ENE.-ABR. Vol. 21,N.º 1

ENE.-ABR.
Vol. 21, n.º 1
2 0 1 4
Editorial
L. A. Moreno
El uso de probióticos: el difícil caso de la
enfermedad inflamatoria intestinal
G. Pérez Martínez, C. Bäuerl
Componentes bioactivos de la leche materna: el
mejor alimento funcional
E. Conde-Puertas, I. Hernández-Herrerías, M. Parra-Herrero
Influencia de la alta presión en la capacidad de
gelificación de la proteína miofibrilar de pescado
D. Cando, H.M. Moreno, B. Herranz, A.J. Borderías
Noticias
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U
VOL. 21
M
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R
I
ENERO-ABRIL 2014
O
N.º 1
Editorial
L. A. Moreno
Presidente. Instituto Danone España1
Revisiones
El uso de probióticos: el difícil caso de la enfermedad
inflamatoria intestinal
G. Pérez Martínez, C. Bäuerl
Laboratorio de Bacterias Lácticas y Probióticos. Departamento
de Biotecnología. Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos.
Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Valencia3
Componentes bioactivos de la leche materna:
el mejor alimento funcional
E. Conde-Puertas1, I. Hernández-Herrerías2, M. Parra-Herrero3
Hospital Materno-Infantil Granada. Servicio Andaluz de Salud. Granada.
2
Hospital Huércal-Overa. Servicio Andaluz de Salud. Almería.
3
Hospital Torrecárdenas. Servicio Andaluz de Salud. Almería11
1
Influencia de la alta presión en la capacidad de gelificación
de la proteína miofibrilar de pescado
D. Cando, H.M. Moreno, B. Herranz, A.J. Borderías
Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos y Nutrición (ictan).
Consejo Superior de Investigaciones Científicas (csic). Madrid
Noticias
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Alimentacion, Nutricion y Salud
Copyright © 2014 Instituto Danone
Alim. Nutri. Salud
Vol. 21, N.º 1, pp. 1, 2014
Editorial
E
l pasado 23 de julio de 2013 resulté elegido como
nuevo Presidente del Instituto Danone España, del que
formo parte de su Consejo Científico desde el año 2006.
Durante el año 2014 deberían consolidarse las nuevas líneas estratégicas que se han asumido en esta nueva etapa
y que ha propuesto el Instituto Danone Internacional. En
ellas se deberían enmarcar las futuras actividades de los
Institutos en todo el mundo. La primera está relacionada
con la alimentación y nutrición, en general, y su relación
con la salud pública. La segunda se refiere a la difusión
de los efectos beneficiosos para la salud, del yogur y las
leches fermentadas dentro del contexto de los productos
lácteos como grupo de alimentos básicos en nuestra dieta.
En ambos casos el Instituto Danone España coordinará
sus actividades con las del resto de Institutos de todo el
mundo.
En el ámbito de la línea estratégica de alimentación y
nutrición se pretende continuar con dos de las actividades
señeras del Instituto Danone España, como son la concesión del Premio a la Trayectoria Científica “Carlos Martí
Henneberg” y la Escuela de Nutrición “Francisco Grande
Covián”, que se celebra anualmente en la Universidad Menéndez Pelayo en su Campus de Santander. También se
pretende continuar con la divulgación científica de la investigación en alimentación y nutrición a través de la revista
de nuestro Instituto Alimentación, Nutrición y Salud. En
la actualidad nuestra revista se publica en formato electrónico y en acceso abierto (“open access”) para toda la
comunidad científica.
Además de consolidar las actividades existentes se pretenden reforzar y desarrollar otras. Los hábitos de alimentación de los distintos grupos de la población española
están lejos de ser los más saludables. Por otra parte, las
enfermedades crónicas relacionadas con la nutrición se en-
cuentran entre las principales causas de mortalidad y morbilidad en nuestro país. Por estas razones es necesario implementar programas de promoción de la salud que tengan
como objetivo mejorar los comportamientos relacionados
con la alimentación. Recientemente, el Instituto Danone
Internacional ha elaborado una guía que debe servir de referencia a los programas para mejorar la alimentación y
los estilos de vida relacionados con la misma. En este contexto se pretende desarrollar un programa educativo para
mejorar la alimentación de los escolares, teniendo también
en cuenta los materiales que el Instituto Danone España
elaboró hace ya unos años con esta misma finalidad. Este
programa se ofertará a distintas instituciones, con lo que se
pretende contribuir a la mejora de la alimentación de este
importante grupo de la población.
La administración sanitaria debe basar sus decisiones en
la evidencia científica y también en el análisis coste-beneficio de las intervenciones a proponer. Por ello, las intervenciones nutricionales se deben justificar también desde el
punto de vista de su rentabilidad en términos de ganancia
de salud para la población. En los últimos años cada vez
se hace un mayor énfasis en el análisis económico de la
nutrición. En los próximos meses nuestro Instituto también
debería comprometerse a abordar el análisis económico de
la nutrición en nuestro país en el contexto de la prevención
de las enfermedades crónicas relacionadas con la nutrición
y alimentación.
En el marco de la segunda línea estratégica, el Instituto
Danone Internacional ha establecido un convenio con la Sociedad Americana de Nutrición y la Sociedad de Nutrición
(británica), para la creación de lo que se ha denominado
“Yogurt in Nutrition Initiative” (YINI, http://yogurtinnutrition.com). El objetivo general de esta iniciativa es la difusión
de los efectos saludables del yogur y las leches fermentadas
en el contexto de una dieta equilibrada. En la última reu-
1
L. A. Moreno
ALIM. NUTRI. SALUD
nión de la Sociedad Americana de Nutrición (Boston, abril
2013) se celebró un simposio organizado por la misma.
Las ponencias de dicho simposio se publicarán en texto
completo en un próximo número de la revista American
Journal of Clinical Nutrition. En los próximos meses el
Instituto Danone España debería establecer iniciativas semejantes en colaboración con las principales sociedades
científicas vinculadas con la alimentación y nutrición en
nuestro país.
cluido el Internacional, nuestro futuro se presenta lleno de
proyectos ilusionantes que contribuirán a la difusión de la
información sobre alimentación y nutrición y, en definitiva,
a la mejora de la calidad de vida de los ciudadanos a través
de una buena nutrición, que es el objetivo final de nuestras
actividades. Nuestra revista Alimentación, Nutrición y Salud, seguirá siendo nuestro principal activo para difundir la
información científica a un gran número de profesionales
interesados en estos temas.
No me cabe la menor duda de que, teniendo en cuenta
la trayectoria del Instituto Danone España, la contribución
de sus miembros y las oportunidades que nos ofrece la colaboración con el resto de Institutos de todo el mundo, in-
L. A. Moreno
Presidente
Instituto Danone España
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Alimentacion, Nutricion y Salud
Copyright © 2014 Instituto Danone
Alim. Nutri. Salud
Vol. 21, N.º 1, pp. 3, 2014
El uso de probióticos: el difícil caso de la enfermedad
inflamatoria intestinal
G. Pérez Martínez, C. Bäuerl
Laboratorio de Bacterias Lácticas y Probióticos. Departamento de Biotecnología.
Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos. Consejo Superior de
Investigaciones Científicas. Valencia
RESUMEN
E
Abstract
T
ste artículo examina el estado actual de la investigación sobre probióticos, a partir del estudio del caso de la
enfermedad inflamatoria intestinal (EII). Los nuevos avances
científicos sobre la flora (microbiota) intestinal muestran que
hay una fuerte relación entre la microbiota y la salud humana. Existen evidencias científicas para la aplicación en medicina de probióticos para prevenir o tratar diversas enfermedades. Así, una mezcla comercial de bacterias probióticas
(VSL#3®) y una cepa de Escherichia coli (Nissle 1917) no
patógena mejoran la remisión de colitis ulcerosa y pouchitis.
Las últimas tecnologías genómicas han permitido el análisis del metagenoma intestinal en sanos y enfermos de EII,
identificando especies presentes sólo en sanos que podrían
actuar como probióticos, tal es el caso de Faecalibacterium
prausnitzii. Estudios en curso permitirán conocer mejor
las interacciones bacteria/huésped para poder definir tratamientos y probióticos a medida para enfermedades graves
como EII.
his work analyses the state of the art in probiotic
research, from the case study of the inflammatory bowel
disease (IBD). The new scientific advances have shown the
strong relationship between gut microbiota and human
health. There are sufficient scientific evidences for the use of
probiotics in medicine for prevention or treatment of different diseases. Hence, a commercial probiotic mix (VSL#3®)
and a non-pathogenic strain of Escherichia coli (Nissle
1917) have shown to improve remission of ulcerative colitis and pouchitis. Recent genomic technologies allowed the
analysis of the intestinal metagenome in healthy volunteers
and patients with IBD. Species only present in healthy individuals have been identified that could be used as probiotics,
such as Faecalibacterium prausnitzii. Ongoing studies will
allow a better understanding of the bacteria/host interaction
to define tailor-made treatments and probiotics for severe
diseases such as IBD.
Palabras clave: Probióticos. Microbiota intestinal. Enfermedad inflamatoria intestinal.
Key words: Probiotics. Gut microbiota. Inflammatory
bowel disease.
INTRODUCCIÓN: PROBIÓTICOS Y
MICROBIOTA INTESTINAL
La Organización Mundial de la Salud define los
probióticos como “organismos vivos que, administrados en cantidades adecuadas, confieren beneficios
para la salud del huésped” (1). El término probiótico
parece que fue utilizado por primera vez en 1965
para describir microorganismos vivos no patógenos,
como bacterias mutualistas del intestino, con efectos beneficiosos para el huésped, prevención o tratamiento de enfermedades (2). Sin embargo, en los
últimos 10-15 años su consumo se ha universalizado
gracias a su inclusión en numerosos productos lácteos
fermentados. Los probióticos se pueden proponer
como una forma natural y directa de influir sobre el
perfil de poblaciones bacterianas del intestino. La microbiota intestinal, también llamada “flora intestinal”,
se define como el conjunto de especies microbianas
3
G. Pérez Martínez y C. Bäuerl
presentes en el intestino. En los últimos años se están produciendo grandes avances que aportan una
nueva perspectiva al papel de la microbiota intestinal
en la función digestiva, de su incuestionable relación
con enfermedades gastrointestinales crónicas, pero
también con dolencias que tienen poca relación aparente con el intestino como obesidad, enfermedad
atópica, enfermedad cardiovascular, esquizofrenia o
autismo, pues se han encontrado interacciones entre
la microbiota intestinal y el sistema nervioso central
(3). Debido a este rápido avance, algunos conceptos
han evolucionado desde la última revisión sobre “Alimentos probióticos y salud intestinal” aparecida en
esta misma revista en el año 2009 (4).
