“ACTIVOS NATURALES-II: Obtención de compuestos de origen

“ACTIVOS NATURALES-II: Obtención de
compuestos de origen natural con actividad
antioxidante”
Convenio AZTI/DAPA
Informe FINAL- 2007
para:
Dirección de Innovación y Desarrollo Tecnológico,
Viceconsejería de Política e Industria Alimentaria,
Dpto. Agricultura, Pesca y Alimentación , Eusko
Jaurlaritza - Gobierno Vasco
Sukarrieta, 17 de Enero de 2008
Tipo documento
Informe FINAL- 2007
“ACTIVOS NATURALES-II: Obtención de compuestos de origen natural con
actividad antioxidante”.
Titulo documento
Fecha
Proyecto
17/01/2008
“ACTIVOS NATURALES-II: Obtención de compuestos de origen natural con
actividad antioxidante”.
Código
IA2006054
Cliente
Dirección
de
Innovación
y
Desarrollo
Tecnológico,
Viceconsejería de Política e Industria Alimentaria, Dpto.
Agricultura, Pesca y Alimentación, Eusko Jaurlaritza Gobierno Vasco
Equipo de proyecto:
Irene Gartzia
Itziar Tueros
Mari jose Manzanos
Responsable
proyecto
Itziar Tueros
Revisado por
Irene Gartzia/Coordinadora Area NA&B
Fecha
Aprobado por
Antonio Duch (Director Tecnológico de la UIA)
Fecha
ACTIVOS
NATURALES
Informe Anual 2007
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ÍNDICE
1.
INTRODUCCION .................................................................................................. 4
2.
BENEFICIOS GENERADOS................................................................................ 5
3.
2.1
RESULTADOS MÁS IMPORTANTES Y UTILIDAD DE ESTOS ................... 5
2.2
PRODUCCION CIENTIFICA, DIVULGACION – PLAN DE DIFUSION....... 9
2.3
POSIBILIDADES DE TRANSFERENCIA – INTERES DE EMPRESAS ....... 9
2.4
PLANTEAMIENTO DE NUEVOS PROYECTOS Y OTRAS ACCIONES........ 9
2.5
ENTREGABLES Y OTROS INFORMES .......................................................... 9
CONCLUSIONES................................................................................................ 10
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NATURALES
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1.
INTRODUCCION
En el presente informe se describen las actividades realizadas en el proyecto
IA2007054 Activos Naturales desde su inicio en Enero de 2007 hasta su finalización en
Diciembre de 2007.
El empleo de antioxidantes en la formulación de alimentos es imprescindible, ya que
actúan interrumpiendo los procesos oxidativos de degradación de los lípidos. Por otra parte,
se está estudiando el papel que los antioxidantes pueden tener en los fenómenos de stress
oxidativo de los tejidos humanos y su relación con el envejecimiento y ciertas enfermedades
degenerativas del hombre. Por estos motivos existe un gran interés por introducir
antioxidantes y otros compuestos con cierta bioactividad en fórmulas clásicas así como en
nuevos alimentos funcionales. No obstante, hay una gran confusión en el diseño y empleo de
compuestos o aditivos activos y muchas dudas de su eficacia, pues también son muy
diferentes las formas de evaluar esta bioactividad.
La Unidad de Investigación Alimentaria de AZTI desarrolla actividades I+D sobre la
línea de activos naturales (antioxidantes) desde el año 1998 utilizando subproductos
vegetales y de origen marino como fuente de moléculas naturales antioxidantes. Durante
2002-2006 se identificaron unos 50 organismos marinos conteniendo potenciales moléculas
con actividad antioxidante y antienvejecimiento, centrando lo estudios de purificación y
caracterización en la especie Cystoseira baccata por ser la más interesante desde el punto de
vista de actividad antioxidante y aplicándose en un sistema modelo alimentario (surimi +
aceite de pescado rico en ácidos grasos polinsaturados) y comparando ésta frente a un
antioxidante sintético ( -tocoferol).
