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COMPUESTOS AROTMATICOS
Las sustancias fitoquímicas son compuestos orgánicos constituyentes de alimentos de origen vegetal, que no son nutrientes y que proporcionan al alimento unas propiedades fisiológicas que van más allá de las nutricionales propiamente dichas. Estas sustancias parecen ser responsables, al menos en parte, del papel beneficioso para la salud asociado al consumo de frutas y hortalizas y alimentos derivados de ellas. Dentro de ellas hay sustancias de diversas familias químicas que poseen estructuras y propiedades muy variadas, como son los polifenoles, entre los que se incluyen los pigmentos antociánicos, taninos, flavonoles, isoflavonas, lignanos, estilbenoides y derivados de ácidos aromáticos, entre otros, los glucosinolatos, los derivados azufrados de las Aliáceas, compuestos terpenoides, como los carotenoides y el limoneno, etc..
Las naranjas tienen diferentes tipos de compuestos fitoquímicos, como, las flavanonas, algunos carotenoides, terpenos o folatos. Muchos de estos compuestos tienen características antioxidantes, que podrían estar relacionadas con su papel de protección ' in vivo ' frente a enfermedades cardiovasculares y algunos tipos de cáncer. Además, algunas de ellas tienen efectos específicos sobre enzimas responsables de la activación y degradación de carcinógenos, o, al ser análogos estructurales de hormonas, son capaces de unirse a receptores hormonales produciendo diferentes efectos. La composición en sustancias fitoquímicas de diferentes frutas y hortalizas es muy variada, tanto desde el punto de vista cualitativo como cuantitativo. Esta variabilidad puede incluso existir entre diferentes variedades de un mismo producto, como lechuga o manzana por ejemplo, que podrían, de este modo, poseer propiedades beneficiosas para la salud diferentes. Por otra parte, el contenido en estas sustancias también se puede ver afectado por las condiciones ambientales y nutricionales de los cultivos (condiciones agronómicas), así como por los tratamientos efectuados durante la manipulación de las frutas y hortalizas en la etapa poscosecha y el procesado para obtener alimentos derivados. En ocasiones es posible detectar la presencia en los vegetales de algunos de estos compuestos fitoquímicos mediante métodos sencillos. Por ejemplo, una mayor pigmentación se puede relacionar con un mayor contenido en pigmentos antociánicos o carotenoides, y un mayor sabor astringente con un mayor contenido en taninos polifenólicos. No obstante, en la mayoría de los casos es necesario recurrir al análisis químico para establecer el tipo y contenido de fitoquímicos presentes. Actualmente se está realizando un gran esfuerzo investigador para determinar el verdadero papel de estas sustancias constituyentes de la dieta en el mantenimiento de la salud y establecer los mecanismos por los que los ejercen su acción ' in vivo '. Estas investigaciones permitirán identificar aquellos compuestos fitoquímicos que tienen un papel protector frente a enfermedades, su absorción y biodisponibilidad, el efecto de las prácticas agronómicas y la conservación postcosecha y procesado sobre las mismas. Estos estudios deben también conducir a la selección de nuevas variedades, en función de su
bioactividad y potencial utilización como materias primas en la preparación de alimentos funcionales. Todo ello permitirá aumentar la calidad de nuestros alimentos en relación con sus propiedades protectoras de la salud (Tabla 1).
b>Fitoquímicos en frutas y hortalizas y otros alimentos de origen vegetal
b>1 b>2 b>3 b>4 b>5 b> 6
b>7 b>8 b>
Sustancias fenólicas Flavonoles y antocianos X X X X X X Estilbenos (resveratrol) X X X Isoflavonas X X Procianidinas X X X X Taninos (polifenoles) X X X X X X Sustancias terpénticas Carotenoides X X X Monoterpenos (limoneno) X X Sustancias azufradas Glucosinatos X X X Sustancias de Aliaceas X X X X X X X
Tabla 1: Propiedades beneficiosas para la salud de las diferentes sustancias fitoquímicas de
frutas, hortalizas y otros elementos de origen vegetal 1 - Anticancerígeno / 2 - Antimicrobiano / 3 - Antitrombótico / 4 - Inmunoestimulante / 5 - Antihipertensivo / 6 - Hipocolesterolemiante / 7 - Hipoglucemiante / 8 - Antiinflamatorio / 9 - Antioxidante
Sustancias fitoquímicas presentes en alimentos
En el Reino Vegetal podemos distinguir cuatro grandes grupos de compuestos fitoquímicos: sustancias fenólicas, sustancias terpénicas, sustancias azufradas y sustancias nitrogenadas (alcaloides). De estos cuatro grupos, son los tres primeros los que tienen mayor importancia como constituyentes de las frutas y hortalizas con relevancia en la alimentación humana. Los compuestos nitrogenados suelen ser biológicamente muy activos, pudiendo dar lugar a problemas de toxicidad aun en cantidades muy bajas. Por esta razón, en general, los programas de mejora y selección de vegetales se han dirigido a tratar de reducir el contenido en estos compuestos potencialmente tóxicos (es, por ejemplo, el caso del alcaloide solanina presente en la patata). No obstante, existen algunos compuestos nitrogenados que tienen propiedades beneficiosas para la salud, como los folatos, sustancias con actividad vitamínica, que pueden contribuir a reducir el riesgo de espina bífida y otros defectos del tubo neural en el feto y también a prevenir algunos tipos de anemia y enfermedad cardiovascular. Algunos compuestos nitrogenados pueden también aportar determinadas características organolépticas a los alimentos, como es el caso de la capsaicina que es responsable del sabor picante de los pimientos.