Además de la función digestiva (5), las bacterias intestinales o bien sus componentes o sus metabolitos,
“señales” derivadas de ellas, mantienen la homeostasis del epitelio intestinal (6), modulan el metabolismo de la grasa (7), promueven la función nerviosa
entérica y angiogénesis (8,9), y protegen frente a
infecciones (10), inhiben patógenos por “desplazamiento” o producen sustancias antibacterianas,
como ácido láctico o las bacteriocinas (11,12). El
tracto gastrointestinal está colonizado por unos 1014
microorganismos pertenecientes a más de 1.000
especies (13,14) de tres reinos –Eukarya, Archea
y Bacteria (15)-, entre las que predominan las especies bacterianas. En los últimos años se han desarrollado potentes proyectos para el análisis del “microbioma”, esto es el genoma colectivo de las especies
microbianas que viven asociadas al ser humano,
principalmente en el hábitat intestinal (16). Cuando el microbioma se organiza (agrupa) por genomas
discretos pertenecientes a diversas especies, se denomina “metagenoma”. El metagenoma intestinal
de individuos sanos de diferentes poblaciones humanas puede agruparse en tres “enterotipos”, según
posean la microbiota significativamente enriquecida
en Ruminococcus, Bacteroides o Prevotella, siendo en todos los casos los géneros más abundantes
Bacteroides, Faecalibacterium y Bifidobacterium
(17). Posteriores trabajos han relacionado directamente los enterotipos con la dieta, concretamente el
enterotipo Bacteroides se relaciona con dietas ricas
en proteína y grasa animal y el enterotipo Prevotella con una dieta rica en carbohidratos (18). Además
de la dieta, el estado de salud condiciona la colonización del tracto gastrointestinal. Las bacterias intestinales y sus señales en el intestino tienen un papel
preeminente para la salud intestinal pues, como se
ha comentado, diversas enfermedades conllevan
cambios notables en la microbiota (3).
Para la selección de probióticos se buscan cepas
no patogénicas del contenido intestinal o de heces
de individuos sanos con alta capacidad de supervivencia en el tracto intestinal (resistencia al pH ácido, sales biliares y enzimas pancreáticos) y por su
potencial colonizador, y también es deseable que
4
ALIM. NUTRI. SALUD
produzcan compuestos antibacterianos y que compitan con otras bacterias (patógenas) por receptores
de la superficie de la mucosa. Actualmente, además,
consideran criterios de seguridad (no patogenicidad y
ausencia de resistencias a antibióticos) y otros efectos
como la estimulación del sistema inmune o el efecto
antiinflamatorio. La mayoría de los probióticos comerciales son bacterias fermentativas, principalmente de los géneros Lactobacillus y Bifidobacterium,
porque producen ácidos orgánicos de cadena corta,
como ácido acético, láctico, butírico o propiónico
que, por un lado, limitan el crecimiento de bacterias Gram-negativas y potencialmente patógenas, y
por otro estimulan el crecimiento y regeneración de
las células epiteliales intestinales (12). Dado su largo
historial de uso en alimentación se considera a estas
especies seguras, incluso en las listas más exigentes,
como la descrita por la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) de organismos para los
que se otorga el “Supuesto Cualificado de Inocuidad”
(Qualified Assumption of Safety) (19). En los últimos
años ha crecido considerablemente nuestro conocimiento sobre los beneficios para la salud de los probióticos (20), tanto en lo que concierne sus mecanismos de acción a nivel molecular, en parte gracias al
uso de sistemas modelo que no utilizan seres vivos
(21), como especialmente por los numerosos estudios clínicos controlados publicados (ver más adelante), en los que se pone de manifiesto que cuando un
probiótico ejerce un efecto positivo sobre la salud,
este depende mucho de la cepa utilizada (22).
Existen normativas y reglamentos que limitan la
publicidad y etiquetado de las Alegaciones Saludables
(Health Claims) de los alimentos en la Unión Europea (Reglamento EC1924/2006) y otros países (21).
Estas tienen como finalidad la protección del consumidor frente a publicidad engañosa. Sin embargo,
ningún probiótico obtuvo la aprobación de la EFSA,
porque los informes tenían defectos, como no haber
definido correctamente el beneficio para la salud, o
falta de caracterización detallada de sus mecanismos
de acción pero, sobre todo porque, al tratarse de alimentos o suplementos nutricionales, deberían beneficiar a la población general (individuos sanos) y no sólo
a un grupo que sufre una enfermedad. En contraposición, numerosos ensayos clínicos han demostrado su
efecto beneficioso en terapia o prevención de diversas
enfermedades, por lo que organismos científicos independientes se han reunido con el fin de recoger toda
la información disponible y establecer si es posible la
utilización de (ciertos) probióticos según los más estrictos criterios de evidencia científica. Puesto que los
ensayos realizados no son iguales en todos los casos,
partiendo de las directrices de la “Medicina Basada en
la Evidencia” (23), se les ha dado una puntuación “A,
B o C”, que va desde “A”, extremadamente recomendable si las evidencias se basan en meta-análisis
de ensayos aleatorizados con placebo de doble o triple
ciego, sin apenas evidencias en contra, a “C”, como
Vol. 21, N.º 1, 2014
El uso de probióticos: el difícil caso de la enfermedad inflamatoria intestinal
recomendación favorable no concluyente, si está
respaldada por estudios comparativos en los que hay
casos y controles suficientes (pero sin estudios clínicos
de intervención). Cada uno de estos niveles de puntuación puede dividirse en 1 y 2. Bajo estas premisas
se han publicado las recomendaciones de uso (terapia
o prevención de una enfermedad) de probióticos y su
correspondiente nivel de evidencia científica. Las más
recientes son: la confeccionada en el seminario sobre probióticos, celebrado en la universidad de Yale
(EE. UU.) en 2011 (24), la publicada por un grupo
de trabajo sobre probióticos de la Organización Mundial de Gastroenterología, más completa que incluye
el sector de población (25), y también hay listados
menos exhaustivos pero en los que se hace referencia incluso a dosis recomendadas (26). Estos análisis
coinciden en que existe una sólida evidencia para recomendar el uso de probióticos, entre otros, para el
tratamiento y prevención de la diarrea infantil causada por rotavirus y por tratamiento con antibióticos,
la diarrea del viajero, el estreñimiento, la atenuación
de los efectos laterales y reinfección de Helicobacter
pylori en niños, así como en la remisión y mantenimiento de colitis ulcerosa (CU) o pouchitis (tras tratamiento quirúrgico de CU) (ver más adelante) (24-28).
También hay evidencias de su efecto beneficioso en
la prevención de desórdenes inmunológicos, como la
enfermedad atópica (29) o para mejorar síntomas de
la rinitis alérgica (30).
¿QUÉ ES LA INFLAMACIÓN?
Con el fin de comprender las enfermedades intestinales inflamatorias crónicas que luego se describen,
es importante saber cuál es el fundamento biológico de la inflamación. La inflamación es la respuesta biológica a una lesión física o a la presencia de
estímulos dañinos y que servirá para reparar tejidos
dañados y para combatir patógenos. Tras un estímulo inflamatorio en cualquier tejido, los macrófagos,
células dendríticas y también las células epiteliales
secretan citoquinas y quimioquinas en el lugar de
la inflamación, que provocarán la atracción de leucocitos. En los sitios de inflamación, los leucocitos
secretarán más mediadores inflamatorios, como las
especies reactivas con oxígeno (ROS), enzimas como
proteasas de la matriz y citoquinas. Algunos de estos
mediadores también amplificarán la señal inflamatoria. Lógicamente la respuesta inflamatoria está muy
bien controlada de forma que se autolimita para no
extenderse provocando excesivo daño al organismo.
Esto lo gestiona el organismo mediante diferentes
mecanismos, que incluyen la secreción de citoquinas
antiinflamatorias y la activación de células reguladoras (31,32). Pero, cuando los mecanismos de autorregulación o de feed-back negativo no funcionan
correctamente se da un proceso de inflamación patológica. Se ha demostrado que componentes de los
alimentos como antioxidantes, vitaminas, flavonoides vegetales, ácidos grasos ω-3 de cadena larga,
pre- y probióticos, poseen un efecto protector frente
a condiciones inflamatorias crónicas. Estos beneficios incluyen el mantenimiento de la barrera intestinal, modulación de la función de las células inmunitarias (por ej. manteniendo el equilibrio Th1/Th2)
y la disminución de la producción de mediadores
inflamatorios, al tiempo que aumentan la respuesta
antiinflamatoria. Los mencionados componentes de
la dieta han demostrado tener efectos beneficiosos
sobre diversas enfermedades de tipo inflamatorio,
como la enfermedad celiaca, la enfermedad inflamatoria intestinal (EII), asma, psoriasis, aterosclerosis,
artritis reumatoide y la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (31).
ENFERMEDAD INFLAMATORIA
INTESTINAL (EII)
La enfermedad inflamatoria intestinal (EII) comprende la colitis ulcerosa (CU), que se manifiesta
como inflamación crónica con ulceración del colon, y
la enfermedad de Crohn (EC), que afecta a zonas más
extensas del intestino. En esta revisión se incluyen
también datos sobre pouchitis, un modo de inflamación que ocurre tras la solución quirúrgica en enfermos de CU cuando no responden al tratamiento con
medicamentos. Se trata de dos desórdenes inmunológicos crónicos, con periodos muy activos (relapsos),
que están directamente relacionados con el desarrollo
socio-económico y que afectan cada vez con más frecuencia a los países que progresivamente adoptan el
modo de vida “occidental” (33). Hoy en día se postula
que la EII es consecuencia de la interacción anómala
del sistema inmune del individuo (huésped) con la microbiota comensal y otros agentes del lumen en individuos genéticamente susceptibles (34), al tiempo que
factores ambientales también influyen sobre su inicio.
Así, se ha probado que la EII depende de cuatro factores para su desarrollo: el ambiente, la microbiota, el
sistema inmune y la genética. Estos se regulan entre
sí de muy diversas maneras y de forma cruzada (35).
