Las moléculas digeridas de los alimentos se absorben en la pared superior del intestino delgado, atraviesan la mucosa y pasan a la sangre, la cual los distribuye a otras partes del cuerpo para almacenarlas o modificarlas químicamente. Lo anterior varía dependiendo del nutriente (Crespo, 2002).
Los carotenoides no son sintetizados por los humanos por lo que es necesario ingerirlos a través de la dieta. La absorción de carotenoides se lleva a cabo por las células de la mucosa intestinal y por medio de difusión pasiva principalmente es que estos compuesto son adquiridos en el duodeno (Rock, 1997).
Para hacer una aproximación de la fracción de carotenoides provenientes del maíz y sus productos nixtamalizados que es absorbida en el cuerpo, se utilizó el modelo celular caco 2 simulando una digestión en las muestras.
Para realizar el bioensayo se tomo el maíz que presentó durante el estudio mayor concentración de xantófilas y carotenos, resultando ser el maíz amarillo (Tabla 4.3). Se pretendió comparar los bioensayos de maíz amarillo con los del maíz blanco mayormente utilizado por la industria, sin embargo no se detectó absorción intracelular de carotenoides en el maíz blanco por lo que no fue posible la comparación.
Fue necesario conocer la dosis correspondiente para realizar la simulación de biodisponibilidad, por lo que primero se corrieron ensayos para grano y tostitos. Esta última muestra fue la que mayormente se vio afectada por el proceso de nixtamalización, por lo que se asumió que si en ella se presentaba absorción intracelular, las demás muestras nixtamalizadas tendrían un comportamiento similar. Los resultados para el contenido y absorción de carotenoides por células caco 2 se muestras en las Figuras 4.6 y 4.7.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Grano Tostitos C ont eni do de l u te ína y z eax ant in a (u m o le s /1. 2x 106 c é lu la s ) Luteína Zeaxantina
39 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Grano Tostitos A b so rc ió n d e l u te ín a y z eaxan ti n a ( % ) Luteína Zeaxantina
Figura 4.7 Porcentaje deabsorción de luteína y zeaxantina obtenidos de grano y tostitos por
células Caco-2.
Se puede observar que el contenido de carotenoides fue mayor en la muestra de grano entero y que solo luteína y zeaxantína se detectaron a nivel intracelular para ambas muestras. Estas xantófilas fueron las que mostraron mayor estabilidad en el proceso de nixtamalización, al presentarse en mayor cantidad con respecto a los demás carotenoides analizados. El perfil de carotenoides mostró que en el grano entero tuvo la mayor proporción (Tabla 4.3), por lo que el resultado obtenido era esperado. Además, se ha establecido una preferente absorción de las xantófilas respecto a los carotenoides debido a su polaridad. Por otro lado, cabe señalar que el contenido de carotenoides en los tejidos, refleja directamente la cantidad consumida (Rock et al, 1997).
En cuanto al porcentaje de absorción de carotenoides, se puede observar que fue mucho mayor en las muestras de tostitos. Los carotenoides se solubilizan en glóbulos lipídicos desde el alimento. Es un proceso mecánico y enzimático en el que la masticación y la acción de las secreciones gástricas permiten liberar los carotenoides e incorporarlos en pequeñas gotas de grasa. En esta etapa, un mayor grado de procesado del alimento, y la cantidad de grasa co-ingerida con éste aumentan la solubilización de carotenoides. El aceite presente en los tostitos ~24%, pudo ayudar a la formación de micelas de carotenoides facilitando su transferencia hacia la pared intestinal y la membrana de los enterocitos para su captación y subsecuentemente su absorción (Garret et al, 2000).
De acuerdo con Rock (1997) existen componentes en el alimento que interrumpen la formación de micelas o interfieren el contacto de éstas con las células de la mucosa intestinal, lo cual trae un efecto adverso en la absorción de carotenoides. El autor menciona a la fibra soluble, en especial a la pectina. La naturaleza de la matriz del alimento es un factor de suma importancia a considerar, si ésta es rica en fibra, la disponibilidad final de carotenoides se reduce. El grano entero es una fuente rica en fibra, pudiendo dar una explicación a la baja eficiencia de absorción de carotenoides presentada.
