetales, junto con las ceras, como cubierta hidrfoba (Gray, 2006). Almidones resistentes Losalmidonesresistentes,sonpolisacridosquesonparcialmenteresistentesala degradacinenzimticaintestinal,ascomoalgunosoligosacridosnodigeriblescomo los fructooligosacridos (inulina y oligofructosa).Enunaideamssencilla,tenemosquelosalmidonesresistentessonlasumadel almidnydesusproductosdedegradacinquenosonabsorbidosenelintestino delgado de los individuos sanos (Gray, 2006). Se dividen en cuatro tipos: a.Atrapado(1):seencuentranenlosgranosdecerealesyenlaslegumbres (Escudero, 2006) b.Cristalizado (2): no puede ser atacado enzimticamente si antes no se gelatiniza. Sus fuentes son las papas crudas, pltano verde y la harina de maz (Escudero, 2006). 40 c.Retrogradado (3): almidn que cambia su conformacin ante fenmenos como el caloroelfro.Alcalentarelalmidnenpresenciadeaguaseproduceuna distorsindelascadenaspolisacridosadquiriendounaconformacinalazar, esteprocesosedenominagelatinizacin.Alenfriarsecomienzaunprocesode recristalizacin,llamadoretrogradacin.Estefenmenoesresponsablepor ejemplodelendurecimientodelpan.Susfuentessonpan,coposdecereales, patatas cocidas y enfriadas y alimentos precocinados(Escudero, 2006). d.Modificado(4):almidnmodificadoqumicamentedeformaindustrial.Se encuentraenlosalimentosprocesadoscomopasteles,aderezos industrialesy alimentos infantiles(Escudero, 2006). Estudiosrecientessealanquelacantidaddealmidnquealcanzaelintestino grueso puede ser de 4 a 5 g/da, aunque en pases donde la ingesta de hidratos decarbonoesmayor,estacantidadpuedesermselevada.Estealmidnse comportaenelcoloncomounsustratoimportanteparalafermentacin bacteriana(Escudero, 2006). Gomas y Muclagos Loshidrocoloidescomprendenunaampliagamadepolisacridosviscososmixtos.Las gomasestnformadasporlargascadenasdecidournico,xilosa,arabinosao manosa. Previenen de la transformacin de polisacridos de la pared celular (figura 12), (Baena&Garca,2012).Alestarencontactoconelagua,estassehinchanparadar dispersiones coloidales gruesas. Las gomas se derivan de exudados de plantas (la goma arbiga y tragacanto), semillas (gomaguaryalgarrobo)extractosdealgas(agar,carragenanosyalginatos)(Gray, 2006). 41 Figura12.Estructuraqumicadelagomaguar.FuenteBaena,LuzMara,GarcaCardona AndreaNatalia.Obtencinycaracterizacindefibradietariaapartirdelacascarillade lassemillastostadasdeTheobromacacaoL.DeunaindustriachocolateraColombiana 2012. Losmuclagosestnpresentesenlasclulasdelascapasexternasdesemillasdela familiadepltano,porejemplo,Ispahgula(Psyllium)(Gray,2006).Esunproducto orgnicodeorigenvegetal,depesomolecularelevado,superiora2000,000g/gmol (Baena&Garca,2012).Estosestnconformadosporpolisacridosquecontienenel mismo nmero de azcares que las gomas y las pectinas, diferencindose de estas slo enlaspropiedadesfsicas,yaqueproducencoloidesmuypocoviscosos,quepueden ser hidrolizados y fermentados (Baena & Garca, 2012). Estoshidrocoloidesseutilizanenpequeascantidadescomogelificantes,espesantes, estabilizantesyagentesemulsionantesenciertosalimentos.Algunos,porejemplo, gomadeguaryispaghula,tambinestnsiendoinvestigadosy/outilizadascomo ingredientes funcionales en alimentos (Gray, 2006). 42 Hidratos de carbono sintticos Sonhidratosdecarbonosintetizadosartificialmenteperoquetienencaractersticasde fibra diettica. a.Polidextrosa.b.Metilcelulosa,Carboximetilcelulosa,Hidroximetilpropilcelulosayotros derivados de la celulosa. c. Escleroglucano y anlogos.d.Oligosacridos sintticos. Figura13.Estructuraqumicadelacarboximetilcelulosa(CMC).Fuente:Gray,J.Dietary Fibre. Denition, analysis, physiology and health. In ILSI Europe (2006). 