La mayor incidencia de EII en regiones nórdicas respecto a meridionales, tanto en Europa como en Norte
América, sugiere que uno de los factores ambientales está relacionado con la exposición solar o la falta
de vitamina D (36). Basándonos en que en modelos
de inflamación de colon en ratón esta no ocurre en
ausencia de microbiota intestinal, y otras manifestaciones y síntomas tanto de la CU como de la EC, es
posible que ambas manifiesten una notable disfunción
en el sistema que hace a la mucosa insensible a los
organismos intestinales comensales (tolerancia inmu-
5
G. Pérez Martínez y C. Bäuerl
nológica) (37). El aumento de su prevalencia en países
que han adoptado el estilo de vida occidental, subraya
la importancia de la microbiota intestinal, pues existe
una fuerte correlación entre la dieta occidental (alto
contenido en carbohidratos y grasa) con una menor
diversidad bacteriana y un sesgo hacia el enterotipo
vinculado a Bacteroides (38). La genética parece tener un papel importante en la patogénesis de la EII, ya
que se han identificado numerosas variantes genéticas
ligadas a la EII, algunas de estas son comunes y otras
específicas de la CU o EC (39,40). La mutación del
gen conocido como CARD15 fue uno de los primeros factores que se asociaron a la EC. Este gen es
responsable de la síntesis de la proteína NOD2 cuya
función es el reconocimiento de componentes de la
superficie bacteriana (muramil dipéptido), y con ello,
la activación de la principal ruta inflamatoria celular
(NF-κB) (41,42). Estas alteraciones de NOD2 podrían
impedir discernir la flora patógena de la comensal, lo
que explicaría por qué en EII la flora comensal induce
respuesta inflamatoria (43). Además, tanto en la CU
como en la EC está activada la respuesta inmune innata y la adaptativa, hay un gran número de macrófagos
y células dendríticas en la lámina propia de la mucosa
intestinal que aumentarán la expresión de citoquinas
y quimioquinas pro-inflamatorias de tipo Th1 y Th17
en EC, y de tipo Th2 en CU (44).
MICROBIOTA INTESTINAL ALTERADA EN
EII
Manichanh y cols. (45) describen de forma didáctica los últimos métodos de secuenciación masiva utilizados en la investigación del metagenoma intestinal
pero, sobre todo, sintetizan muy bien la caracterización de la microbiota intestinal de pacientes con
EII en diversos estudios, entre los que se incluyen
trabajos con gemelos univitelinos. En términos microbiológicos, la EII se caracteriza porque en ningún
caso se ha encontrado un patógeno específico responsable, aunque existe un marcado desequilibrio de
las poblaciones bacterianas (disbiosis). Una característica común es la menor diversidad de especies. En
estudios con gemelos univitelinos, la disminución en
diversidad encontrada en los enfermos con CU también afecta a sus gemelos sanos, lo que sugiere una
causa heredable, algo que no ocurre en EC. A pesar
de ello, la diversidad reducida puede ser un carácter
secundario, pues también se ha encontrado en casos de diarrea por colitis infecciosa, y no se puede
determinar si se debe a los medicamentos que habitualmente se utilizan en esto pacientes (como mesalazina, azatioprina, esteroides y antibióticos). De
forma que los cambios más notables en la microbiota
se manifiestan en forma de la mencionada disbiosis,
pues aumentan las bacterias dañinas o potencialmen-
6
ALIM. NUTRI. SALUD
te dañinas, al tiempo que hay una marcada disminución de las bacterias potencialmente beneficiosas.
En general incrementan las poblaciones proteobacterias, aunque con diferencias: en CU son diversas
cepas de E. coli y Desulfovibrio, mientras que en
EC se ha caracterizado una nueva variante de E. coli
adhesiva-invasiva (AIEC) en Crohn de intestino delgado. En CU también se ha descrito el incremento
de especies de Fusobacterium que tienen marcado
efecto tóxico por la liberación de sulfitos. En cuanto
a la disminución de bacterias potencialmente beneficiosas, la especie Faecalibacterium prausnitzii, a
la que se atribuye efecto antiinflamatorio (46) está
siempre marcadamente reducida o ausente. En caso
de CU, también se reducen las poblaciones de Bacteroidetes, debido al descenso de la familia Prevotellaceae, mientras que en EC disminuyen los Firmicutes,
por la disminución de Faecalibacterium y también
por la reducción del género Roseburia, del phylum
Firmicutes, familia Lachnospiraceae, típico de la
microbiota humana sana.
La pouchitis también se asocia a una marcada disbiosis que conlleva el incremento de Proteobacteria
(enterobacterias y E. coli) y disminución de Bacteroides y Firmicutes (particularmente F. prausnitzii).
En resumen, cuando se habla de EII no se trata de
procesos infecciosos trasmisibles, sino que son enfermedades que muestran una relación anormal entre
la microbiota y el huésped, con un marcado factor
de susceptibilidad genética. Manichanh y cols. (45)
proponen que existen diferentes grupos bacterianos
patógenos y también comensales que se verán implicados en la inducción de cascadas inmuno-inflamatorias que llevan a la destrucción del tejido en EII.
Ciertos géneros bacterianos de bacterias residentes
simbiontes ancestrales en el intestino humano contribuyen notablemente a la homeostasis inmunológica
de la mucosa, es decir, que inducen rutas inmuno-reguladoras que mitigan las respuestas inmuno-inflamatorias (6). Por tanto, el origen del desequilibrio
encontrado en EII, podría provenir de una hipotética
composición microbiana anormal, con ausencia de
bacterias que promueven la homeostasis. El uso masivo de antibióticos durante la infancia podría ser una
de las causas, ya que se sabe que aumenta el riesgo
de EII, y que estaría relacionado con la reducción en
la diversidad bacteriana.
EFECTO DE LOS PROBIÓTICOS EN
ESTUDIOS CLÍNICOS CON EII
Estos estudios sobre la microbiota intestinal en
enfermos de EII llevan a proponer que la readministración de las bacterias que mantienen la homeostasis de la mucosa intestinal y que están ausentes en
Vol. 21, N.º 1, 2014
El uso de probióticos: el difícil caso de la enfermedad inflamatoria intestinal
enfermos, será una vía más que prometedora para
el desarrollo de probióticos. De hecho, ya se han
realizado experimentos en modelos de inflamación
de colon aguda en ratón que muestran una notable
recuperación de la colitis tras la administración de
Faecalibacterium prausnitzii (47), pero hasta que
se pueda aplicar a humanos deberán hacerse numerosos ensayos. Sin embargo, con anterioridad a los
estudios de microbiota, se habían realizado ensayos
clínicos con probióticos en enfermos de EII. Gran
parte de la investigación clínica con probióticos en
la que se utilizaron voluntarios con EII ha sido publicada entre los años 2000 y 2005, y desde entonces
ha habido pocas publicaciones, posiblemente debido
al reglamento de la UE que rige el uso de atributos
para la salud (health claims) en etiquetado y publicidad de alimentos y suplementos nutricionales (EU
1924/2006) y que, como mencionamos anteriormente, considera su utilización exclusivamente para
la población sana (21).
Hay pocos estudios bien diseñados, aleatorizados,
con placebo y doble ciego que describan el uso eficaz
de probióticos para el mantenimiento de la remisión
en la EC y, los que existen, no han logrado probar
ningún beneficio o mejora ni siquiera combinados
con corticosteroides (48). El caso de CU es diferente. Puesto que se ha visto que en algunos casos la
EII está asociada a un aumento de Lactobacillus y
Bifidobacterium (49), algunos autores desaconsejan
el uso de probióticos de estos géneros. No obstante,
no hay datos experimentales que los relacione con la
enfermedad. En la tabla I se muestran diversos probióticos que han mostrado algún efecto beneficioso
a través de estudios con placebo y doble ciego, y con
numerosos voluntarios que aportan suficiente potencia a estos estudios. Aunque algunos probióticos
no dieron resultados positivos, se detectó una mejora significativa en varios ensayos clínicos con voluntarios utilizando la mezcla probiótica VSL#3 que
contiene 8 especies bacterianas (Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus
delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus plantarum, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium
infantis, Bifidobacterium longum y Streptococcus
thermophilus). Este producto alarga significativamente el tiempo entre relapsos en casos de CU leve
y moderada (19,50) y el mismo efecto se ha determinado con Lactobacillus rhamnosus GG (51). Sin
embargo, el primer probiótico que demostró un efecto notable en caso de la CU fue una cepa de Eschericia coli no patógena (E. coli Nissle 1917) (51). Saccharomyces boulardii, un probiótico clásico, induce
la remisión en pacientes con CU (17 de 24), aunque
se ensayó en un número limitado de pacientes (52).
Hay autores que desaconsejan el uso de levaduras
en el caso de individuos immunodeprimidos por el
riesgo de generar fungemia (53). La Organización
Mundial de Gastroenterología recomienda el uso de
la mezcla VSL#3 y E. coli Nissle 1917 para la remi-
sión de CU y de pouchitis para los que existe nivel de
evidencia 1b (25).
Aunque fisiopatológicamente no esté relacionada con EII, el síndrome de colon irritable es una
enfermedad prevalente con gran incidencia social
que también tiene un origen inflamatorio múltiple.
Diversos probióticos han mostrado mejoras en sus
síntomas, normalmente cepas de Bifidobacterium
infantis (35624), Bifidobacterium animalis subsp
lactis (DN-173 010) (en formato de yogur), Lactobacillus acidophilus SDC 2012, 2013, Lactobacillus
rhamnosus GG, Lactobacillus rhamnosus LC705,
Bifidobacterium breve Bb99, Propionibacterium
freudenreichii ssp shermanii, Bifidobacterium longum 101, Lactococcus lactis 103, Streptococcus
thermophilus 104 (25,26). Para este uso médico,
sin embargo, el nivel de evidencia científica es ligeramente menor (nivel 1b a 2b) (25).