Asimismo, se ha trabajado con otras materias primas como café verde y tostado (20
diferentes formatos), material rico en ácidos fenólicos y otros con potencial actividad
antioxidante (5); tortas de manzana y hollejo de uva procedentes de la industria elaboradora
de sidra y vino respectivamente. Hemos caracterizado el perfil de ácidos grasos de
oleorresinas de semillas de tomate y de manzana; y se ha avanzado en la caracterización de
extractos de algas Cystoseira baccata.
Paralelamente se han estudiado desde el punto de vista de potencial antioxidante y
estructural (espectros ultravioleta), diferentes extractos vegetales comerciales (extracto de
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café verde, piel de uva, semilla de uva, vid roja, Fucus, romero, etc…) así como de standars o
sustancias referencia (diferentes compuestos fenólicos: ac.clorogénicos, catequinas,… ), con el
fin de obtener una base de datos de compuestos afines a las matrices estudiadas.
Teniendo en cuenta la experiencia que vamos adquiriendo en este campo, nuestro
objetivo es seguir con las tareas iniciadas el año 2006
sobre el desarrollo de nuevos
ingredientes funcionales a partir de moléculas de origen natural (vegetal) y carácter
antioxidante, para su posterior aplicación en el diseño de nuevos alimentos funcionales.
La continuidad de los trabajos propuestos en esta memoria apoyan y completan otras
actividades de proyectos previos o actuales relacionados tales como: HTS-PRONAT:
Desarrollo, validación e implantación de tecnologías de alta capacidad para el screening de
productos naturales activos (2005), Profit CCTTs. ALIMENTOS DEL FUTURO: Diseño de
productos funcionales enriquecidos con ácidos grasos
-3 y
-6, antioxidantes, … (2003-04),
Convenio Marco Gobierno Vasco. ZEBRELIK: Aplicación del modelo animal "zebrafish" para
evaluar las propiedades de nuevas biomoléculas con interés en alimentación humana (200506), Convenio Marco Gobierno Vasco.
2.
BENEFICIOS GENERADOS
2.1 RESULTADOS MÁS IMPORTANTES
Se han producido cambios respecto al plan presentado en 2007 debido a la salida de AZTI
de la responsable de este proyecto (MJose Manzanos), de uno de los técnicos participantes
(Jon Tello) y de la becaria del grupo de trabajo (Irune Gonzalez), que ha provocado un
retraso en los trabajos contemplados en el proyecto, así como una ligera desviación de los
objetivos planteados para alinearse con las actuales líneas de investigación. Con la
incorporación de Itziar Tueros (abril 07) a esta línea de investigación, se ha equilibrado el
grado de avance del proyecto.
A continuación se describen los trabajos realizados en AZTI durante el 2007 en el que se
incluyen un proyecto de aplicabilidad hacia la industria alimentaria dentro de la temática del
presente proyecto.
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FASE 1: Actualización base de datos de compuestos activos
FASE 2: Muestreo, selección y caracterización de materias primas de interés
FASE 3: Caracterización preliminar de materias primas de interés (Café)
FASE 4: Aplicación alimentaria: Desarrollo de un café funcional
FASE 1: Actualización base de datos de compuestos activos
Se realizó un extensa búsqueda bibliográfica en bases de datos científicas acerca de
compuestos activos de origen natural
y su aplicación en alimentos (ISI Web of
Knowledge/MARINLIT/FSTA/ASFA), a las cuales tenemos acceso desde AZTI, de cara a la
selección de materias primas de interés, como fuente de ingredientes naturales activos.
También se realizó una revisión bibliográfica en bases de datos de productos comercializados
(MINTEL mmm) de café con extractos vegetales
FASE 2: Muestreo, selección y caracterización de materias primas de interés
Dentro de las posibles materias primas objeto de estudio, se seleccionó el café. El café es
una mezcla química altamente compleja que contiene más de mil compuestos diferentes que
incluyen hidratos de carbono, lípidos, compuestos, nitrogenados, vitaminas, minerales y un
alto contenido en compuestos fenólicos, la mayoría muy ligados a la salud humana. Es una
fuente importante de compuestos antioxidantes de tipo fenólico como el ácido clorogénico,
ácido ferúlico y cafeico.