43 En la figura 14, se muestra el modelo de la pared celular vegetal en donde se muestra cmolasfibrasdelosalimentos,brindanlaestructuraalaparedcelularylostejidos conectivos a las plantas. Figura 14. Modelo de la pared vegetal. Fuente: Scientific American, Inc., George V. Kelvin. 44 Se muestran algunos componentes de fibra diettica (cuadro 4) propuestos por la AACC (American Association for Clinical Chemestry), 2001.Cuadro 4. Componentes propuestos de fibra diettica. Componentes propuestos de fibra diettica (AACC, 2001) Polisacridos sin almidn y oligosacridos no digeribles La Celulosa Las hemicelulosas Las pectinas Los beta- glucanos Gomas Muclagos Los fructanos La inulina Oligofructosas / fructooligosacridos Carbohidratos anlogos Los almidones resistentes Los fructo- oligosacridos Galactooligosacridos Dextrinas indigeribles Compuestos de hidratos de carbono modificados o sintetizados Celulosas modificadas ( metil celulosa , hidroxipropilmetil celulosa ) Polidextrosa La lignina y otras sustancias asociadas Las ceras El fitato La cutina Los taninos Cuadro 4. Componentes propuestos de fibra diettica. Fuente:Gray,J.DietaryFibre.Denition,analysis,physiologyandhealth.InILSIEurope (2006). 45 6.FIBRAS DE ORIGEN ANIMAL Lasfibrasdeorigenanimalsonsustanciasanlogasaloshidratosdecarbonoquese encuentran principalmente en alimentos de origen animal.Las fibras ms comunes son laquitinayquitosano,lascualesformanpartedelesqueletodeloscrustceosydela membrana celular de ciertos hongos, el colgeno y la condroitina (Escudero, 2002). Algunassustanciasquepuedenserincluidascomofibradietticaperoquetodava resultan controvertidas seran: oPolioles no absorbibles (manitol, sorbitol);oAlgunos disacridos y anlogos no absorbibles; oAlgunassustanciasvegetales(taninos,cidoftico,saponinas),(Escudero, 2002). Figura15.Estructuraqumicadelmanitol.Fuente:E.EscuderoP.GonzlezSnchez.La fibra diettica Unidad de Diettica y Nutricin. Madrid. (2002) 46 7.ALIMENTOS FUNCIONALES El trmino Alimento Funcional fue propuesto por primera vez en Japn en la dcada de los 80s con la publicacin de la reglamentacin para los Alimentos Para Uso Especfico DeSalud(FoodsforSpecifiedHealthUseoFOSHU)yqueserefiereaaquellos alimentosprocesadosloscualescontieneningredientesquedesempeanunafuncin especfica en las funciones fisiolgicas del organismo humano, ms all de su contenido nutrimental.Algunasdelasprincipalesfuncionessonlasrelacionadasconunptimo crecimientoydesarrollo,lafuncindelsistemacardiovascular,losantioxidantes,el metabolismodexenobiticos,elsistemagastrointestinal,entreotros(Grajek,etal., 2005).En Estados Unidos se permite desde 1993 que se informen propiedades que reducen el riesgodepadecerenfermedadesenciertosalimentos.Sinembargo,estetipode informacin est autorizada por la Administracin para Alimentos y Medicamentos (Food andDrugAdministration,FDA),siempreycuandoexistanevidenciascientficas pblicamente disponibles y haya suficiente consenso cientfico entre los expertos de que dichasalegacionesestnrespaldadasporpruebas.SegnlaFDA,lasalegaciones puedenbasarsetambinendeclaracionesautorizadasdeOrganismosCientficos Federales, como los Institutos Nacionales de la Salud (National Institutes of Health) y los Centros para la Prevencin y el Control de Enfermedades (Centres for Disease Control and Prevention), as como de la Academia Nacional de las Ciencias (National Academy of Sciences). Debido al creciente inters en el concepto de los Alimentos Funcionales y enlasAlegacionesdeSalud,laUninEuropeahacreadounaComisinEuropeade AccinConcertadasobreBromatologaFuncionalenEuropa(FunctionalFoodScience in Europe, FUFOSE). Los alimentos funcionales pueden clasificarse como:1.Losalimentosenriquecidosconsustanciasbioactivas(porejemplo,los probiticos, antioxidantes). 