Estudio de antiinflamatorios naturales para el diseño de alimentos de uso específico para la salud

Abstract

Tesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Química Física Aplicada. Fecha de lectura: 16-12-2013Trabajo realizado en el Instituto de Investigación en Ciencias de la AlimentaciónEn la presente Memoria se recoge el trabajo realizado y los resultados más relevantes obtenidos durante la investigación llevada a cabo para optar al título de Doctor. El objetivo ha sido contribuir al campo del desarrollo de productos de uso específico para la salud, estudiando las propiedades de extractos naturales obtenidos mediante tecnologías avanzadas de aislamiento y concentración. Se han obtenido extractos de diversas especies de plantas labiadas, empleando las tecnologías de fluidos supercríticos y líquidos presurizados, y se ha determinado su actividad antiinflamatoria in vitro. Para ello, se han usado dos modelos de inflamación, uno donde los macrófagos humanos se activan con lipopolisacárido bacteriano y otro con lipoproteínas de baja densidad oxidadas. Los extractos procedentes de todas las especies presentaron actividad antiinflamatoria, ya que han reducido tanto la secreción como la expresión génica de las citoquinas proinflamatorias TNF-α, IL-1β e IL-6. Sin embargo, de todos los extractos ensayados, el que ha presentado una mayor actividad antiinflamatoria ha sido el extracto supercrítico de romero, relacionándose esta actividad con su contenido en ácido carnósico y carnosol principalmente, además de con la presencia de 1,8-cineol y alcanfor. La incorporación de un 5% de etanol durante el proceso de extracción supercrítica de romero, ha incrementado el contenido en ácido carnósico y carnosol del extracto, lo que se traduce en una mayor actividad antiinflamatoria del mismo. La fracción biodisponible de este extracto de romero, determinada in vitro mediante células Caco-2, presenta un 25% del ácido carnósico y un 3% del carnosol presentes en el extracto de partida, tras 12 horas de ensayo. Asimismo, esta fracción biodisponible también posee una importante actividad antiinflamatoria, que no se puede atribuir exclusivamente al ácido carnósico y al carnosol. Para evitar posibles degradaciones del extracto de romero durante el proceso de digestión y con el fin de aumentar su biodisponibilidad, se ha encapsulado en micelas de caseínas. Los resultados han indicado que esta encapsulación protege al ácido carnósico presente en el extracto de su oxidación durante el proceso de digestión y aumenta su biodisponibilidad tras los ensayos de absorción, ya que solo son necesarias 4 horas para detectar ácido carnósico en la fracción biodisponible. Por todo ello, ha quedado demostrado que el extracto de romero supercrítico puede emplearse como un ingrediente funcional, incorporándolo a formulaciones biodisponibles idóneas para obtener alimentos de uso específico para la salud, donde el extracto de romero aporte su elevada actividad antiinflamatoria.This report describes the scientific methodology and the most relevant results obtained during the experimental training period required to obtain the PhD degree. The aim of the work was to investigate the potential development of specific products with beneficial health properties by studying the biological properties of natural extracts obtained using advanced technologies for isolation and concentration of particular compounds. Specific plant extracts from different Lamiaceae sp. species were obtained using supercritical fluid technologies and pressurized solvents. In order to study their in vitro anti-inflammatory activities, two inflammation models were used: in one of them human macrophages activated with bacterial lipopolysaccharides were utilized, the other used oxidized low density lipoproteins. The extracts from all the tested species showed antiinflammatory activity because they reduced both secretion and gene expression of the proinflammatory cytokines TNF-α, IL-1β and IL-6. However, the supercritical extract obtained from rosemary showed the highest anti-inflammatory activity mainly due to its carnosic acid and carnosol content and the presence of 1,8-cineole and camphor. Addition of 5% (v/v) ethanol as co-solvent during the supercritical extraction process, increased carnosic acid and carnosol levels in the obtained rosemary extract resulting in a higher anti-inflammatory activity than extracts obtained without ethanol. The bioavailable fraction of the rosemary extract obtained with ethanol, determined by in vitro Caco-2 transport assays, contained 25% carnosic acid and 3% carnosol of the initially applied extract after 12 h incubation. This bioavailable fraction also showed an important anti-inflammatory activity that might be not exclusively attributed to carnosic acid and carnosol. In order to avoid the extract degradation during digestion and to increase its bioavailability, the rosemary extract was encapsulated in casein micelles. Results indicated that this encapsulation process protected the carnosic acid of the extract from oxidation during the digestion process. Absorption tests confirmed that encapsulation also increased its bioavailability because after only 4 h carnosic acid was detected in the bioavailable fraction. Therefore, it can be concluded that the supercritical rosemary extract can be used as a functional ingredient to be incorporated into bioavailable formulations suitable to design foodstuffs with specific beneficial health properties because of its high antiinflammatory activities