FASE 3: Caracterización preliminar de materias primas de interés (Café)
Se seleccionó el café soluble y café tostado molido de variedad arábiga para el estudio de
los compuestos activos.
Las muestras de café fueron proporcionadas por la empresa
Industria de Café del Norte, S.A. (Cafinsa). Se realizaron analíticas de componentes
mayoritarios tales como “fibra total” y subfracciones de fibra (soluble e insoluble), por
métodos convencionales y otros. También se estimó el contenido total en fenoles mediante el
método de Folin-Ciocalteau, así como la actividad antioxidante por el método del ABTS. Se
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ha desarrollado un método cromatográfico para el análisis cualitativo y cuantitativo de
ácidos fenólicos como (ácido clorogénico, ácido ferúlico y cafeico), mediante micro-extracción
en fase sólida, seguida de cromatografía líquida con detección espectrofotométrica UV-visible
(LC-DAD) y
espectrometría de masas ( LC-MS) para la caracterización y elucidación
estructural de estos polifenoles.
FASE 4: Aplicación alimentaria: Desarrollo de un café funcional
4.1 Definición del café funcional
Se ha trabajado en el desarrollo de cafés funcionales para la empresa cafetera CAFINSA.
Se comenzó con la línea de productos relajantes a partir de café tostado molido descafeinado.
Se estableció contacto con tres empresas productoras de extractos vegetales (Exxentia,
Cognis Iberia y Euromed) para seleccionar los extractos más adecuados a nivel técnico,
sensorial y legal. Primeramente se seleccionaron extractos vegetales en polvo de: tila, melisa,
menta, valeriana y pasiflora. El extracto de menta fue descartado por los malos resultados
registrados en el análisis sensorial.
Por otro lado, se ha realizado una extensa revisión bibliográfica sobre la legislación
vigente para extractos vegetales en alimentos y de alimentos funcionales sobre los cuales
afectan las Reglamentaciones de Novel Food y de Alegaciones sobre las propiedades
nutricionales y/o de salud. También, se consultó a las entidades competentes AESAN
(Agencia Española de Seguridad Alimentaria y Nutrición), organismo adscrito al ministerio
de Sanidad y Consumo y a la delegación territorial del País Vasco de Sanidad. La valeriana
fue también descartada, puesto que no se puede incorporar a alimentos ya que está
considerada como planta de uso farmacológico (orden ministerial del 73) y no existe ninguna
base legal alimentaria que garantice la comercialización segura del producto. Los extractos
de tila y melisa se encuentran recogidos en la reglamentación de Especies Vegetales para
Infusiones de uso alimentario (RD3176/1983). La pasiflora no aparece en este último
reglamento RD3176/1983, tampoco en la Orden SCO/190/2004, donde se recoge una lista de
plantas cuya venta al público queda prohibida o restringida por razón de su toxicidad.
Finalmente se definieron dos prototipos de café funcional:
•
café descafeinado relajante con extracto de tila y melisa
•
café descafeinado orientado al sueño con extracto de pasiflora.
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4.2 Desarrollo del producto a escala de laboratorio
Se han desarrollado métodos analíticos para la cuantificación de los extractos vegetales
en el café empleando marcadores de calidad característicos de cada extracto vegetal: tila
(rutina), melisa (ácido rosmarínico) y pasiflora (vitexin). Se han desarrollado métodos de
extracción de estos marcadores de calidad, de naturaleza polifenólica antioxidante, mediante
técnicas de micro-extracción en fase sólida o
extracción L-L, seguida de cromatografía
líquida con detección espectrofotométrica UV-visible (LC-DAD) y espectrometría de masas
(LC-MS) para la caracterización y elucidación estructural de estos polifenoles.