2.Ingredientesalimenticiossintetizadosquesonintroducidosalosalimentos tradicionales (por ejemplo, los prebiticos). 3.Alimentos convencionales contenidos naturalmente sustancias bioactivas (por ejemplo, la fibra diettica). 47 Entreloscomponentesfuncionales,losmsutilizadosson:probiticosy prebiticos,fibrasoluble,cidosgrasosomega-3poliinsaturadoscidosgrasos,cido linoleicoconjugado,antioxidantesvegetales,vitaminasyminerales,algunasprotenas, pptidos y aminocidos, as como fosfolpidos son utilizados con frecuencia. Diferentesestudiosaleatoriosyepidemiolgicosrealizadosendiferentespaseshan demostrado o al menos han sugerido numerosos efectos beneficiosos relacionados con elconsumodealimentosfuncionales,talescomoreduccinenelriesgodecontraer Cncer, incremento en la salud cardiovascular, estimulacin en el sistema inmunolgico, disminucinensntomasdemenopausia,incrementoenlasaludgastrointestinal,buen funcionamientoeneltractourinario,efectosantiinflamatorios,reduccinenlapresin sangunea, buen mantenimiento en la visin, las actividades antivirales y antibacteriales, reduccin en la osteoporosis y efectos contra la obesidad. Todos estos efectos pueden observarse declarados en las etiquetas de los productos alimenticios. Hasta el momento, los compuestos ms utilizados han sido los probiticos, prebiticos, plantas con efectos antioxidantes, vitaminas y calcio. Esto ha tenido gran importancia en laproduccindeprobiticosyprebiticos,ascomoenlaextraccindecomponentes bioactivosdelasplantas,pormediodeenzimasytecnologadefermentacinpara reducir la prdida de estos componentes durante el proceso.a.Clasificacin de alimentos funcionales Losalimentosenriquecidosconsustanciasbioactivas(porejemplo,losprobiticos, antioxidantes). a.Probiticos Losprobiticossondefinidoscomomicroorganismosviablesyseleccionadosqueson adicionadoscomosuplementosenladietahumana,endondesseagreganenlas condiciones suficientes, afectan de una forma benfica al organismo que los consume, a travs de sus efectos en el tracto intestinal, mediante la mejora enla composicin de la microbiota. 48 En los productos lcteos fermentados se encuentran un sin nmero de probiticos, como sonlasbacteriascido-lcticasutilizadasenlaindustriaalimentarialacualconfieren caractersticassensorialescomosabor,textura,ascomotambin,cuentancon propiedades conservadoras. Algunasdelascepasquecomnmentesonutilizadascomoprobiticosson: Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus, Lactococcus y Saccharomyces.Dentro de los efectos fisiolgicos relacionados a los probiticos se encuentran: Reduccin del pH intestinal. Produccin de algunas enzimas digestivas y vitaminas. Produccin de sustancias antibacterianas como: cidos orgnicos, bacteriocinas, perxido de hidrgeno, diacetilo, acetaldehdo, lactoperoxidasa. Reconstruccinnormaldelamicrofloracausadopordesrdenesalimenticios como diarrea, radioterapia, terapia con antibiticos. Favorece la reduccin de colesterol en la sangre, la estimulacin de las funciones inmunes,supresindeinfeccionesbacterianas,laeliminacindecarcingenos, lamejoradelaabsorcindelcalcio,ascomolareduccindelaactividad enzimticafecal.(Ouwehandetal.,1999;Zubillagaetal.,2001;Holzapfel& Schilling 2002). Origen de los cultivos probiticos ElconceptodeprobiticoshaevolucionadodesdeeltrabajodeE.Metchnikoff(1908), quienpropusoquelaaparentelongevidaddeloscampesinosbalcnicosestaba asociadaalaingestindeLactobacillusdelbrueckiisubsp.bulgaricus,lascuales desplazanalasbacteriasnocivasreduciendolaconcentracindetoxinaseneltracto intestinal y produciendo as una mejora en el estado de salud. Recientemente,eltrminoprobiticoseutilizporprimeravezporLilleyyStillwell, (1965)yhasidousadoporvariosinvestigadoresenvarioscontextoshastallegaral conceptoactualsegnFuller,(1989).Enelcuadro5,semencionalaevolucindel concepto de probitico. 