CONCLUSIONES
La investigación ha avanzado los últimos años a
una velocidad hasta ahora desconocida y, gracias a
la aplicación de las tecnologías de secuenciación y
análisis de datos masivos, se ha puesto de manifiesto
el importantísimo papel de la microbiota intestinal en
el mantenimiento de la salud. La legislación vigente
trata de defender al consumidor de la publicidad y
comercialización indiscriminada de alimentos (incluidos los posibles probióticos) con dudosos beneficios
para la salud del individuo normal y sano. Sin embargo, ha quedado bien demostrado con abundantes
y sólidos estudios clínicos que los probióticos pueden mejorar los resultados clínicos de infecciones
de diarrea aguda, diarrea asociada a antibióticos,
enterocolitis necrotizante, colon irritable, pouchitis y
posiblemente CU, si bien, aún falta por demostrar
con datos experimentales que los probióticos puedan remodelar la microbiota (en casos de tendencia
a enfermedad) para hacerla más robusta y elástica,
como forma de intervención o prevención. Este trabajo versa en torno al difícil caso de la enfermedad
intestinal inflamatoria (EII), en realidad, una familia
de procesos crónicos de difícil curación y en cuyo
origen intervienen factores ambientales, genéticos,
inmunológicos y especialmente microbianos. La
microbiota de EII manifiesta una marcada disbiosis,
con aumento de especies dañinas y disminución de
otras potencialmente beneficiosas. Una de ellas es
la bacteria Faecalibacterium prausnitzii que una
vez caracterizada se ha ensayado en ratón con éxito
como posible probiótico. Sin embargo, con anterioridad se habían ensayado cepas de diferentes especies. Aunque no se ha podido demostrar el efecto
beneficioso de los probióticos para la enfermedad de
Crohn (EC), en el caso de la colitis ulcerosa (CU), se
7
G. Pérez Martínez y C. Bäuerl
ALIM. NUTRI. SALUD
Tabla I
Listado de efectos beneficiosos descritos para diversos probióticos en caso de CU y pouchitis
Efecto
Probiótico
Referencia
Reducción significativa del relapso
en el grupo tratado con probiótico, cuando se evalúa el tiempo de
remisión
VSL#3
Se extiende el tiempo entre relapsos, pero no su incidencia
Lactobacillus rhamnosus GG
(51)
Menor número de relapsos en
el grupo tratado con probióticos
junto con tratamiento estándar,
cuando se evalúa el mantenimiento de remisión
Leche fermentada con
Bifidobacterium breve,
Bifidobacterium bifidum y
Lactobacillus acidophilus
(54)
Mejora de coeficientes de enfermedad y mayor remisión en el
grupo que toma probiótico junto
a su tratamiento con balsalazida o
mesalamina
VSL#3
(54)
Reducción significativa de ocurrencia de pouchitis en el grupo
VSL#3
tratado con probióticos, cuando se
evalúa profilaxis
(55)
El probiótico mantiene la remisión con el mismo efecto que la
mesalamina
(19,50)
E. coli Nissle 1917
(51,56)
La ingesta del producto probiótico
induce mejoras significativas en
Leche fermentada con
el índice de actividad clínica y de
Bifidobacterium bifidum y
histología, cuando se evalúa induc- Lactobacillus acidophilus 1
ción de remisión
(52)
En pacientes con CU suave a
moderada, el grupo tratado con
probióticos alcanza remisión proporcionalmente antes y tiene un
índice de actividad de la enfermedad significativamente superior
con reducción de síntomas
(55)
VSL#3
tiene un altísimo grado de evidencias que permiten
recomendar probióticos como E. coli Nissle 1917 y
la mezcla VSL#3 para mantener la remisión y para
la prevención de pouchitis. Sin embargo se requieren más estudios que permitan comprender la interacción entre las bacterias intestinales y el huésped,
especialmente en el huésped genéticamente susceptible, para definir estrategias y probióticos a medida
para cada individuo●
8
CORRESPONDENCIA:
Gaspar Pérez Martínez
Laboratorio de Bacterias Lácticas y Probióticos
Departamento de Biotecnología
Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos
Consejo Superior de Investigaciones Científicas
Avda. Agustín Escardino, 7
46980 Paterna (Valencia)
e-mail: [email protected]
Vol. 21, N.º 1, 2014
El uso de probióticos: el difícil caso de la enfermedad inflamatoria intestinal
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Alimentacion, Nutricion y Salud
Copyright © 2014 Instituto Danone
Alim. Nutri. Salud
Vol. 21, N.º 1, pp. 11, 2014
Componentes bioactivos de la leche materna: el mejor
alimento funcional
E. Conde-Puertas1, I. Hernández-Herrerías2, M. Parra-Herrero3
Hospital Materno-Infantil Granada. Servicio Andaluz de Salud. Granada.
Hospital Huércal-Overa. Servicio Andaluz de Salud. Almería.
3
Hospital Torrecárdenas. Servicio Andaluz de Salud. Almería
1
2
RESUMEN
E
Abstract
T
l presente trabajo describe la presencia y propiedades de una gran variedad de componentes con actividad biológica presentes en la leche materna, los cuales ejercen una
influencia decisiva no sólo durante el periodo de lactancia
sino también en la salud a largo plazo. Estos componentes
afectan a diferentes procesos biológicos, interviniendo en el
óptimo desarrollo físico e intelectual del niño, así como en la
disminución de la incidencia de enfermedades futuras. Con
este objetivo, se realizó una revisión bibliográfica sobre estos
compuestos bioactivos de diversa naturaleza descubiertos en
los últimos años en la leche humana, gracias a los cuales
la leche materna actuaría como el mejor de los alimentos
funcionales.
his paper describes the presence and properties of
a variety of biologically active constituents present in breast
milk, which exert a decisive influence not only during lactation but also in the long-term health, since they affect different biological processes. They intervene in the optimal
physical and intellectual development of the child and reduce the incidence of future illness. With this aim we carried out a literature review on these bioactive compounds
of different nature, discovered in breast milk in recent years,
through which breast milk can be considered the best of
functional foods.
Palabras clave: Leche humana. Componentes bioactivos. Péptidos bioactivos. Ácidos grasos poliinsaturados
(AGPI). Oligosacáridos. Probióticos.
Key words: Human milk. Bioactive components. Bioactive peptides. Polyunsaturated fatty acids (PUFA). Olygosacharides. Probiotics.
INTRODUCCIÓN
La Organización Mundial de la Salud y diversas sociedades científicas pediátricas señalan a la lactancia
materna exclusiva como la alimentación ideal desde
el nacimiento hasta los 6 meses de edad (1-3).
La alimentación durante los primeros meses de
vida tiene una influencia decisiva no sólo durante ese
periodo, sino también para la salud a largo plazo,
pudiendo jugar un papel clave en el óptimo desarrollo físico e intelectual del niño, así como en la dis-
minución de la incidencia de enfermedades futuras
(1,3-5).
La leche humana no es sólo un alimento, es un
fluido vivo y cambiante que aporta la energía y nutrientes esenciales para el crecimiento y desarrollo,
con la capacidad de adaptarse a los diferentes requerimientos del niño a lo largo del tiempo (modificando
su composición y volumen), facilitando de esta manera su adaptación a la vida extrauterina (3). Pero
además, contiene toda una serie de componentes
bioactivos o funcionales, de naturaleza muy distinta, que afectan a los procesos fisiológicos y que, en
11
E. Conde-Puertas ET AL.
consecuencia, influyen en la salud del individuo. Este
tipo de compuestos será clave en la modulación de
distintas rutas metabólicas, de la respuesta inflamatoria e inmune (4-6).
En ocasiones, la actividad biológica aparece tras
la modificación de un componente predecesor. Además, muchos de los efectos atribuidos a la lactancia
materna resultan de la acción sinérgica de diversas
sustancias diferentes (2).
La mayoría de los estudios muestran que hay considerables diferencias entre los niños amamantados y
los que reciben leche de fórmula, incluso cuando la
composición de las fórmulas infantiles ha cambiado
en las últimas décadas para asimilar sus componentes
a los de la leche humana (4). Los patrones de crecimiento, estado nutricional, prevalencia de infecciones
y microbiota intestinal de los niños amamantados son
diferentes (3). La mayoría de estudios encuentran además ventajas a largo plazo, con efectos positivos que
pueden tener una gran repercusión por su frecuencia
en la sociedad actual, como a nivel de prevención de
la obesidad o enfermedad cardiovascular (1,3).
Precisamente, las diferencias entre los niños alimentados con fórmula y los alimentados con leche
humana se pueden atribuir, al menos en parte, a
estos compuestos con actividad biológica que, en
general, no están en las leches de fórmula o se encuentran en una concentración distinta a la existente
en la leche materna (2).
Actualmente se siguen identificando nuevos componentes de la leche humana y, gracias a las técnicas
analíticas y novedosas herramientas biotecnológicas
que se están desarrollando, se podrán ir determinando la mayoría de sus constituyentes y sus posibles
mecanismos de acción.
OBJETIVO
El objetivo del presente trabajo ha sido describir
la presencia y distintas propiedades de los compuestos bioactivos descubiertos en los últimos años en la
leche humana, debido a su gran relevancia para la
salud del individuo tanto a corto como largo plazo.
METODOLOGÍA
Revisión de bibliografía sobre componentes bioactivos presentes en la leche humana en las bases de
datos PubMed, Scopus y Tripdatabase con las palabras clave: human milk, bioactive components,
bioactive peptides, lactoferrin, LC-PUFA, DHA,
12
ALIM. NUTRI. SALUD
polyamines, nucleotides, olygosacharides, probiotics y con un límite temporal de 15 años.
RESULTADOS
La tabla I muestra los principales componentes
con actividad biológica presentes en la leche humana, de diversa naturaleza, entre los que encontramos
desde proteínas, lípidos y glúcidos a otros componentes como poliaminas, nucleótidos, hormonas,
factores del crecimiento e incluso bacterias encontradas de forma natural en la leche materna con un
papel clave como probióticos.
Proteínas, péptidos y aminoácidos de
la leche materna
Además de las principales proteínas de la leche,
pequeñas cantidades de otras proteínas menores
y péptidos son constituyentes naturales de la leche humana con actividad hormonal, enzimática u
otras funciones biológicas. Muchas de ellas ejercen
funciones como facilitar la digestión o absorción de
nutrientes, desarrollo del intestino, maduración del
sistema inmune y protección frente a patógenos (6).
Proteínas séricas como la lactoferrina, lactoperoxidasa, lisozima e inmunoglobulinas son consideradas proteínas antimicrobianas (4,7,8).
La lactoferrina es una proteína del suero que se
encuentra en cantidades elevadas en el calostro y,
aunque luego desciende, su presencia sigue siendo
constante a lo largo de toda la lactancia, siendo su
concentración hasta diez veces mayor que la existente en la leche de vaca (9). Posee diversas funciones
fisiológicas para el organismo de gran importancia,
por lo que se ha incorporado a las fórmulas para lactantes (2). Juega un papel clave en relación al hierro
en el intestino, favoreciendo su absorción (3,4,10).
Interviene en el sistema de defensa primario frente
a patógenos bacterianos, pues posee actividad antimicrobiana, antiviral y antiinflamatoria. Además,
ejerce otras funciones biológicas: actúa como factor
de crecimiento y proliferación de la mucosa intestinal
y ejerce una función inmunomoduladora y anticarcinogénica (2,7,10).