Al ver que sí se presentaba una absorción intracelular por parte de las células caco 2 en muestras de tostitos, se llevó a cabo la comparación de todas las muestras. El grano de maíz entero tuvo mayor absorción de luteína y zeaxantina comparado con las muestras nixtamalizadas. Entre masa y tortilla no se presentaron diferencia significativa entre sí para las dos xantófilas absorbidas (p>0.05) (Figura 4.8).
Por otro lado en la Figura 4.9 se puede observar que la absorción de carotenoides presentó el mismo comportamiento anteriormente citado. El porcentaje de absorción menor presentado por parte del grano entero (7% luteína y 5% zeaxantina) fue estadísticamente significativo (p<0.05). Los porcentajes de absorción de las muestras nixtamalizadas masa, tortilla y tostitos fueron: 21.6, 25.8 y 36.2% en luteína y 13.6, 20.9 y 27.7% en zeaxantina, respectivamente.
0 0.1 0.2 0.3
Grano Masa Tortilla Tostitos
C o nt e n id o de l u te ín a y zea x a n ti na ( u m o le s / 1. 2x 106 c é lu la s) Luteína Zeaxantina a b b c d e e e
41 0 10 20 30 40
Grano Masa Tortilla Tostitos
A b s o rc ió n d e l u te ín a y z eaxa n ti n a ( % ) Luteína Zeaxantina
Figura 4.9 Porcentaje de absorción de carotenoides obtenidos de grano, masa, tortilla y
tostitos por células Caco-2. Valores con letras no en común son significativamente diferentes (p<0.05).
Se ha observado un importante incremento en la absorción de carotenoides provenientes de alimentos que han sido sometidos a algún tratamiento de cocción y/o previa homogenización comparado con el alimento crudo o el grano entero sin procesar (Mosquera et al, 2001). Una posible explicación es la isomerización que pudo ejercer el
tratamiento térmico al promover una transformación de la forma trans a la forma cis. El
licopeno trasformado por el proceso térmico de forma cis está asociado con un aparente
incremento en la absorción de carotenoides, reportándose hasta del 58% (Stahl y Sies, 1992). Rock et al (1997) mostraron que el consumo de zanahorias y espinacas procesadas
térmicamente incremento significativamente la concentración de β-caroteno en plasma humano.
Los resultados anteriores demuestran que aún y que el contenido de carotenoides fue menor en las muestra nixtamalizadas debido a su pérdida en concentración de carotenoides que se mostró durante el proceso de nixtamalizado, el porcentaje de absorción fue mayor. Esto sugiere que la biodisponibilidad de los productos nixtamalizados aumentó.
d h c g b f a e
El modelo brindo una herramienta simple, rápida y efectiva para conocer la estimación en biodisponibilidad que pueden tener compuestos nutracéuticos que han sido considerados como ingredientes activos en el grano entero del maíz y algunos de sus productos. Hay que señalar que se podría tener un gran potencial de combatir o prevenir ciertos tipos de cánceres y enfermedades coronarias por lo que es necesario seguir haciendo un mayor número de investigaciones. Además, sería conveniente hacer una comparación con el contenido de carotenoides en plasma y así validar más el método in vitro de absorción.
43
5.
CONCLUSIONES
El proceso de nixtamalización del maíz al ser transformado en masas, tortilla y tostitos afecto y redujo significativamente el contenido de compuestos fitoquimicos (fenólicos, antocianinas, ácido ferúlico y carotenoides) así como la actividad antioxidante presentes en el grano entero.