49 AutorDefinicin de probitico Lilley y Stillwell(1965) Probablemente los primeros en usar el trmino probiticoparadescubrirsustancias excretadasporunorganismoqueestimulael crecimiento de otro. (opuesto a antibitico) Fuller(1989) Redefinieltrminoprobiticocomoin microorganismovivoquesuplementado beneficia a un husped mediante la mejora del balancemicrobianoenelintestino.El probitico debe estar vivo. Cuadro5.Evolucindetrminoprobitico.Fuente:FunctionalFoodScienceinEurope (2009) Larelacinhombre-bacteriasesunamuycercana,yaqueseestimaqueexisten aproximadamente1x10bacteriaseneltractointestinal,divididasentre400especies diferentes.Estoes,msdediezvecesdeltotaldeclulasenelcuerpohumano.Las especiesmsabundantesincluyen,Bacteroides,Pepto-Streptococcus,Eubacteria, Bifidobacteria, Enterobacteria, Streptococcus, Lactobacillus, Clostridia y Staphylococcus (Naidu et.al., 1999). 50 Algunasdeestasespeciessonamigablesyesencialesparaunabuenasaludpues ayudan a mantener en equilibrio las especies indeseables y peligrosas.EspecieCultivos Lactobacillus acidophilusLa2,La5(conocidacomoLa1),Johnsonii(La1;conocida como Lj1), NCFM, DDS-1, SBT-2062 L. bulgaricusLb12 L. lactisLa1 L. plantarum299v, Lp01 L. rhamnosusGG, GR-1, 271, LB21 L. reuteriSD2112 (conocida como MM2) L. caseiShirota, Immunitass, 744, 01 L. paracaseiCRL 431 L. fermentumRC-14 L. helveticusB02 B. longumB536, SBT-2928 B. breveYakult B. bifidusBb-11, Bb12 B. essensisDanone (Bio Activia) B. animalissubsp lactis Bb-02 B. infantisShirota, Immunitass, 744, 01 B. laterosporusCRL 431 Cuadro6.Especiesdebacteriasusadascomocultivosprobiticos.Fuente:Functional Food Science in Europe (2009). Enelcuadro6,seobservalasbacteriasmsutilizadascomoprobiticos,entreellos estn el L. casei shirota y sus diferentes cultivos tiene ste. Elequilibriodelafloraintestinalestasociadoalestadodesalud,puessuvariacin afectalasusceptibilidadainfecciones,y/olapresenciadesustanciastxicaso carcinognicas.Enlavidacotidianaestebalancepuedemodificarseporfactores diversostalescomo,edaddelindividuo,dietapobre,estadoinmunolgico,usode antibiticos, estrs, consumo de alcohol, pH intestinal, y la presencia de fibra soluble no digerible en el intestino (Kopp, 2001). Los materiales fermentables en el intestino regulan noslolasespeciesdebacteriasysuconcentracinsinotambinsuinfluenciay actividad metablica (Collins & Gibson, 1999). 51 La adicin de probiticos a bebidas lcteas fermentadas es una alternativa sencilla para mejorarlasaluddelconsumidor.Supapelbenficosobreeltractogastrointestinalha sido documentado, adems de sus beneficios nutricionales y teraputicos despus de su consumo cotidiano en cantidades adecuadas.Eldesarrollodeunproductoconprobiticosefectivorequierelaeleccindelcultivo adecuado, mantener su viabilidad a lo largo del proceso de fabricacin y en su paso por el tracto gastrointestinal (Mattila-Sandholm & Saarela, 2003). Paraqueunalimentopuedaserdenominadoprobiticosegnla LacticAcidBacteria BeveragesAssociationdebercontenercomomnimo: 1x10-10bifidobacterias viablesporgramooml. Asimismo,elnivelptimoparalasaludtodavanohasido establecido.Lamnimadosisconefecto benficodependedelalimentoconelcualse consumeelprobiticosylascepasutilizadas. Ningnproductocomercialindicaqu cantidaddemicroorganismoscontiene,apesardedenominarseProbioticosoBio