Se ha estudiado el contenido de principio activo o marcador de calidad en los extractos
vegetales para cada uno de los tres proveedores. Se han observado importantes diferencias
entre proveedores, seleccionándose finalmente el proveedor Cognis Iberia, con sus extractos
acuosos.
Una vez seleccionado el proveedor se han evaluado los rendimientos de recuperación de
estos extractos en el café según diferentes tipos de cafetera: cafetera italiana,
cafetera
expresso y café soluble para estudiar qué forma de extracción proporciona las mejores
recuperaciones en el bebible y por tanto asegura su funcionalidad.
Se han definido las proporciones de los extractos adecuadas para obtener la
funcionalidad deseada: café relax (tila 1%, melisa 2%) y café sueño (pasiflora 4%), así como
análisis sensoriales de los dos productos en nuestro laboratorio sensorial acreditado. El
producto ha sido bien aceptado por los consumidores y catadores profesionales de café.
Se han estudiado procesos de mezclado según las diferentes granulometrías entre el café
y los extractos en formato polvo. También se ha realizado un estudio de la estabilidad la
mezcla teniendo en cuenta procesos de higroscopía y estabilidad del principio activo del
extracto en la mezcla.
4.3 Desarrollo del producto a escala pre-industrial
Se ha estudiado la variabilidad de la mezcla de café y extracto debida al proceso
industrial, tomando como variable principal el proceso de mezclado. La variabilidad es
aceptable inferior al 10%. Se espera el lanzamiento comercial del café relajante (tila y
melisa) para el primer trimestre del 2008 y del segundo orientado al sueño (pasiflora) para
el segundo trimestre del 2008..
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2.2 PRODUCCION CIENTIFICA, DIVULGACION – PLAN DE DIFUSION
Durante el 2007 no ha sido posible la difusión de los resultados del desarrollo de cafés
funcionales dado el carácter confidencial establecido entre AZTI y Cafinsa.
2.3 POSIBILIDADES DE TRANSFERENCIA – INTERES DE EMPRESAS
Se estudiará la posibilidad de patentar los dos prototipos de café funcionales
desarrollados
2.4 PLANTEAMIENTO DE NUEVOS PROYECTOS Y OTRAS ACCIONES
Cafinsa está muy interesado en continuar la línea de cafés funcionales y se están
planteando nuevas ideas de cafés funcionales saludables, con propiedades estimulantes,
cardiovasculares, digestivos y adelgazantes, con nuevos extractos vegetales: Gingseng,
guaraná, hidroxitirosol, extractos de pepita de uva y de alcachofa.
Como continuación de parte de los trabajos iniciados en 2006 en esta línea, se presenta
al Convenio Marco 2008 una propuesta en la cual se van a estudiar compuestos naturales de
carácter antioxidante en el vino como resveratrol, y antocianos. También se van a
desarrollar metodologías rápidas de control de la calidad del vino mediante oximetría y
espectroscopias NIR, alternativas a las clásicas técnicas cromatográficas.
2.5 ENTREGABLES Y OTROS INFORMES
Entregables:
•
Informes de vigilancia tecnológica y de mercado.
•
Informes desarrollo de metodologías de análisis de extractos vegetales en café
•
Informes de diseño del café funciona a escala laboratio y pre-industrial
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3.
CONCLUSIONES
Alguna de las conclusiones más relevantes de los trabajos realizados son:
•
Se han diseñado metodologias para el análisis de antioxidantes de naturaleza
polifenólica en extractos vegetales de tila, melisa, valeriana y pasiflora
•
Se han desarrollado dos prototipos de café: café relajante con tila y melisa y café
para el sueño con pasiflora
•
Estos prototipos de cafés tienen un alto contenido en antioxidantes, los propios del
café y además los de los extractos vegetales.
•
Dado el buen resultado obtenido para estaos dos prototipos de café funcional, se
espera desarrollar nuevos cafés a corto plazo.
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