Otro de los componentes que ha cobrado interés
en los últimos años es la taurina, el aminoácido libre
más abundante en el cerebro humano durante el periodo fetal y primeros meses de vida. Posee una gran
capacidad osmorreguladora, por lo que podría proteger al sistema nervioso de efectos adversos debidos a
la hipo o hiperosmolaridad. Su aporte exógeno en la
dieta a través de la lactancia materna es imprescindi-
Vol. 21, N.º 1, 2014
Componentes bioactivos de la leche materna: el mejor alimento funcional
Tabla I
Compuestos bioactivos de la leche materna y sus principales funciones biológicas
Proteínas y
péptidos
Lípidos
Glúcidos
Otros
Caseínas
Transporte minerales (2,7,8)
Precursor péptidos bioactivos (6,11)
Glicomacropéptido
Antiviral, factor bifidogénico, precursor de péptidos bioactivos (2,6)
Lactoferrina
Absorción hierro (3,4,10)
Actividad antimicrobiana e inmunomoduladora (2,10)
Antioxidante. Anticarcinogénica (2,10)
Lisozima
Actividad antimicrobiana (4,7)
Inmunoglobulinas
Protección inmunológica (2,7)
Lactoalbúmina alfa
Síntesis de lactosa, transporte de calcio, anticarcinogénica (2)
Otras enzimas
Actividad antioxidante (2)
AGPI-CL: DHA y
AA*
Desarrollo función visual y cognitiva (3,5,14,15)
Oligosacáridos
Prebióticos (18,19,23)
Antiinfecciosos (18,22,24)
Poliaminas
Maduración y desarrollo epitelio intestinal (2,13)
Prevención alergias alimentarias (2,13)
Nucleótidos y
nucleósidos
Inmunomodulación (25,26)
Desarrollo y funcionamiento epitelio intestinal (2,3,26)
Metabolismo lipídico (2,26)
Hormonas y factores
del crecimiento
Regulación de distintas funciones (2,3,31-33)
Probióticos
Colonización intestinal (2,29)
Protección frente a infecciones (28,29)
Desarrollo sistema inmune (2)
Desarrollo cognitivo (2)
*AGPI-CL: ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga; DHA: ácido docosahexaenoico; AA: ácido araquidónico.
ble, ya que el recién nacido no es capaz de sintetizar
suficiente taurina. La leche de vaca, a diferencia de la
materna, presenta una concentración prácticamente
nula de este aminoácido, por lo que es necesaria la
suplementación de las leches para evitar un estado
carencial (3).
Las proteínas de la leche son actualmente la principal fuente de una gran variedad de péptidos bioactivos beneficiosos para la salud. En los últimos años
se ha puesto de manifiesto la existencia de gran variedad de estos péptidos procedentes de las proteínas de la leche, liberados como consecuencia de la
hidrólisis producida por las enzimas digestivas y que
actúan de forma positiva a muchos niveles (2,7,11).
Prácticamente todas las proteínas mayoritarias de la
leche materna son capaces de liberar péptidos bioactivos tras la digestión gastrointestinal (6,12). La caseína parece ser la mayor fuente de estos péptidos,
pero las proteínas del suero también contienen fragmentos con actividad biológica (6,11). Una vez producidos, estos péptidos bioactivos pueden actuar en
el cuerpo como componentes reguladores con una
actividad similar a la de una hormona (10). Pueden
dividirse en las siguientes categorías basándose en
sus efectos fisiológicos sobre el organismo:
—Péptidos con efectos sobre el sistema cardiovascular: antihipertensivos y antitrombóticos, como
las casoquininas, albutensina, caseinglicopéptido-k y
casoplatelinas (6,7,10,12).
—Péptidos con función opioide: caseomorfinas.
Actúan como moduladores exógenos de la motilidad,
permeabilidad y liberación de hormonas a nivel gastrointestinal, favoreciendo la digestión del lactante y
ejerciendo un papel beneficioso para las diarreas en
esta etapa (6,7). Por otro lado, debido a la mayor
permeabilidad de la mucosa intestinal, estos péptidos
podrían alcanzar la circulación sistémica y llegar al
cerebro donde modulan el comportamiento social y
emocional. Regulan la ingesta y producen un efecto
sedante y analgésico, que se ha relacionado con la
tranquilidad y el sueño profundo que caracteriza a los
niños cuando son amamantados (2,10,11).
13
E. Conde-Puertas ET AL.
—Caseín-fosfopéptidos: son producidos tras la
digestión de la caseína y favorecen la absorción de
calcio intestinal por su capacidad de secuestrar el calcio y otros minerales, actuando como biotransportadores (4,7,8).
—Péptidos con actividad antimicrobiana, citomoduladora e inmunomoduladora: algunos péptidos pueden contribuir a la defensa frente a patógenos, actuando directamente como antimicrobianos
o bien modulando el sistema inmune (7). Este efecto parece estar en parte relacionado con la carga
neta positiva de estos péptidos, que producen la
formación de canales iónicos en la membrana de
los microorganismos, alterando su permeabilidad y
provocando la muerte celular. Entre ellos destaca el
glicocromapéptido humano, casocidina y lactoferricinas (derivadas de la lactoferrina) (2,6).
—Péptidos reguladores gastrointestinales: al
comienzo de la lactancia y en las primeras semanas
tras el parto, la leche humana también contiene
cantidades significativas de péptidos que regulan la
función gastrointestinal, participando en su maduración y crecimiento. Entre ellos se encuentra la
gastrina, péptido intestinal vasoactivo, bombesina,
péptido inhibidor gástrico, neurotensina y péptido
YY (2).
Poliaminas
Son una familia de compuestos nitrogenados, cuyas principales funciones se encuentran relacionadas
con la maduración y desarrollo del epitelio intestinal
y su sistema inmune, desempeñando funciones relacionadas con la diferenciación celular y la proliferación. Además, ejercen un papel preventivo sobre las
alergias alimentarias. Aunque las células puedan sintetizarlas, la dieta parece ser una fuente fundamental, ya que la capacidad de síntesis no es suficiente
para satisfacer los requerimientos totales, como sería
el caso del tracto gastrointestinal. En los neonatos,
esta necesidad la cubre la leche materna, donde se
detectan en cantidades elevadas, mientras que en
las leches de fórmula su contenido es alrededor de
10 veces menor (2,13).
Ácidos grasos poliinsaturados de
cadena larga (AGPI-CL)
Entre los lípidos destacan los AGPI-CL, principalmente el ácido araquidónico (AA) y docosahexaenoico (DHA). Son componentes estructurales de las
membranas celulares, participando en su permeabilidad, fluidez y elasticidad. AA y DHA son los principales AGPI-CL que se encuentran en las membranas del cerebro y, particularmente el DHA, es un
14
ALIM. NUTRI. SALUD
componente esencial de la membrana neuronal y de
los fotorreceptores de la retina, siendo por ello fundamental para el desarrollo neurológico y agudeza
visual (14,15).
Los estudios sobre los beneficios de los AGPICL en la función visual, el desarrollo cognitivo, la
función inmunitaria y el crecimiento de los RN a
término y prematuros son muy numerosos. Los
lactantes alimentados con leche humana tienen
una agudeza visual y un desarrollo intelectual superior al de los lactantes alimentados con fórmula
convencional (3,5).
La biodisponibilidad fetal es mediante transferencia materna vía placentaria en el último trimestre de
gestación. Después del nacimiento, el neonato obtiene este ácido graso de la leche materna (16,17),
siendo fundamental para el recién nacido su aporte,
ya que la capacidad de síntesis endógena es limitada. Por ello, se consideraría como esencial en etapas
tempranas de la vida, más importante aún en el caso
de prematuros (2,14).
Oligosacáridos
Dentro de la fracción glucídica de la leche se encuentran los oligosacáridos, un componente importante objeto de numerosas investigaciones en los últimos años por sus beneficios para el lactante. Los
más de 130 oligosacáridos distintos que se han ido
descubriendo en los últimos años en la leche materna presentan características únicas en cuanto a sus
diversos tipos, cantidades y funcionalidades (18,20).
Actúan como prebióticos y antiinfecciosos, además
de ejercer una función de maduración del sistema
nervioso central por ser fuente de ácido siálico y galactosa, esenciales para el desarrollo cerebral y cognitivo del lactante (2,18,21).
Su efecto prebiótico se debe a que realizan un papel fisiológico similar a la fibra soluble de la dieta.
Son mínimamente hidrolizados en el tracto gastrointestinal del niño y la fracción no digerida en la leche
materna sirve como sustrato alimentario, estimulando el crecimiento de flora intestinal beneficiosa (bifidobacterias y lactobacilos), colaborando en la prevención de infecciones bacterianas y en el desarrollo
del sistema inmune del lactante (18,19,23).
Su papel antiinfeccioso se debe a que actúan
como receptores competitivos sobre la superficie
celular del huésped, previniendo la adherencia de
determinados patógenos externos a las células de la
mucosa intestinal, constituyendo de esta manera un
mecanismo de defensa adicional. En consecuencia,
pueden ser los responsables de que las tasas de diarrea, enfermedades respiratorias y otitis medias sean
inferiores en los niños lactantes (7,18,22,24).
Vol. 21, N.º 1, 2014
Componentes bioactivos de la leche materna: el mejor alimento funcional
Nucleótidos
materna intramamaria era estéril, aún a pesar de la
inexistencia de evidencia científica que lo avalara.
Desempeñan un papel esencial en la colonización
del intestino, reflejando la microbiota intestinal del
lactante la existente en la leche materna (2,29).
La mayor relevancia de este componente presente en la leche materna radica en que presenta efectos beneficiosos sobre el desarrollo de la microbiota
intestinal bifidogénica, sobre la inmunidad humoral y
celular y en las lipoproteínas plasmáticas, además de
facilitar la maduración intestinal (3,25-27).
Las células utilizan gran cantidad de nucleótidos,
especialmente en condiciones de crecimiento. Pueden sintetizarlos de forma endógena, pero el aporte
exógeno a través de la dieta puede resultar esencial
cuando esta vía es insuficiente para cubrir las necesidades del organismo, como sucede en etapas de
rápido crecimiento, prematuridad o crecimiento intrauterino retardado (2). Los tejidos de proliferación
rápida, como el intestino, médula ósea o sistema
inmunológico, no son capaces de satisfacer las necesidades celulares de nucleótidos exclusivamente a
través de la síntesis de novo. Por ello, en la primera
infancia podrían considerarse nutrientes semiesenciales o condicionalmente esenciales (27). De hecho,
en los primeros meses de vida, la leche humana representa la única fuente de nucleótidos para el recién nacido. Es relativamente rica en nucleótidos
en comparación con otras leches como la de vaca,
encontrándose la mayor concentración en el calostro. Actualmente han sido por ello introducidos en
las leches de fórmula infantiles, intentando imitar su
concentración en la leche materna (2).