Los cinco contrastantes tipos de maíces estudiados presentaron tendencias similares, sin embargo las concentraciones en el perfil fitoquímico variaron según el tipo de maíz. El mejor perfil fitoquímico fue observado en el maíz alto en carotenoides, seguido por el maíz amarillo, azul y rojo. El maíz blanco, presentó menores cantidades de antocianinas, carotenoides y capacidad antioxidante. Se observó un contenido de antocianinas significativamente mayor en el maíz azul seguido por el rojo, presentándose en los demás tipos de maíces cantidades significativamente menores.
Los compuestos ligados fueron la fracción que predominó en el contenido total de compuesto fenólicos y capacidad antioxidante, representando del 65 al 98%. En cuanto a la capacidad total antioxidante, la fracción hidrofílica fue la que contribuyó en mayor proporción.
El paso crítico de destrucción de fitoquímicos durante el proceso fue la cocción alcalina. Se observaron reducciones hasta en un 50% para el caso del contenido de carotenoides y en un 80% para el contenido de antocianinas con respecto a las cantidades presentadas en el grano sin procesar. El grano nixtamalizado presentó mayores concentraciones de fenólicos libres y ácido ferúlico conjugado, indicando que los fitoquímicos se hidrolizaron durante el proceso de cocción con cal o hidróxido de calcio.
En cuanto a la biodisponibilidad de carotenoides realizada por medio de células Caco- 2, se pudo observar que el porcentaje de absorción fue mayor en los productos nixtamalizados, indicando que los tratamientos de horneado y freído aumentaron la biodisponibilidad. Es conveniente resaltar que en el maíz blanco no se detectó absorción
intracelular, el estudio fue realizado con el maíz amarillo, por lo que sería conveniente hacer un mayor numero de estudios in vitro con otros tipos de maíces para conocer si el efecto es igual al encontrado. Por otro lado, una comparación con un modelo in vivo (plasma) daría una mayor validez al bioensayo utilizado, el cual da una aproximación de la biodisponibilidad que pueden tener compuestos que han sido considerados como ingredientes activos, teniendo el potencial de combatir o prevenir ciertos tipos de cánceres y enfermedades coronarias.
Los resultados obtenidos sugieren que durante la nixtamalización se pierden algunas de las propiedades funcionales presentes en grano de maíz. La mayoría de los productos nixtamalizados consumidos en nuestro país provienen del maíz blanco, el cual presentó un perfil fitoquímico inferior a otros tipos de maíces. Sería recomendable tener en cuenta la posibilidad de poder utilizar otro tipo de maíz o bien poder hacer una modificación al proceso tradicional de nixtamalizado. Como alternativa se podría pensar en la utilización de extrusión del maíz con cal y así poder conservar en la medida de lo posible las propiedades sensoriales y nutracéuticas del maíz.
Son cada vez más las investigaciones que sugieren una estrecha relación en el consumo de cereales y la prevención de cáncer y enfermedades cardiovasculares. Sin embargo, también es sabido que la mayoría de los cereales son sometidos a algún tipo de proceso, por lo que es de suma importancia continuar investigando el efecto del procesado sobre las propiedades funcionales que pueden aportar los alimentos.
45 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. Abdel-Aal, E-S.M., and Hucl, P. 1999. A rapid method for quantifying total anthocyanins in blue aleurone and purple pericarp wheats. Cereal Chem: 76, 350- 354.
2. Adom, K., and Liu, R. 2005. Rapid peroxyl radical scavenging capacity (psc) assay for assessing both hydrophilic and lipophilic antioxidants. J. Agric. Food Chem: 53, 6572-6580.
3. Adom, K., and Liu, R. 2002. Antioxidant activity of grains. J. Agric. Food Chem: 50, 6182-6187.
4. Adom, K., Sorrells, M.E., and Liu, R. 2005. Phytochemicals and antioxidant activity of milled fractions of different wheat varieties. J. Agric. Food Chem: 53, 2297-2306.
5. Andreasen, M.F., Christensen, A.S., Meyer, A.S., and Hansen, A. 2000. Ferulic acid dehydrodimers in rye (Secale cereal L.). J. Cereal. Scie: 31, 303-307.