Norma Codex de leches fermentadas (Codex STAN 243-2003). Dentro de las bacterias lcticas se encuentran el Lactobacillus bulgaricus, L. jughurti, L. helveticus, L. lactis, L. acidophillus, L. delbrueckii, L. plantarum, L. casei, entre otros, las cuales tienen la capacidad de producir cido lctico por fermentacin de azcares, razn porlasqueseutilizanenlaindustriadealimentos,enalgunasinvestigaciones cientficas, etc. con el fin de darle ciertas cualidades a los alimentos y protegerlos contra la accin de otros microorganismos dainos.Lactobacillus casei Shirota Sonbacteriasprobiticasqueresistenlaaccindelosjugosgstricos,biliaresy duodenalesylleganintactasalintestinodondesealojanydesarrollanacciones inmunomoduladoras sin perjudicar al husped. L.caseiShirotaesunabacteriaanaerobiacidotoleranteconunmetabolismo fermentativoestrictoconelcidolcticoenmayorescantidadescomoproductofinal, puedeserutilizadaampliamenteenlaindustriaporsuspropiedadesprobiticas. Metchnikoff,sugiriquealgunosdelossntomasdelmetabolismogastrointestinal 52 enfermopodranneutralizarseatravsdeL.caseishirotautilizandocomomedioel yogur (Metchinikoff, 1908). Algunos de los beneficios del Lactobacillus casei shirota son fortalecerlafloraintestinal,lograndomantenerlaenequilibrioyconellopromoverla regulacindelosmovimientosperistlticos(movimientosdecontraccinrealizadospor elesfagoeintestinos),ayudarareducirlassustanciastxicasproducidasporlas bacteriasputrefactivas,incrementarelnmerodebacteriasbenficasenlosintestinos, disminuirlosnivelesaltosdecolesterolensangreyestimularelsistemainmunolgico (Gibson, 2007). En el cuadro 7, se mencionan algunos microorganismos y su beneficioen el organismo. CepaEfecto clnico en humanos Lactobacillus GGAdherenciaalasclulasintestinales, estimulacindelarespuestainmune, prevencin de la diarrea patognica. Lactobacillus johnsoniiPrevencindeladiarreadelviajero, modulacindelafloraintestinal,aliviodela intolerancia a la lactosa. Bifidobacterium lactisPrevencindeladiarreadelviajero, tratamientocontraladiarreaviralincluyendo rotavirus, modulacin de la respuesta inmune. Lactobacillus casei shirotaModulacindelafloraintestinal,efectos positivosentratamientoscontraelcncer, disminucindelaactividadenzimticaenlas heces fecales. Saccharomyces boulardiiPrevencindeladiarreacausadapor antibiticos,tratamientocontralacolitis causada por Clostridium difficile colitis. Lactobacillus plantarumAdherencia a las clulas intestinales humanas, modulacin de la flora intestinal. Lactobacillus acidophillusInhibicindebacteriaspatgenas,adhesina las clulas intestinales humanas. Bifidobacterium longumExclusincompetitivadeEscherichiacoli, inhibicindeE.colidelasuperficiedela mucosa intestinal humana. 53 Lactobacillus reuteriColonizacin del tracto gastrointestinal. Lactobacillus bulgaricusReduce o elimina los sntomas de intolerancia a la lactosa. Bifidobacterium bifidumReduce la duracin de la diarrea y aumenta la respuesta inmunolgica. Cuadro 7. Microorganismos probiticos (Ouwwhand et al., 1999) Mecanismo de accin de probiticos Unapartefundamentaldelafuncionalidaddelasbacteriasprobiticasesestimularsu supervivencia y permanencia prolongada en el tracto gastrointestinal.Enlaactualidadseproponenvariosmecanismosdeaccindelosprobiticosque pueden manifestarse de la siguiente manera: Disminucinenlossntomasdeintoleranciaalalactosa,reduciendola concentracindelamismaenlechefermentadaporactividaddelalactasa bacteriana durante la fermentacin (Escalante, 2001). Disminucinenladuracindediarreaenniosyadultos,ascomode infeccionesgastrointestinalesmedianteunefectodebarreraalevitarla