La renovación del epitelio del intestino es un proceso que requiere la presencia de nucleótidos. Además de favorecer la renovación del epitelio intestinal, reducen la duración de la diarrea, disminuyen el
estreñimiento y regurgitaciones y tienen un efecto
beneficioso sobre la flora intestinal (2).
Son elementos necesarios para la correcta función
del sistema inmune, destacando entre sus funciones
la maduración, activación y proliferación de linfocitos, potenciación de la actividad de las células natural killer, estimulación de la función fagocítica, modulación de la respuesta de hipersensibilidad cutánea
retardada y mayor resistencia a infecciones bacterianas y fúngicas. Afectan a la capacidad de síntesis de
inmunoglobulinas y dan lugar a una mayor producción de diferentes factores que modulan la respuesta
inmune, como citoquinas (26).
Bacterias mutualistas y probióticas
Recientemente se ha demostrado la presencia
de bacterias probióticas en la leche humana, siendo la leche materna la principal fuente de bacterias
comensales para el intestino del lactante en crecimiento (28). Se trata de un hallazgo relevante ya que
tradicionalmente se había considerado que la leche
Esto podría explicar, en parte, las diferencias entre
la microbiota intestinal de los niños que son amamantados respecto a los que reciben alimentación
artificial (2).
En cuanto al origen de estas bacterias encontradas
en la leche humana es objeto de controversia. Los
estudios recientes sugieren que al menos una parte
sustancial de las bacterias comensales existentes en
la leche materna podrían proceder de la microbiota
intestinal de la madre y accederían al epitelio de la
glándula mamaria a través de una ruta interna, una
supuesta ruta enteromamaria (2). Así, la modulación
de la microbiota intestinal materna durante el embarazo y lactancia podría tener un efecto directo en
la salud infantil. Estas bacterias intestinales son uno
de los estímulos más importantes para el desarrollo del tejido linfoide asociado a la mucosa intestinal,
pudiendo promover procesos antiinfecciosos y antialérgicos. Ejercen un papel clave en la reducción de
la incidencia y gravedad de las infecciones del recién
nacido y niño lactante (28,29).
Entre las bacterias aisladas en la leche humana
normalmente aparecen especies que se incluyen
habitualmente entre las potencialmente probióticas,
como diferentes cepas de Lactobacillus y Bifidobacterium (2,29). El principal mecanismo utilizado
por estas bacterias probióticas para inhibir la capacidad infectiva de los posibles patógenos es probablemente su capacidad para competir con las bacterias
enterotoxigénicas por los nutrientes, impidiendo su
crecimiento, así como por su capacidad de adhesión a los receptores de unión del epitelio intestinal.
Es el principio de exclusión competitiva por el que
estas bacterias no patógenas se imponen sobre las
patógenas al competir por el mismo nicho ecológico
(28).
Hormonas y factores del
crecimiento
Numerosas hormonas y factores del crecimiento
están presentes en la leche humana, con concentraciones en general mayores en las primeras etapas
(calostro) que en la leche madura. Estas hormonas
podrían desempeñar un importante papel en la función endocrinológica necesaria para la nutrición, crecimiento y desarrollo adecuados del niño hasta que
su organismo posee un sistema endocrino maduro
(2,3). De esta manera, la glándula mamaria tomaría el relevo a la placenta como fuente de hormonas
y factores del crecimiento para el neonato en estas
15
E. Conde-Puertas ET AL.
etapas tempranas de la vida. Entre las hormonas
identificadas en la leche materna a las que se asigna
un importante rol en esta etapa están las hormonas
involucradas en la regulación del balance energético,
ingesta de alimentos y metabolismo, como leptina,
grelina y adiponectina (31). Se ha hipotetizado que
las diferencias en la composición corporal entre los
niños amamantados y los alimentados con biberón
podría deberse a una diferente respuesta endocrina
a la alimentación o a sustancias bioactivas presentes
en la leche materna que podrían influenciar la respuesta del niño al consumo de energía y a su metabolismo. Varios estudios apoyan el papel protector
de la alimentación al pecho cuando se compara con
la alimentación con fórmula en el riesgo de sobrepeso a largo plazo (5). Dentro de estas hormonas, la
leptina funciona como hormona anoxerígena. Los
niños amamantados poseen mayores niveles de leptina sérica con respecto a los alimentados con fórmula. Su ingesta a través de la leche materna, junto
a la ghrelina y adiponectina podría proporcionar una
cierta protección frente a una ganancia excesiva de
peso, protegiéndolos del sobrepeso y obesidad en
etapas posteriores de la vida, a diferencia de los alimentados con fórmulas (2,31).
En cuanto a los factores del crecimiento presentes en la leche humana, representan una de las mayores diferencias existentes en la actualidad entre
la leche materna y la artificial. Encontramos factor
de crecimiento epidérmico, factores del crecimiento
similares a la insulina tipo I y II, factores de transformación del crecimiento α y β y factor del crecimiento neuronal (2,32). Poseen un amplio rango de
efectos fisiológicos sobre el tracto intestinal, sistema
vascular, sistema nervioso y endocrino (33). Entre
sus funciones más destacadas, contribuyen junto a
otros componentes mencionados anteriormente a
la maduración y mantenimiento del intestino, pero
en este caso actúan a través de receptores específicos en la superficie celular. Actualmente, se ha valorado incluso la posibilidad de utilizar estos factores
del crecimiento en el tratamiento de enfermedades
intestinales como el Crohn o la celiaquía, por sus
importantes funciones (2).
CONCLUSIONES
Gracias a toda esta amplia gama de componentes
presentes en la leche materna con actividad biológica, esta podría ser considerada como el mejor de
los alimentos funcionales. Sus propiedades únicas
hacen que sea el alimento ideal para el recién nacido
y lactante, adaptado a sus necesidades especiales de
crecimiento y desarrollo, y jugando un papel clave en
su salud a corto y largo plazo●
16
ALIM. NUTRI. SALUD
CORRESPONDENCIA:
Esther Conde Puertas
Hospital Materno-Infantil Virgen de las Nieves
Servicio Andaluz de Salud
Calle Ribera del Beiro, s/n
18014 Granada
e-mail: [email protected]
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17
1136-4815/14/18-24
Alimentacion, Nutricion y Salud
Copyright © 2014 Instituto Danone
Alim. Nutri. Salud
Vol. 21, N.º 1, pp. 18, 2014
Influencia de la alta presión en la capacidad de
gelificación de la proteína miofibrilar de pescado
D. Cando, H.M. Moreno, B. Herranz, A.J. Borderías
Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos y Nutrición (ICTAN). Consejo
Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Madrid
RESUMEN
L
as proteínas miofibrilares del músculo de pescado
poseen una alta capacidad de gelificación. Por este motivo,
el músculo de pescado de algunas especies, y especialmente
el surimi que es un concentrado de dichas proteínas, resulta
ser una excelente materia prima para la obtención de geles
y la elaboración de productos reestructurados. Sin embargo,
existe un gran interés industrial en el aprovechamiento de
músculo procedente de subproductos de la industria pesquera o de especies de bajo valor comercial, que no siempre
tienen propiedades gelificantes apropiadas. Normalmente,
en estos casos se incorporan almidón y otros auxiliares de
la gelificación que aportan calorías al producto. Por ello se
considera fundamental la búsqueda de métodos tecnológicos que mejoren el proceso de gelificación de proteínas miofibrilares de funcionalidad reducida, de tal forma que sirvan
de materia prima en la elaboración de productos reestructurados de pescado, evitando el uso de procedimientos que
aporten calorías al producto.
La alta presión sería una de las tecnologías emergentes más prometedoras a fin de aumentar la posibilidad de
gelificación, debido a que se ha demostrado que modifica
la estructura de las proteínas y potencia su funcionalidad
facilitando el proceso de gelificación. Además, una ventaja
esencial de esta tecnología es que conserva casi intactas las
propiedades organolépticas y el valor nutricional del producto tratado.
Palabras clave: Alta presión. Pescado. Proteínas miofibrilares. Gelificación.
INTRODUCCIÓN
El consumo de pescado y derivados de la pesca
es de gran importancia a nivel nacional. Según un
estudio realizado por la Agencia Española de Sani-
18
Abstract
F
ish muscle myofibrillar proteins possess considerable
gel forming ability. For that reason, fish muscle of some
species —and especially surimi, which is a protein concentrate— is an excellent raw material for the preparation of
fish gels and restructured products. However, the industry
has considerable interest in making use of fish by-products
and fish species of scant commercial value, which do not
always possess appropriate gel-forming properties. In these
cases, starches and other coadjuvants are normally added
to improve the gel-forming process while augmenting the
caloric value of the product. It is therefore extremely important to develop technological methods that improve the
gel-forming capacity of low-functionality fish muscle proteins for use as raw materials to manufacture restructured
products without raising their calorie content.
One of the most promising emerging technologies to assist gel formation is high isostatic pressure, which modifies
the protein structure and enhances the gel-forming process.
A major advantage of this technology is that the sensory
properties and nutritional value of the product are not affected.
Key words: High pressure. Fish. Myofibrillar protein. Gel
formation.
dad y Alimentación (Agencia Española de Seguridad Alimentaria y Nutrición) en 2011, el consumo
de productos del mar por persona y por día fue de
89,19 gramos, lo que supone el 15 % del consumo
total de productos de origen animal. Dentro de esta
categoría, los productos del mar procesados ocupa-
Influencia de la alta presión en la capacidad de gelificación
de la proteína miofibrilar de pescado
Vol. 21, N.º 1, 2014
ron el tercer puesto representando un 16 % del total
(Fig. 1). De ellos, el 89 % corresponde a conservas
de pescado, el 7 % a productos reestructurados derivados de surimi y el 4 % restante a otros productos
como huevas, salazones, precocinados, etc.
él dependerá su capacidad de gelificación (1). Esta
capacidad gelificante es la base del desarrollo de los
productos reestructurados, ya que de ella dependen
las características organolépticas del producto elaborado, sobre todo la textura.
A pesar del alto consumo de pescado en España,
este se ve cada vez más mermado por el incremento
de su valor económico y la disminución del poder
adquisitivo del consumidor. Por este motivo, el aprovechamiento de especies de bajo valor comercial o
procedentes de las capturas incidentales, así como
de subproductos generados como consecuencia del
procesado de pescado, resulta de gran importancia.
Además, la alta demanda de pescado, tanto a nivel
nacional como a nivel mundial, hace que muchas
especies se encuentren en riesgo de agotamiento
debido a la sobreexplotación. Por este motivo, interesa potenciar el consumo de especies de bajo valor
comercial que, a menudo, requieren de una manipulación previa, como puede ser la extracción de su
músculo y la posterior reestructuración mediante la
adición de ingredientes y la aplicación de diversos
procesos, a fin de obtener productos de adecuado
valor nutricional que posibilite su aceptación entre
los consumidores.