Sustancias fenólicas (polifenoles)
Éste es un grupo muy numeroso de sustancias que incluyen familias de compuestos con
estructuras diversas, desde algunas relativamente simples, como los derivados de ácidos fenólicos, hasta moléculas poliméricas de elevada masa molecular, como los taninos (hidrolizables y condensados) y las ligninas (Figura 1). Muchos compuestos fenólicos son
cocción y la digestión en el tracto gastrointestinal humano, que dan lugar a la liberación de metabolitos responsables de su actividad biológica. Los glucosinolatos son compuestos glicosídicos que, al ser hidrolizados por la enzima mirosinasa (con la cual se ponen en contacto cuando los tejidos vegetales son dañados), liberan una serie de productos entre los que se encuentran los isotiocianatos, sustancias volátiles y biológicamente activas que son responsables del sabor amargo y algunas veces picante de estas hortalizas. Aunque tradicionalmente se asocia a los isotiocianatos algunos efectos antinutritivos (por ejemplo, actividad bociógena), actualmente se han obtenido evidencias de que pueden también mostrar actividad anticarcinogénica. Los compuestos azufrados de las Alliaceas son sustancias volátiles que tampoco se encuentran como tales en las células vegetales intactas, sino que se liberan tras la acción del enzima allinasa. En el caso del ajo, se forman dialil tiosulfinato (allicina), de aroma característico, y otros compuestos azufrados derivados del mismo, que se han relacionado con efectos biológicos diversos (antiinflamatorio, antitrombótico, hipolipemiante y anticancerígeno).
Figura 1: Grupos de sustancias polifenólicas de importancia en frutas y hortalizas
cataratas. De acuerdo con este estudio, las hortalizas con mayor papel en este efecto protector serían las que se consumen crudas, seguidas por ajos y cebollas, zanahorias, hortalizas verdes, coles, coliflores y bróculi, tomates y fruta en general. Entre los componentes de estos alimentos que podrían contribuir al eventual efecto protector se citan: ditioltionas, isotiocianatos, indol-3-carbinol, compuestos azufrados de ajos y cebollas (alliina y allicina), isoflavonas, vitamina C, limoneno, luteina, carotenos, licopeno, vitamina E, ácido fólico y fibra dietética. Los mecanismos a través de los que las sustancias fitoquímicas de los alimentos ejercerían su actividad anticarcinógena y preventiva de enfermedades no están aún definitivamente establecidos en la mayoría de los casos. En estudios de laboratorio o con animales experimentación se han podido poner de manifiesto efectos y actividades biológicas muy variados, como cabe esperar para un grupo tan amplio y diverso de estructuras químicas. Así, hay sustancias que poseen propiedades antioxidantes y neutralizadoras de radicales libres, otras que influyen sobre los procesos de diferenciación celular, aumentan la actividad de enzimas relacionados con la destoxificación de carcinógenos, bloquean la formación de nitrosaminas cancerígenas, actúan sobre el metabolismo de los estrógenos, modifican el medio colónico (flora bacteriana, composición de ácidos biliares, pH, volumen fecal), preservan la integridad de las células, ayudan a mantener los mecanismos de reparación del ADN, aumentan la apoptosis (muerte controlada) de las células cancerígenas o disminuyen la proliferación celular.