colonizacindelamucosaintestinalporbacteriaspotencialmentepatgenas, adems de la produccin de compuestos antimicrobianos (Escalante, 2001). Disminucinenlossntomasdedermatitisatpicayalergiaaalimentos (Escalante, 2001). Efecto inmunopromotor y propiedades antitumorales (Escalante, 2001). Lasbacteriasprobiticaspuedenincrementarlaresistenciacontralospatgenos intestinalesmediantemecanismosantimicrobianos,estosincluyenlacolonizacin competitivaylaproduccindecidosorgnicos,comoloscidoslcticoyactico, bacteriocinasyotrosmetabolitosprimarioscomoelperxidodehidrgenoyeldixido de carbono. 54 LaproduccindecidosorgnicosporlasbacteriasprobiticasdisminuyeelpH intestinalyporlotantoinhibeelcrecimientodepatgenos.Estoscidosorgnicos incrementanlosmovimientosperistlticos,loquedemaneraindirectaremuevelos patgenosacelerandolavelocidadconlaqueatraviesanelintestino.Elperxidode hidrgeno producido puede funcionar a travs del sistema lactoperoxidasa tiocianato, en el cual el perxido de hidrgeno oxida el tiocianato para convertirlo en cido hidrocinico que es perjudicial para los patgenos. El dixido de carbono y el diacetil sintetizado por las bacterias cido lcticas inhiben el crecimiento de patgenos. Se ha encontrado que Bifidobacterium breve y B. infantis dependientemente de la dosis, inhibenlainvasindecepasdeEscherichiacolienteroptgena,Yersinia pseudotuberculosisejerciendounefectoantagonistaounaactividadantimicrobiana (Mattila-Sandholm et al., 1999). Engeneralsetienequealingerirsebacteriaslcticasvivassuficientesseproducela implantacin de estas en el intestino grueso, con esta accin se favorece a la salud de quienlasconsume,principalmenteporquesereduceeldesarrollodemicroorganismos patgenos(Kailasapathy,2000;Fooks&Gibson,2002).Elusodeprobiticosenla industria alimentaria se enfoca principalmente en los productos derivados de leche como es en la produccin de leche cida o yogur, los cuales han sido una alternativa y en la actualidad son de consumo comn y cotidiano por la poblacin, a pesar de la difusin de la importancia y los beneficios que aporta el consumo de alimentos con probiticos, no sehanalcanzadolosnivelesnilafrecuenciaycantidadrequeridaparaobtenerlos resultadosbenficosquesehanmencionado,comoanteriormentesehacitadoel consumodealimentosconcontenidodeprobiticosenpasesdesarrolladosesmuy superior,comoejemploenEuropaconsumenmsde30Kgpercpitadeyogur, mientras que en Mxico slo se consumen cerca de 7 Kg (Fernndez et al., 2006). Ingredientes alimenticios sintetizados que son introducidos a los alimentos tradicionales (por ejemplo, los prebiticos). 55 b.Prebiticos Losprebiticossoningredientesalimenticiosnodigeribles,loscualesafectan beneficiosamentealhusped,debidoalaestimulacinselectivadelcrecimientoy/o actividaddeunaounnmerolimitadodebacteriasenelcolonquepuedenmejorarla salud del husped.Algunos oligosacridos que no son digeribles, excepto por la actividad de las bacterias, son considerados prebiticos. Aqullosprebiticosquecontienefructosapuedenalterarlacondicindelaflora intestinaldebidoaunafermentacinespecfica,enlacualpredominanlas bifidobacterias. (Gibson & Roberfroid 1995) Caractersticas fundamentales de los prebiticos Para que un ingrediente alimenticio sea considerado prebitico debe de cumplir con las siguientes caractersticas: No debe ser hidrolizado o absorbido en la parte alta del tracto digestivo Debe ser fermentado selectivamente por una o un nmero limitado de bacterias potencialmente benficas del colon, por ejemplo bifidobacterias y lactobacilos. Debesercapazdealterarlamicrofloracolnicatornandolasaludable,por ejemplo, reduciendo el nmero de organismos putrefactivos e incrementando las especies