6. AOAC. 1992. Official Method of Analysis. 15th ed. Association of Official Analytical Chemists. Washington, D.C.
7. Badui, S. Diccionario de tecnología de los alimentos. 1988. Ed. Alhambra Mexicana. México D.F. p.184.
8. Bonnin, E., Saulnier, L., Brunel, M., Marot, C., Leseage-Meesen, L., Asther, M., and Thibault, J.F. 2002. Release of ferulic acid from agroindustrial by-products by the cell wall-degrading enzymes produced by Aspergillus niger I-1442. Enz. Micro. Tech: 31, 1000-1005.
9. Boyer, J., Brown, D., and Liu, R.H. 2004. Uptake of quecentin and quercetin 3- glucoside form whole onion and apple peel extracts by caco-2 cell monolayers. J. Agric. Food Chem: 52, 7172-7179.
10.Brenna, V., and Berardo, N. 2004. Application of near-infrared reflectance spectroscopy to the evaluation of carotenoids content in maize. J. Agric. Food Chem: 52, 5577-5582.
11.Bressani, R., Turcios, J.C., Colmenarez de Ruiz, A.S., and Palacios de Palomo, P. 2004. Effect of processing conditios on phytic acid, calcium, iron and zinc content of lime-cooked maize. J. Agric. Food Chem: 52, 1157-1161.
12.Carballo, C.A., Ovalle L.R., and Zepeda, R. 2004. Mejoramiento genético y tecnología de producción en maíz para calidad en masas y tortillas. Consultado en: http://www.fata.unam.mx/nixtamal
13.Cortes, G.A., Salinas, M.Y., San Martin-Martinez E., and Martinez-Bustos, F. 2006. Stability of anthocyanins of blue maize (Zea mays L.) after nixtamalization of separated pericarp-germ tip cap and endosperm fractions. J. Cereal Sci: 43: 57- 63.
14.Chang-Shu, Liu., Raymond, P., and Liu, R.H. Assessment of carotenoid bioavailability of whole foods using a caco-2 cell culture model couple with an in vitro digestion. 2004. J. Agric. Food Chem: 52, 4330-4337.
15.Crespo, M. B. 2002. Biodisponibilidad de calcio, hierro y cinc en leguminosas mediante ensayos in vitro con cultivos celulares. [Tesis doctoral en farmacia]. Universidad de Valencia. Valencia, España.
16.Dewanto, V., Wu, X., and Liu, R. 2002. Processed sweet corn has higher antioxidant activity. J. Agric. Food Chem: 50, 4959-4964.
17.FAO. 2006. Statistical database. Rome, Italy. Consultado en: http://apps.fa.org. 18.Fogh, J., Fogh, J. M., and Orfeo, T. 1977. One hundred and twenty seven cultured
human tumor cell lines producing in nude mice. J. Natl Cancel Instit: 59, 221-226. 19.Garret, D., Failla, M., and Sarama, R. 2000. Estimation of carotenoid
bioavailability from fresh stir-fried vegetables using an in vitro digestion/Caco-2 cell culture model. J.Nutr. Biochem:11, 574-580.
20.Gomez, M.H., McDonough, C.M., Rooney, L.W., and Waniska, R.D. 1989. Changes in corn and sorghum during nixtamalization and tortilla baking. J. Food Sci: 54, 330- 336.
21.Gonzalez, R., Reguera, E., Figueroa, J. M., and Sanchez-Sinencio F. 2005. On the nature of the Ca binding to the hull of nixtamalized corn grains. LWT. Food Science and Technology: 38,119-124.
47 22.Gonzalez, R., Reguera, E., Mendoza. L., Figueroa, J. M., and Sanchez-Sinecio, F.
2004. Physicochemical changes in the hull of corn grain during their alkaline cooking. J. Agric. Food Chem: 52, 3831-3837.