El surimi se obtiene principalmente de especies
abundantes y/o de bajo valor comercial. Consiste en
un concentrado de proteínas miofibrilares, habitualmente en estado congelado, estabilizadas mediante
crioprotectores, que han sido extraídas de músculo
recuperado mecánicamente, lavado y refinado (2).
También se puede emplear como materia prima el
músculo picado de cualquier especie, normalmente
de bajo valor comercial, o el músculo picado constituido por subproductos musculares provenientes
del fileteado de especies comerciales o a partir de
especies difíciles de filetear. En la figura 2 se muestra
un diagrama de flujo del proceso de obtención de
surimi.
En general, los productos reestructurados tienen
una buena aceptación por parte de los consumidores
españoles, aunque para un sector de la población
aún siguen siendo desconocidos. La mayoría de estos productos se elaboran en base a la gelificación
de las proteínas miofibrilares de pescado que provienen, bien de surimi, bien de músculo picado de
pescado. Dichas proteínas se caracterizan por su
capacidad gelificante. En función del procesado, de
tratamientos previos o de la propia naturaleza del
músculo del que se extraen dichas proteínas, su grado de funcionalidad, entendido como el conjunto de
propiedades fisicoquímicas que afectan su comportamiento durante su procesamiento, almacenamiento
o consumo en un sistema alimentario, variará y de
Pescados grasos
Pescados magros
Otros pescados
Crustáceos
Gasterópodos
Moluscos bivalvos
En las últimas décadas, el empleo de alta presión
hidrostática en el procesado de alimentos ha sido desarrollado extensamente, potencialmente dirigido a
satisfacer los nuevos requerimientos de los consumidores occidentales, ya que las nuevas formas de vida
en la mayoría de los países desarrollados han producido un profundo cambio en los hábitos alimentarios
de los consumidores (3), demandando el desarrollo
de nuevos productos como son los alimentos mínimamente procesados (4). Una gran ventaja de esta
tecnología es que podrían aplicarse temperaturas
más suaves y/o durante menos tiempo en la pasteurización, conservando de este modo los atributos
Conservas
16 %
18 %
1%
La gelificación de las proteínas miofibrilares se
puede llevar a cabo por medio de varias técnicas,
como son: la aplicación de temperatura, la gelificación en frío empleando determinados coadyuvantes
tecnológicos, o la aplicación de altas presiones, o
mediante la combinación de varios de estos procesos.
Derivados de surimi
7%
Otros
4%
7%
8%
4%
46 %
89 %
Fig. 1. Proporciones del consumo de distintos tipos de productos del mar y derivados. Fuente: Encuesta Nacional de la Ingesta Dietética (ENIDE) realizada por la AESAN (2011).
19
D. CANDO ET AL.
ALIM. NUTRI. SALUD
emplea poco debido a que es una tecnología más
costosa que la térmica en razón del precio de los
equipos (11).
Recepción y clasificación
de pescado fresco
Eviscerado/descabezado
ALTA PRESIÓN HIDROSTÁTICA
Fileteado/picado
Lavado/tamizado
Refinado/estrujado
Eliminación de agua
Mezclado
Crioprotectores
Congelación
Almacenamiento congelado
Fig. 2. Diagrama de flujo de la obtención de surimi.
sensoriales y nutricionales de los productos. En el
caso que nos ocupa de gelificación de proteínas, con
la aplicación de altas presiones se pueden desarrollar
geles con diversos tipos de textura. Actualmente, la
alta presión hidrostática se emplea a nivel industrial
principalmente para la pasterización de productos
de alto valor comercial como zumos, guacamole, jamón, ostras, etc.
El uso potencial de altas presiones para la obtención de productos reestructurados, tanto de carne
como de pescado, se basa en la posibilidad de gelificación de las proteínas miofibrilares y ha sido demostrado en numerosos estudios (5-9).
La aplicación de la alta presión a surimi o músculo picado de pescado, cuya proteína previamente
se ha solubilizado mediante la mezcla con sal, afecta a las interacciones moleculares lo que conduce a
la desnaturalización, agregación y/o gelificación de
las mismas (1), con lo que se van a obtener geles
de características muy diferentes. Además, permite
la formación de geles de forma más rápida que en
la gelificación por asentamiento (geles suwari), pudiendo incluso mejorar la capacidad de formar geles
inducidos térmicamente (10). Por lo tanto, la alta
presión resulta una alternativa potencial con muchas
posibilidades para la elaboración de productos reestructurados de pescado (2), pero actualmente se
20
La presión hidrostática se transmite por medio
de agua en un contenedor con paredes reforzadas.
Al hacerse de este modo, es isostática, es decir, es
idéntica en todos los puntos del volumen sometido
a presión y además se transmite de forma instantánea. Estas características hacen que, al no existir
un gradiente de presión, el producto presurizado no
sufra deformaciones en el momento de aplicación
del tratamiento y el grado de compresión del mismo
dependa de su grado de compresibilidad. Al ser habitualmente el agua el fluido transmisor de presión,
suele denominarse alta presión hidrostática, tecnología conocida por sus siglas en inglés como HHP
(high hydrostatic pressure). La unidad internacional de presión es el pascal (Pa) que corresponde a
una fuerza de 1 N/m2. Dado que en las aplicaciones
industriales se emplean presiones muy altas, como
unidad de medida se emplea el Mega-pascal (MPa =
106 Pa).
El proceso de aplicación de altas presiones en la
industria alimentaria es relativamente sencillo y consiste en someter a un alimento a alta presión hidrostática en un rango que puede ir desde 100 MPa a
800 MPa. Actualmente existen varias empresas que
ofrecen equipos adecuados y adaptados a las necesidades de la industria alimentaria (Fig. 3).
GELIFICACIÓN DE PROTEÍNAS
Un gel suele definirse como una fase intermedia
entre un sólido y un líquido, obtenido por entrecruzamiento de polímeros mediante enlaces covalentes
o no covalentes, para formar una red capaz de atrapar las moléculas de agua y otras sustancias. Así, los
geles están caracterizados por una predominancia de
líquido y una matriz continua de material interconectado (la red de proteína en este caso) que lo mantiene
en su seno (12).
De las proteínas musculares, la miosina es considerada la principal responsable de la capacidad de
gelificación y de la capacidad de retención de agua
(2). La mayor parte de los geles proteicos elaborados a partir de proteínas miofibrilares, se obtienen
mediante el calentamiento de dicha proteína previamente solubilizada, a una temperatura de alrededor
de 80 °C. La formación de un gel implica un número
Influencia de la alta presión en la capacidad de gelificación
de la proteína miofibrilar de pescado
Vol. 21, N.º 1, 2014
CARGA DE PRODUCTO
LLENADO DE VASIJA
Producto
no procesado
Baja presión
PRESURIZACIÓN
DESCARGA DE PRODUCTO
Producto
procesado
Depósito agua
Alta
presión
Alta
presión
Fig. 3. Esquema de funcionamiento de una unidad de HHP (33).
consecutivo de reacciones: primero las moléculas de
proteína se desnaturalizan, desplegándose y exponiendo un número crítico de grupos funcionales que
permitirán la constitución de la red tridimensional
(12). En una segunda fase las moléculas desnaturalizadas se agregan en partículas aproximadamente
esféricas o alargadas, y finalmente estas partículas
forman una red espacial rellena del resto de los componentes como son el agua y otros elementos. Los
cuatro tipos de enlaces principales que tienen lugar
en el proceso de gelificación son: puentes de hidrógeno, enlaces iónicos, interacciones hidrofóbicas y
enlaces covalentes (2). Todas estas reacciones de interacción entre componentes y formación de enlaces
ocurren de forma simultánea. Termodinámicamente
la desnaturalización de las proteínas es un proceso
reversible, aunque en la mayoría de los casos la proteína tiende a producir un gel estabilizado por enlaces intermoleculares, evitando el re-plegamiento a
proteína nativa (13).
La proteína, al desdoblarse cambia de estructura
secundaria, pasando de α-hélice, más compacta,
a estructura en β-lámina. La estructura en β-lámina deja expuestos grupos reactivos, como grupos
sulfhidrilo (-SH) que son más susceptibles a la oxidación y forman puentes disulfuro (S-S), contribuyendo
de manera más eficaz a la formación de la red (14).
Por otra parte, un factor importante a tener en
cuenta en la gelificación del músculo de pescado es
que sus proteínas miofibrilares poseen la capacidad
de gelificar tras un periodo de incubación o asentamiento a baja temperatura (0-40 °C) debido a la presencia de transglutaminasa endógena en el músculo.
El gel que se obtiene como consecuencia de dicho
proceso se denomina gel suwari. La transglutaminasa endógena es una enzima presente de forma
natural en el músculo de pescado, que forma enlaces covalentes entre grupos ε-amino de la lisina y los
grupos γ-carboxiamida de la glutamina, confiriendo
mayor fuerza al gel formado. Gracias a la presencia de esta enzima, resulta posible la gelificación sin
la aplicación de calor tras un tiempo de incubación
en condiciones favorables para la enzima. Al aplicar
temperaturas de 70-80 °C, tras el periodo de asentamiento, se generan geles particularmente fuertes
dado que a los enlaces formados durante el periodo de asentamiento se suman los de tipo covalente
como consecuencia del tratamiento térmico (2).
QUÍMICA DE LA GELIFICACIÓN PROTEICA
INDUCIDA POR ALTA PRESIÓN
El uso de alta presión para inducir la gelificación
de proteínas en alimentos empezó a despertar interés en los años 80 (15). Esta tecnología puede ser
usada para crear nuevos productos de carne o pescado o crear análogos de productos existentes, en los
cuales el color, sabor y valor nutricional se ven menos afectados que con la aplicación de temperaturas
cercanas a los 80 °C (16).
Como se ha dicho en el apartado anterior, el proceso de gelificación de las proteínas miofibrilares se
produce por lo general por inducción térmica, pero
la desnaturalización puede producirse, de igual forma, con la aplicación de presión. El límite de los valores necesarios de temperatura-presión para desnaturalizar una proteína se muestra en la figura 4 (13).