sacarolticas. c.Antioxidantes Lafuenteprincipaldelosantioxidantes,seencuentradeformaactivaenlasplantas, dentro de las principales fuentes de antioxidantes se encuentran: el ajo, el brcoli, el t verde,soya,tomate,zanahoria,coldeBruselas,colrizada,coles,cebollas,coliflor, remolacha roja, chocolate, mora, arndanos, uvas rojas, ciruelas y ctricos. El contenido de antioxidantes fenlicos se calcula por un kilogramo de cantidad de materia seca de la 56 planta a partir de 0,1-1.0g en la mayora de las frutas y hortalizas hasta 226g en hojas verdes de t (King & Young, 1999). Los antioxidantes de clasifican segn su modo de accin en dos diferentes tipos: a)Laprimerclasificacincomprendelassustanciasqumicasqueinterrumpenla propagacin de la cadena de radicales libres por la donacin de hidrgeno a los radicalesoestabilizacindeelectronesradicalesreubicados.Losantioxidantes que representan al primer grupo son: los tocoferoles, las hidroquinonas (Grajek, 2005). b)Elsegundogruposecaracterizaporunmodosinrgicodeaccin.Incluye eliminadores de oxgeno y quelantes en donde se unen los iones implicados en la formacin de radicales libres. Su actividad consiste en liberar el hidrgeno a los radicales fenoxy-,que conduce a la reconstitucin de la funcin primaria delos Antioxidantes (Grajek, 2005). 57 8.APLICACIN DE FIBRA DIETARIA EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA. Lasfibrasdietticaspuedenproporcionarunamultituddepropiedadesfuncionales cuando se incorporan en los sistemas alimentarios. Adems contribuye a la modificacin ymejoradelatextura,lascaractersticassensorialesylavidatildelosalimentos debido a su capacidad de absorcin de agua, la capacidad de formacin de gel, sustituto degrasa,antiadherente,contralaformacindegrumos,detexturizacinyefectos espesantes(DelloStaffolo,Bertola,Martino,yBevukaqcua,2004;Gelroth&Ranhotra, 2001;Thebaudinetal,1997).Laliteraturacontienemuchosinformesacercadelas adicionesdefibradietticaaproductosalimenticiostalescomoproductoshorneados, bebidas,confitera,productoslcteos,productoslcteoscongelados,carnes,pastasy sopas. Ms comnmente, las fibras dietticas se incorporan en productos de panadera para prolongar la frescura, gracias a su capacidad para retener el agua, reduciendo de estemodoprdidaseconmicas.Lasfibraspuedenmodificarelvolumendelpan,su elasticidad, la suavidad de la miga de pan y la firmeza de la barra de pan, (Sangnark & Noomhorm,2004;Wang,Rosell&Barber,2002).Adems,laintroduccindelafibra dietticaenproductoscrnicossehademostradoquemejoraelrendimientodela coccin, la unin del agua, la unin de grasa, y la textura (Cofrades et al, 2000). Desdeunaperspectivadelafuncionalidad,lafibraprovenientedectricospuede desempearunaseriedefunciones,puedeserutilizadocomounaherramientapara mejorarlatextura,comounagentedecargaenaplicacionesdereduccindeazcar, paracontrolarlahumedadenlasustitucindegrasa,paraaadircolor,ycomo antioxidante natural (Viuda-Martos et al, 2010; Ramrez- Santiago et al., 2010). Enelcasodelasbebidas,laadicindefibradietticaaumentasuviscosidadyla estabilidad, la fibra soluble sigue siendo la ms utilizada porque es ms dispersable en aguaquelafibrainsoluble.Algunosejemplosdeestasfibrassolublessonaqullosa partir de fracciones de granos y frutas (Bollinger, 2001; Rodrguez et al., 2006), pectinas (Bjerrum,1996;Rodrguezetal,2006),-glucanos,celulosaderemolachafibradela raz (Nelson, 2001), polidextrosa (Mitchell, 2001; Rodrguez et al., 2006), etc. Lafibradietticaypreparacionesdeprotenadesoya,debidoasuspropiedades funcionalessonampliamenteutilizadosenmuchasramasdelaindustriadealimentos, 58 