23.Guyton, A.C., and Hall, J.E. 2001. Tratado de fisiología médica. McGraw Hill.-10 edición. Madrid, España. 815pp.
24.Hernaz, D., Nuñez, V., Sancho, A. I., Faulds , C. B., Williamson, G., Bartolome B., and Gómez, C. 2001. Hydroxycinnamic acids and ferulic acid dehydrodimers in barley and processed barley. J. Agric. Food Chem: 49, 4884-4888.
25.Herold, G., Besemer, F., and Rogler, D., 1994. Morphology of caco-2 cells varies in different batches. In Vitro Cell Dev Biol Anim: 30A, 289-291.
26.Ishii, Tadashi. 1997. Structure and functions of feruloylated polysaccharides. Plant Sci: 127, 111-127.
27.Kalra, K. Nutraceutical-Definition and Introduction. 2003. PharmSci : 5, 1-2. 28.Kanski, J., Aksenova, M., Stoyanova, A., and Butterfield, D.A. 2002. Ferulic acid
antioxidant protection against hydroxyl and peroxyl radical oxidation in synaptosomal and neuronal cell culture systems in vitro: structure-activity studies. Nutr. Biochem: 13, 273-281.
29.Keren, S.M., Bennett, R.N., Mellon, F.A., Kroon, P.A., and Garcia-Conesa M.T. 2003. Absorption of hydroxycinnamates in human after high-bran cereal consumption. J. Agric. Food Chem: 51, 6050-6055.
30.Knill, C.J., and Kennedy, J.F. 2004. Whole grain foods in health and disease. Carb. Polymers: 56, 372.
31.Kurilich, A.C., and Juvik, J.A. 1999. Quantification of carotenoid and tocopherol antioxidants in Zea mays. J. Agric. Food Chem: 47, 1948-1955.
32.Lisant, L. 2006. Salty snacks. Convenience news: 42, 49-55
33.Lozovaya, V.V., Gorshkova, T.A., Rumyantseva, N.I., Ulanov, AV., Valieva, A.I., Yablokova, E.V., Mei, C., and Widholm, J.M. 2000. Cell wall-bound phenolics in cells of maize (Zea mays, Gramineae) and buckwheat (Fagopyrum tataricum, Polygonaceae) with different plant regeneration abilities. Plant Sci: 152, 79–85.
34.Mosquera, M.I., Galvez, P.A., and Mendez, H. D. 2001. Pigmentos carotenoides en frutas y vegetales. Consultado en: http://www.ctnc.es/agroscic
35.Panifili, G., Fratianni, A., and Irano, M. 2004. Improved normal-phase high- performance liquid chromatography procedure for the determination of carotenoids in cereals J. Agric. Food Chem: 52, 6373-6377.
36.Pflugfelder, R.L., Rooney, L.W., and Waniska, R.D. 1988. Dry matter losses in commercial corn masa production. Cereal Chem: 65, 126-132.
37.Rock, L.C., 1997. Carotenoids: Biology and Treatment. Pharmacol. Ther: 75, 185-197.
38.Rouaua, X., Cheynierb, V., Surgeta, A., Glouxc, D., Barrona, C., Meudecb, E., Louis-Monterod, J., and Critonc, M. 2003. A dehydrotrimer of ferulic acid from maize bran. Phytochemistry: 63, 899–903.
39.Rousset, M. 1986. The human colon carcinoma cell HT-29 and Caco-2. Biochimie: 68, 1035-1040.
40.Salinas-Moreno,Y., Martinez-Bustos, F., Soto-Hernandez , M., Ortega-Paczka R., and Arellano-Vazquez, J.L. 2003. Effect of alkaline cooking process on anthocyanins in pigmented maize grain. Agrociencia: 37, 617-628.
41.Scott, C.E., and Eldridge, A.L. 2005. Comparison of carotenoid content in fresh, frozen and canned corn. J. Food Comp. Anal: 18, 551-559.