La desnaturalización proteica bajo presión es un
fenómeno complejo que depende de varios factores
como la estructura y flexibilidad de la proteína, rango
de presión empleado, temperatura, pH o la fuerza
iónica (1). Respecto al nivel de presión adecuado,
Macfarlane y McKenzie (17) concluyeron que la presurización a 100-150 MPa y baja temperatura, induce desnaturalización de las proteínas miofibrilares,
21
D. CANDO ET AL.
ALIM. NUTRI. SALUD
Presión (MPa)
400
Desnaturalizada
∆G > 0
300
Nativa
∆G > 0
200
100
0
0
10
20
30
40
Temperatura (ºC)
Fig. 4. Límite típico de presión-temperatura de desnaturalización para las proteínas. Fuente: Adaptado de Lanier (13).
favoreciendo así su solubilización y desplegamiento,
procesos que son necesarios como primer paso de
la gelificación.
Existen varias explicaciones sobre el proceso por
el cual se produce la desnaturalización proteica por
presión. Una de las teorías mantiene que las proteínas son flexibles y se comprimen cuando están sometidas a alta presión, produciéndose una reducción
global del volumen, afectando a enlaces no covalentes, especialmente enlaces hidrófobos e interacciones electrostáticas (18). De esta forma, la presión
induce cambios morfológicos y bioquímicos de los
filamentos de miosina (19), además de la despolimerización de actina y miosina, y promueve la solubilización de las proteínas miofibrilares, por lo que se
pueden esperar cambios evidentes en las propiedades de gelificación de estas tras la presurización (16).
Por otra parte, se considera que la presión produce
la desnaturalización proteica por un efecto en cascada. Inicialmente se verían afectadas las interacciones
hidrofóbicas que estabilizan la estructura nativa de
la proteína. La presión causaría una apertura de la
estructura, permitiendo que los grupos hidrofóbicos
queden expuestos al ambiente acuoso. Como resultado de la desestabilización de la proteína inducida
por presión, el volumen decrece debido a la diferencia de potencial alrededor de los grupos cargados,
por lo que se produce una estructuración del agua
alrededor de los grupos polares expuestos y la unión
de estos grupos a través de puentes de hidrógeno.
Después de la liberación de presión, las interacciones
hidrofóbicas intermoleculares darían lugar a la formación de una estructura de gel, siempre y cuando
la concentración de proteína fuese suficiente (20). En
este sentido, Refaee y cols. (21) constataron que la
presurización produce una compresión con determinados puntos de expansión localizada produciendo
cavidades que se llenan de agua, lo que lleva a la hidratación del interior y desnaturalización. El cambio
de volumen bajo presión favorece la disociación de
interacciones iónicas debilitando la estructura terciaria de las proteínas.
22
APLICACIÓN PRÁCTICA DE LA
GELIFICACIÓN INDUCIDA POR ALTA
PRESIÓN A PARTIR DE MÚSCULO DE
PESCADO
Respecto a la aplicación práctica de esta tecnología en músculos de pescado, numerosos estudios
han corroborado las ventajas que ofrece el empleo
de la presión per se, así como tratamiento previo
a la aplicación de un tratamiento térmico, para la
elaboración de geles (5,9,22,23).
Para elaborar geles a partir de músculo de pescado empleando altas presiones se procede, en primer
lugar, a la solubilización de las proteínas miofibrilares adicionando sal (NaCl) y amasando y, a continuación, se incorporan el resto de los ingredientes
según el caso. Después se le da la forma deseada y se
aplica el tratamiento de alta presión. Posteriormente, de manera opcional, se puede proceder a la aplicación de un tratamiento térmico (75-90 °C) durante
un tiempo dado dependiendo del tipo de gel que se
quiere obtener.
En relación con el mecanismo de gelificación de
pescado por alta presión (200-300 MPa), Carlez y
cols. (24), PerezMateos y cols. (9) y Chapleau y cols.
(25), mostraron que se veía favorecida la formación
de enlaces hidrófobos. A su vez, Angsupanich y cols.
(26) constataron que la aplicación de la alta presión
da lugar a estructuras que contienen enlaces de hidrógeno estabilizados con enlaces disulfuro. De esta
forma, el tipo y el número de enlaces formados hace
que la red tridimensional que constituye el gel presente unas determinadas propiedades reológicas y estas
a su vez determinarán las características de textura
del gel obtenido (2). Debido a esto, uno de los parámetros estudiados para determinar cómo afecta la
presión a las características del gel obtenido se basa
en determinar sus propiedades mecánicas. En este
sentido, Nagashima y cols. (27) observaron un considerable incremento en la resistencia a la rotura de geles obtenidos a partir de calamar, elaborados por presurización (> 400 MPa) a baja temperatura (< 40 °C).
Por su parte, PerezMateos y cols. (9) observaron que
parámetros tales como la resistencia a la deformación
y a la rotura, la cohesividad y la elasticidad de los
geles de músculo de bacaladilla (Micromesistius poutassou), eran significativamente más elevados cuando
se aplicaba alta presión que al aplicar únicamente un
tratamiento térmico. En el caso de surimi de abadejo
de Alaska (Theragra chalcograma), la aplicación de
presiones de 300 MPa, dio lugar a geles con mayor
fuerza de gel y más translucidos comparándolos con
los geles inducidos únicamente por calor (28).
Por otra parte, la combinación del tratamiento de
alta presión y tratamiento térmico da lugar a geles
de características diferentes, variando estas según el
Influencia de la alta presión en la capacidad de gelificación
de la proteína miofibrilar de pescado
Vol. 21, N.º 1, 2014
tiempo de aplicación y nivel de presión-temperatura
(29). Como se puede observar en la figura 5, la aplicación de una temperatura de 50 °C tras la aplicación de alta presión (200 MPa) en músculo de tilapia
(Oreochromis niloticus) da lugar a geles con mayor
fuerza comparándolos con aquellos a los que solo se
les aplica temperatura o presión (23). Este hecho fue
también mencionado por Lanier (30) en su revisión
bibliográfica de estudios relacionados con la gelificación de surimi tratadas por alta presión hidrostática.
En este estudio se constata que se obtenían geles
con mayor fuerza de gel, cuando se aplicaba presión
(30 MPa durante 30 minutos) y posteriormente se dejaba un tiempo de incubación de dos horas a 25 °C,
independientemente de si tras este tratamiento el gel
era tratado térmicamente o no (90 °C), en comparación con geles calentados directamente tras el tratamiento de presión. En este estudio queda patente que
la combinación de tiempo e intensidad de los tratamientos son parámetros críticos para la obtención de
las características deseadas en un gel.
Breaking strain (mm)
Breaking force (g)
Hay que tener en cuenta que el tratamiento dado
también afecta a otras características de los geles
como puede ser el color, que es una de las características fundamentales de un alimento. Concretamente,
en pescado y/o geles de músculo de pescado tratados
por presión, no se han observado cambios drásticos
en el color a presiones inferiores a 200 MPa (31).
1000
800
400
b
b
600
c
d
e
200
0
10
8
6
b
b
b
a
c
4
d
0
a
5000
b
b
4000
3000
2000
c
d
1000
0
control
S
P
Por otra parte, dado que las proteínas miofibrilares no se encuentran aisladas, sino que interaccionan
con una serie de componentes del músculo de pescado o del surimi, como enzimas, azúcares, proteínas
sarcoplasmáticas, etc., que de algún modo interfieren en la gelificación, también todos estos componentes deben ser considerados en el proceso de gelificación por presión. Esos factores constituyen una
importante línea de investigación, debido a que no se
terminan de conocer con exactitud los mecanismos
implicados en la formación de enlaces y cómo interaccionan entre sí todos los componentes.
CONCLUSIÓN
Parece evidente que la alta presión es capaz de
inducir varios cambios estructurales en la proteína
miofibrilar de pescado, y que estos cambios son dependientes de la combinación de los tratamientos de
presión-temperatura, las magnitudes y la duración de
los mismos.
Por otra parte, el empleo de altas presiones supone
un avance tecnológico importante a la hora de conseguir geles sin necesidad de aplicar tratamiento térmico
alguno, lo que permite obtener geles con características sensoriales más naturales especialmente con vistas a su consumo en crudo o después de tratamientos
como ahumado, vinagreta, etc. Igualmente estos geles
“crudos” pueden ser calentados en orden a obtener
características sensoriales mejoradas respecto a los
que únicamente han sido inducidos térmicamente.
Además, el empleo de altas presiones podría resultar una herramienta muy importante en la obtención de productos bajos en calorías, al poder mejorar
la funcionalidad de proteínas miofibrilares con poca
capacidad de gelificación, evitando así el uso de almidón y otros auxiliares de la gelificación que aporten
calorías al producto.
2
6000
Gel strength (gmm)
a
Morrissey y cols. (32) confirmaron que al elaborar
geles por inducción de alta presión (200-400 MPa)
a partir de músculo de merluza del Pacífico (Merluccius sp.), estos eran más translucidos que los geles
tratados únicamente con calor. En general, se puede
decir que el color es un parámetro que se ve afectado
en cierta medida por la presión, dependiendo de la
intensidad y tiempo de tratamiento.
d
S-P
P-S
P/S
Control: 90 ºC/20 min, S: 50 ºC/20 min, P: 200 MPa/60 min,
P-S: 200 MPa 60 min + 50 ºC/60 min, P/S: 200 MPa a 50 ºC/60 min
Fig. 5. Cambios en la capacidad de gelificación de proteínas
de músculo de tilapia inducida por presión. Fuente: Hwang y
cols. (23).
AGRADECIMIENTOS
Trabajo soportado por el Ministerio de Economía
y competitividad bajo el Proyecto AGL 2011-24693
y la Beca FPI BES-2012-053420●
23
D. CANDO ET AL.
CORRESPONDENCIA:
A. Javier Borderías
Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos y
Nutrición (ICTAN)
Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
C/ José Antonio Novais, 10
28040 Madrid
e-mail: [email protected]
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Copyright © 2014 Instituto Danone
N
O
Alim. Nutri. Salud
Vol. 21, N.º 1, pp. 25, 2014
T
I
C
I
A
S
El pasado 28 de enero, festividad de
santo Tomás de Aquino, fue nombrada
Doctora Honoris Causa, por la Universidad de Alicante, Consuelo López Nomdedeu, miembro del Instituto Danone.
Recibió el nombramiento de manos del
Rector Magnífico de la Universidad de
Alicante Dr. D. Manuel Palomar Sanz.
La nueva doctora agradeció la distinción otorgada y pronunció un discurso
sobre su trayectoria profesional en el
mundo de la nutrición, desde sus inicios
en el programa EDALNU, auspiciado
por UNICEF, FAO y OMS, y en el Ministerio de Sanidad hasta su definitiva
ubicación como docente en la Escuela
Nacional de Sanidad del Instituto de Salud Carlos III, donde permanece actualmente en calidad de profesora emérita.
25