Presencia en frutas y hortalizas
Las frutas y hortalizas son generalmente muy ricas en compuestos fitoquímicos, pero la naturaleza y cantidad de los mismos varía para cada fruta u hortaliza en particular, y dentro de cada una depende considerablemente de la variedad y de factores medioambientales (de cultivo) y de conservación postcosecha (ver más adelante). En las Tablas 2 y 3 se recogen de forma resumida los principales tipos de sustancias fitoquímicas que se pueden encontrar en frutas y hortalizas, respectivamente. Lógicamente no se trata de una revisión exahustiva, sino que se indican solamente los principales constituyentes que se pueden encontrar en diversos productos de consumo habitual. Datos sobre el contenido en estas sustancias en frutas, hortalizas y alimentos derivados, así como sobre su bioactividad y papel en la salud, han sido recientemente publicados en un volumen especial de la Revista ' Journal of the Science of Food and Agriculture ' (Vol 80, nº 7, año 2000). En ella se revisan los folatos, carotenoides, glucosinolatos, derivados de ácidos benzoicos y cinámicos, isoflavonas, lignanos y estilbenos (resveratrol), pigmentos antociánicos, flavanonas y compuestos relacionados, flavonas, flavonoles y catequinas, proantocianidinas, y elagitaninos.
b>Fruta b>Sustancias fitoquímicas Albaricoque Flavonoles en la piel, derivados del cafeico, ß-caroteno Cereza Antocianos, flavonoles, catequinas y procianidinas, derivados del cafeico Ciruela Antocianos (variedades rojas), catequinas y procianidinas, flavonoles en la piel, derivados del cafeico Cítricos Flavanonas, carotenoides (criptoxantina), terpenos (limoneno, limonoides), folatos Frambuesa Antocianos, flavonoles, catequinas y procianidinas, ácido elágico, elagitaninos
Fresa Antocianos, flavonoles, catequinas y procianidinas, ácido elágico, elagitaninos, folatos Granada Antocianos, ellagitaninos, polifenoles Kaki Procianidinas, taninos condensados Manzana Polifenoles, flavonoles en la piel (antocianos en las variedades rojas), catequinas y procianidinas, folatos Melocotón Flavonoles en piel, derivados del cafeico, procianidinas, catequinas y procianidinas Melón Carotenoides (ß-caroteno, variedades de carne amarilla) Nectarina Flavonoles en piel, derivados del cafeico Níspero Flavonoides en piel, derivados del cafeico, catequinas y procianidinas Pera Polifenoles, flavonoles en piel, arbutina Plátano Polifenoles, folatos Sandía Licopeno Uva Polifenoles, resveratrol, antocianos (variedades rojas), catequinas y procianidinas, derivados del cafeico, flavonoles
Tabla 2: Distribución de sustancias fitoquímicas en frutas
b>Hortaliza b>Sustancias fitoquímicas Acelga Flavononas, carotenoides Ajo Compuestos azufrados (alliina, allicina) Alcachofa Derivados del cafeico Apio Flavononas derivadas de apigenina y luteolina Berenjena Antocianinas en piel, derivados del cafeico (clorogénico) Bróculi Glucosinatos, flavonoles (derivados de kaempferol y quercetina), derivados del sináptico, folatos, carotenoides (luteina y ß- caroteno) Cebolla Flavonoles (quercetina), compuestos azufrados Col Glucosinatos Col de Bruselas Glucosinatos, folatos Espinaca Carotenoides (luteina y ß-caroteno), flavonoles, derivados del cafeico, folatos Lechuga, escarola y endibia
Derivados del cafeico, flavonoles (sobre todo en partes externas), carotenoides (luteina y ß-caroteno) Lombarda Glucosinatos, antocianos Patata Derivados del cafeico, folatos Pimiento Carotenoides (luteina, criptoxantina y ß-caroteno), capsaicina Rábano Glucosinolatos, antocianos Tomate Licopeno, derivados del cafeico, chalconas, flavonoles (en piel) Zanahoria Carotenoides (alfa- y ß-caroteno), cumarinas, derivados del cafeico, folatos
Tabla 3: Distribución de sustancias fitoquímicas en hortalizas
Factores que influyen sobre la distribución y contenido de sustancias
fitoquímicas en alimentos