42.Sefa-Dedeh, S., Cornelius, B., Sakyi-Dawson, E., and Afoakwa, E.O. 2004. Effect of nixtamalization on the chemical and functional properties of maize. Food Chem: 86, 317-324.
43.Serna-Saldivar S.O., Gomez, M.H., Almeida-Dominguez, H.D., Islas-Rubio, A., and Rooney, L.W. 1993. Method to evaluate the lime-cooking properties of corn. (Zea mays). Cereal Chem: 70, 762-764.
44.Serna-Saldivar, S.O., Gomez, M.H., and Rooney, L.W. 1990. Technology, chemistry and nutritional value of alkaline cooked corn products. Advances in cereal science and technology. In Y. Pomeranz., Ed. American Association of Cereal Chemists Inc., St. Paul, MN, Vol 10. pp.243-295
49 45.Shahidi, F., and Naczk, M. 1995. Phenolic Compounds in Cereal and Legumes.
In: Food Phenolics: Sources, Chemistry, Effects, Applications. Technomic Publ. Co. Inc. Lancaster 13-18 pp.
46.Singleton, V.L., Orthofer, R., and Lamuela-Raventos, R.M. 1999. Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of Folin- Ciocalteu reagent. Methods Enzymol: 299, 152-178.
47.Slavin, J.L., Jacobs, D., Marquart, L., and Wiemer, K. 2001. The role of whole grains in disease prevention. J.Am, Diet. ASSOC: 101, 780-785.
48.Smith, M.M., and Hartley, R.D. 1983. Occurrence and nature of ferulic acid substitution of cell wall polysaccharides in gramineous plants. Carbohydr. Res: 118, 65-80.
49.Stahl, W., and Sies, H. 1992. Uptake of lycopene and its geometrical isomers is greater from heat-processed than from unprocessed tomato juice in humans. J.Nutr: 122, 2161-2166.
50.Sosulski, F., Krygier, K., and Hogge, L. 1982. Free, esterified, and insoluble- bound phenolic acids. Composition of phenolic acids in cereal and potato flours. J. Agric. Food Chem: 30, 337-340.
51.Temple, N.J. 2000. Antioxidant and disease: More questions than answers. Nutr. Res: 20, 449-459.
52.Thomson, L.U. 1994. Antioxidant and hormone-mediated health benefits of whole grains. Food. Sci Nutr: 34, 473-497.
53.Updike, A.A., and Schwartz, J. 2003. Thermal processing of vegetables increases cis isomers of lutein and zeaxanthin. J. Agric. Food Chem: 51, 6184-6190.
54.Velazco-Martinez, M., Angulo,O., Vazquez-Courtier, D.L., Arroyo-Lara, A., and Monroy-Rivera, J.A. 1997. Effect of dried solid of nejayote on broiler growth. Metabo. Nutr: 76, 1531–1534.
55.Voss, K.A., Poling, S.M., Meredith, F.I., Bacon, C. W., and Saunders, D.S. 2001. Fate of Fumonisins during the production of fried tortilla chips. J Agric Food Chem: 49, 3120-6.
56.Wildmart, R.E.C. 2000. Handbook of Nutraceuticals and Functional Foods. CRC Series in Modern Nutrition. Boca Raton, FL. 18 p.
57.Wu X., Beecher, G.R., Holden, J. M., Haytowitz, D.B., Gebhardt, S.E., and Prior R.L. 2004. Lipophilic and hydrophilic antioxidant capacities of common foods in the United States. J. Agric. Food Chem: 52, 4026 – 4037.
58.Zazueta-Morales, J.J., Martınez-Bustos, F., Jacobo-Valenzuela, N., Ordorica- Falomir, C., and Paredes-Lopez, O. 2001. Effect of the addition of calcium hydroxide on some characteristics of extruded products from blue corn (Zea mays L) using response surface methodology. J. Sci. Food and Agric: 81, 1379-1386. 59.Zhao, Z., Egashira, Y., and Sahada, H. 2003. Digestion and absorption of ferulic