incluidoelsectordelacarne(Bilska,Krysztofiak,Sek&Uchman,2002;Hoogenkamp, 2007; Jimnez- Colmenero, Ayo y Carballo, 2005; Makala & Olkiewicz, 2004; Pietrasik & Duda,2000;Waszkowiak,Grecka,&Janitz,2001;Waszkowiak&Szymandera- Buszka 2008). Lasfibrasdietticasdediferentesfuentessehanutilizadoparasustituiralaharinade trigoenlapreparacindeproductosdepanadera,(Pomeranz,Shogren,Finneyy Bechtel,1977)utilizanlacelulosa,elsalvadodetrigoysalvadodeavenaenla elaboracin del pan. La cscara de papa, un subproducto de la industria de la papa, rica enfibradiettica,seutilizcomofuentedefibradietticaenlaelaboracindepan (Toma, Orr, D Appolonia, Dintzis & Tabekhia, 1979; Sudha et al., 2007).Entrelosalimentosenriquecidosenfibra,losmsconocidosyconsumidossonel desayuno de cereales y productos de panadera tales como panes integrales y galletas (Cho&Prosky,1999;Nelson,2001;Rodrguezetal.,2006),ascomolalecheylos productos crnicos derivados. Elenriquecimientodeproductosdepanaderahaconsistidotradicionalmenteenla adicin de los cereales no refinados, pero se est empezando a utilizar otras fuentes de fibradietaria,principalmente frutas, quepresentanmejor calidadnutricional,una mayor cantidad de fibra total y soluble, menor contenido calrico, la capacidad antioxidante ms fuerteyunamayor gradode fermentacinylaretencindeagua(Grigelmo-Miguel& Martn-Belloso,1999b;Larraurietal.,1996;Saura-Calixto,1998;Rodrguezetal., 2006). La adicin de fibra dietariaa los productos de panadera que tambin mejora su calidad nutricional, ya que hace posible disminuir el contenido de grasa, mediante el uso de fibra dietariacomo sustitutiva de la grasa sin prdida de calidad (Byrne, 1997; Martin, 1999;Rodrguezetal.,2006).Componentesdefibraaisladostalescomoalmidn resistentey-glucanostambinseutilizanparaaumentarelcontenidodefibraen bollera,cerealesparaeldesayuno,etc.(Knuckles,Hudso,Chiu,&Sayre,1997 Rodrguez et al, 2006). Elusodefibrasenlosproductoslcteostambinestmuyextendido:porejemplo, inulinaintroducenumerosasmejorasenproductoslcteos.Mejoracuerpoysensacin 59 en la boca de los anlogos de queso o helado, y reduce la sinresis en el yogur y otros productos lcteos fermentados (Blecker et al., 2001). Paralaelaboracindeconfiturasymermeladas,las fibrasaadidas mscomunesson aquellasqueconsistendepectinascondiferentegradodeesterificacin,queproviene principalmentedefrutasysonunfactorenelmantenimientodelaestabilidaddel productofinal.(Grigelmo-Miguel&Martn-Belloso,1999b;2000;Rodrguezetal., 2006).Enelcasodechocolatesbajosencalorasyderivados,compuestosdefibra, tales como la inulina y la oligofructosa se usan como sustitutos de azcar (Gonze & Van der Schueren, 1997; Rodrguez et al., 2006). La fibra de ctricos se puede incorporar en una amplia gama de productos. Por ejemplo, productos crnicos (Alesn Carbonell, Fernndez - Lpez, Prez lvarez & Kuri, 2005. Fernndez- Lpez et al, 2007), peces (Snchez -Zapata et al, 2008; Viuda - Martos et al, 2010)yproductoslcteos(Sendraetal,2008;Viuda-Martosetal,2010).Aunquela fibradectricosenspuedeserinvisibleenlosproductosalimenticios,seest convirtiendo en uno de los ingredientes ms apreciados en el mercado actual. El contenido de fibra diettica en algunos alimentos (cuadro 8),(Jalili et al., 2001. Ekici y Ercoskun,2007).Porcionesdegranosdeconsumohabitual,lasfrutasylasverduras contienenslo1-3gdefibradiettica(MarlettyCheung,1997).Laslegumbresypan ricoenfibrayproductosdecerealesproporcionanmsfibradiettica,peronoson comnmente consumidos (Slavin, 2003). AlimentoFibra (% peso)AlimentoFibra (% peso) Almendras3Cachuates2 Trigo3Nuez2 Lima2Brocoli1 Avena2Zanahora1 Durazno2Fresa1 Harinadetrigo integral 2Manzana1 Maz2Harina blanca