cuantitativamente. Se sabe que el calcio, el boro y el contenido en sustancias nitrogenadas del suelo tienen un efecto decisivo sobre el contenido en sustancias fenólicas antioxidantes e influir sobre su degradación por enzimas oxidativas (polifenoloxidasas) durante su posterior manipulación, conservación o procesado. El contenido en compuestos azufrados del suelo influye considerablemente sobre el contenido en glucosinolatos de las Brassicaceas y el de compuestos azufrados de los ajos y cebollas. El grado de madurez de las diferentes frutas y hortalizas también influye de forma relevante sobre la composición fitoquímica, sin que exista un patrón de comportamiento general para todos los productos. Igualmente, el grado de iluminación e irradiación de las plantas y la temperatura de cultivo ejercen también una influencia importante sobre el contenido en sustancias fitoquímicas. Por ejemplo, se ha visto que la concentración de antocianos en las manzanas, granadas y la mayoría de las frutas pigmentadas con estas sustancias fenólicas, es notablemente superior en aquellos frutos que han crecido en zonas con temperaturas nocturnas más bajas; igualmente una mayor tasa de insolación favorece la acumulación de antocianos en el producto. El grado de irradiación con luz UV puede también afectar al contenido de resveratrol en las uvas, de cumarinas en los cítricos y el apio y el de glucosinolatos en hortalizas brasicáceas. Además de estos factores de tipo agronómico, se pueden producir cambios considerables en estos constituyentes durante la conservación tras la recolección. La conservación se lleva a cabo generalmente a bajas temperaturas, a las cuales suelen inducirse las enzimas responsables de la biosíntesis de algunas sustancias fitoquímicas, sobre todo las de naturaleza fenólica. Por esta razón, durante la conservación de determinadas frutas y hortalizas, se puede producir en algunos casos un aumento en los contenidos de determinados constituyentes de interés para la salud. A veces, la conservación se lleva a cabo en condiciones específicas para disminuir la respiración y consecuentemente la actividad fisiológica del vegetal, lo que permite retrasar su maduración y ralentiza su deterioro. Esto se consigue mediante el empleo de atmósferas controladas y la técnica MAP (modified atmosphere packaging), consistente en disminuir el contenido en oxígeno y aumentar el de anhidrido carbónico en el ambiente que rodea a los productos. Estos tratamientos, que ayudan a prolongar la vida comercial de las frutas y hortalizas, también poseen marcados efectos sobre el contenido en sustancias fitoquímicas, que en algunos casos disminuyen y en otros casos aumentan, dependiendo del tipo de producto y de las condiciones empleadas. Es conocido el efecto decolorador de antocianos con la consiguiente pérdida de pigmentación que se poroduce en la fresa cuando se almacena en presencia de concentraciones elevadas de CO2. En el caso de las lechugas mínimamente procesadas, el uso de atmósferas modificadas disminuye la biosíntesis de derivados del ácido cafeico, evitando, de este modo, el desarrollo del pardeamiento inducido por el corte que se produce cuando se almacenan ensaladas cortadas. También ejercen efectos interesantes los tratamientos post-cosecha con ozono o con irradiaciones con luz UV o radiación gamma, que en la mayoría de los casos conllevan un incremento en la biosíntesis de sustancias fitoquímicas de interés en la salud. La irradiación con luz UV, por ejemplo, induce la acumulación del anticancerígeno resveratrol en la uva de mesa o para vinificación, lo que mejoraría sus propiedades protectoras de la salud.
Métodos de selección de variedades ricas en sustancias fitoquímicas
No existe una técnica universal que de una manera rápida y fiable permita seleccionar las variedades enriquecidas en estos constituyentes de interés en la salud. Los métodos a utilizar para la selección dependerán del constituyente considerado y del tipo de fruta u hortaliza que se desee evaluar. No obstante, en algunos casos es posible reconocer la
presencia de algunos componentes de interés a partir de algunas características del producto fácilmente observables. Por ejemplo, el licopeno es responsable de la coloración roja de los tomates y, por tanto, su contenido en las diferentes variedades de tomate se podría llevar a cabo de una manera relativamente sencilla midiendo su coloración mediante un fotocolorímetro. Lógicamente, éste es un modo de evaluación inespecífico, pero que puede ser utilizado en la práctica para la clasificación preliminar de variedades.
Los pigmentos antocianos son responsables de los tonos rojos, azules y violáceos característicos de muchas frutas. En la imagen, uva ' Monastrell '. El mismo criterio se podría emplear para seleccionar variedades ricas en pigmentos antociánicos. En este caso además, los distintos pigmentos muestran, en función de su estructura, diferente actividad antioxidante pero también diferente tonalidad, lo que, en una primera aproximación, puede orientar sobre el tipo de antocianos presentes. Así, tonalidades azuladas y violáceas, que se asocian generalmente a delfinidina o cianidina (ciruelas, uvas, arándanos), se podrían relacionar con productos de mayor actividad antioxidante, mientras que tonalidades más escarlata o anaranjadas, atribuibles a peonidina o pelargonidina (fresa), coincidirían con variedades con menor actividad antioxidante asociada a antocianos. No obstante, en estos casos no sólo se deben tener en consideración aspectos cualitativos, sino también cuantitativos, pues una concentración considerable de un antociano menos activo puede suponer más beneficios que una menor cantidad de una sustancia más activa. No sólo el color sino también otras características sensoriales pueden asociarse a la presencia de ciertos componentes de interés. Así, por ejemplo, se podría correlacionar el sabor y olor en ajos y cebollas con su contenido en alliina y allicina, compuestos azufrados responsables en parte de su actividad. Igualmente, la astringencia de algunas frutas puede relacionarse con la presencia en las mismas de proantocianidinas, con capacidad para complejar proteínas y metales y que posee propiedades antioxidantes. En todo caso, para la determinación precisa del tipo y cantidad de sustancias presentes será necesario recurrir a distintas técnicas de análisis químico, siendo las más habituales la cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC), que permite realizar la determinación específica de compuestos individuales en extractos vegetales, y la cromatografía gaseosa, cuando se trata de analizar componentes volátiles. Aunque este tipo de observaciones pueden ser de interés práctico para la clasificación de variedades, no deben ser utilizadas para extraer conclusiones apresuradas sobre la capacidad antioxidante y posibles propiedades benéficas de un producto, en las cuales pueden influir múltiples factores. Hay que tener en cuenta que generalmente los alimentos no contienen un único componente de interés, sino que en los mismos pueden coexistir antioxidantes de distintos grupos, entre los cuales pueden, además, establecerse procesos de sinergia (o antagonismo), que determinarán la actividad final del producto. Por ejemplo, en la fresa no sólo hay antocianos, sino también catequinas y proantocianidinas, así como ciertas cantidades de flavonoles y otros compuestos fenólicos o vitamina C, compuestos todos ellos con capacidad antioxidante.
debe citar la acción COST916, sobre constituyentes biológicamente activos de la pared celular de los vegetales y su papel en nutrición y salud, que finalizará en el año 2001, con una reunión en Tenerife, y que tiene unos objetivos complementarios con la anterior. Entre los proyectos de investigación europeos actualmente en curso se encuentra el denominado POLYBIND, que estudia las implicaciones para la salud de los antioxidantes no nutrientes de la dieta (particularmente polifenoles), centrádose sobre todo en los aspectos de biodisponilidad y cáncer de colon. Igualmente existen diversos proyectos en este campo financiados dentro del Programa Nacional de Tecnología de Alimentos gestionado por la CICYT (Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología), entre los que se encuentra el proyecto AGL2000-2014 ' Incremento de las propiedades funcionales de zumos mediante tratamientos físicos o enzimáticos y la adición de ingredientes ricos en polifenoles antioxidantes y biodisponibles ', y el ALI98-0843 ' Efecto de los tratamientos tecnológicos sobre constituyentes antioxidantes de interés nutricional en la postrecolección de frutas y hortalizas ' que se están llevando a cabo en el CEBAS (CSIC). En Estados Unidos se viene también trabajando desde hace años en las propiedades beneficiosas para la salud de las frutas y hortalizas. Los resultados de algunos de esos proyectos se pueden encontrar en la siguiente dirección WEB: http://hnrca.tufts.edu/. En
Europa, algunos Institutos como el Institute of Food Research de Norwich (Inglaterra) también disponen de una página web donde difunden los resultados de sus proyectos ( http://www.ifr.ac.uk). Asimismo, existen páginas web en las que se puede acceder a artículos de investigación sobre estos temas. Entre ellas debemos mencionar las siguientes: http://www.ifis.org y http://www.nutrition.org. Es una certeza que estas iniciativas de difusión también se llevarán a cabo en los centros de investigación españoles en los próximos años.
Referencias
- De Vos, R. ' Increased antioxidant activity of high flavonol tomatoes '. En: Nutritional Enhancement of Plant Foods in Europe (NEODIET) Meeting, Murcia, Febrero 1999.
- D'Mello, J.P.F. ' Toxic compounds from fruit and vegetables '. In Phytochemistry of Fruit and Vegetables; Tomás-Barberán, F.A., Robins, R.J., Eds.; Clarendon Press: Oxford, 1997. p. 331-351.
- Skibola, C.F.; Smith, M.T. ' Potential health impacts of excessive flavonoid intake '. Free-Radic-Biol-Med 2000, 29,375-383.
- Steinmetz, K.A.; Potter, J.D. ' Vegetables, fruit, and cancer prevention: A review '. J.Am.Diet.Assoc. 1996, 96,1027-1039.
