Obtención y caracterización de extractos bioactivos de salvado de arraz: aplicación en alimentación y salud

Abstract

El arroz (Oryza sativa) es el cereal cultivado más importante a nivel mundial (672 106 toneladas /año). Su destino prioritario es la alimentación humana como arroz blanco. El Uruguay es un exportador neto de arroz blanco, generando anualmente 130 mil toneladas de salvado de arroz como residuo. Aunque el 10% de este salvado tiene como destino la producción de aceite y una parte se utiliza para la alimentación animal, es de gran interés estudiar su uso potencial en la alimentación humana. Las enfermedades no transmisibles son responsables de la muerte de 40 millones de personas en el mundo cada año. Uno de los factores de riesgo más relevante son el sobrepeso y la obesidad. Estos están directamente relacionados un mayor riesgo de padecer diabetes tipo 2, enfermedades cardiovasculares, entre otras. Dados los actuales hábitos alimenticios, de alto consumo de azúcares libres se prevé un incremento de la incidencia global de estas patologías en los próximos años. La presente tesis doctoral se enfoca en la posibilidad de aprovechar una materia prima sub-valorada como el salvado de arroz, con el objetivo de desarrollar nuevos ingredientes alimentarios para el consumo humano que contribuyan a la reducción del riesgo de padecer estas patologías crónicas no trasmisibles. Para ello, se desarrolló un extracto rico en antioxidantes polifenólicos cuyas condiciones de producción fueron optimizadas a través de un diseño experimental central compuesto (CCD) 2k = 23 = 16 tratamientos, con 3 variables independientes (% de etanol, tiempo y temperatura) a 3 niveles (-1, 0 y +1) y utilizando tecnologías simples y fácilmente escalables. El residuo insoluble generado tras la obtención de dicho extracto fue caracterizado por análisis de su composición nutricional y capacidad antioxidante demostrando ser una fracción rica en fibra dietética antioxidante. x Las condiciones de extracción optimizadas (maceración simple con 35% de etanol en la solución extractora, a 20 C por 105 minutos) permitió obtener un extracto de salvado de arroz principalmente rico en proteínas (12,74 g/100g de MS) y en carbohidratos (77,0 g/100g MS). Bajo dichas condiciones, se recuperó el total de fibra dietética soluble (2,23 0,10 g/100g MS) que compone el salvado de arroz; así como, un contenido de lípidos totales de 3,38 0,07 g/100g MS y de cenizas de 4,820,06 g/100g MS. El extracto antioxidante resultó ser rico en polifenoles (71,421,60 mg de GAE/ g de extracto) y presentó elevada capacidad antioxidante (45114 mol de TE/g muestra frente a radical ABTS.+ y 91231 mol de TE/g muestra frente a radicales peroxilos). El análisis cromatográfico por UHPLC indicó que los componentes fenólicos mayoritarios presentes en extracto son ácido clorogénico (44, 84 2, 25 mg / 100 g de materia seca) y ácido ferúlico (12,44 0,60 mg / 100 g de materia seca). El extracto presentó valores IC50 de 0,14 0,01 y 4,50 0,08 mg/mL contra radicales peroxilos y ABTS.+, respectivamente. Para su mejor caracterización el extracto seleccionado se fraccionó mediante ultrafiltración empleando una membrana con tamaño de poro uniforme de 3 kDa. Aplicando este procedimiento se encontró que el extracto está constituido por un 68% de compuestos con tamaño molecular mayor a 3 kDa (FAPM) y 32% de compuestos con tamaño menor a este valor (FBPM). El análisis cromatográfico de ambas fracciones indica que la FAPM contiene principalmente ácido ferúlico mientras que el compuesto fenólico mayoritario que compone a la FBPM es ácido clorogénico. El estudio de bioaccesibilidad de los componentes bioactivos que forman el extracto antioxidante de salvado de arroz llevado a cabo por simulación gastrointestinal in vitro indicó una pérdida significativa (p6g/100g de galleta). Se utilizó stevia como edulcorante no nutritivo resultando ser un alimento que no contiene azúcar añadido y; por lo tanto, presenta potencial para reducir el riesgo de diabetes. El alimento presentó una capacidad antioxidante de 3653 150 mol TE/ porción considerando los compuestos xii extraíbles e hidrolizables presentes y de 1125 73 mol de TE/porción de galleta (30g) por el método de ABTS-QUENCHER. El % de bioaccesibilidad de los polifenoles presentes en las galletas fue de 17% respecto a los polifenoles totales presentes en una porción de 30g de alimento (33,071,59 mgGAE/porción). El promedio de aceptabilidad general de las nuevas galletas libres de gluten, fuente de fibra dietética y antioxidantes fue de 51% (88 evaluaciones). La formulación debe considerarse un prototipo inicial sobre el cual debe trabajarse para obtener un alimento de óptima calidad sensorial. En conclusión, se puede afirmar con un 95% de confianza que es posible obtener 2 nuevos ingredientes alimentarios de calidad nutricional y funcional a partir de salvado de arroz: extracto antioxidante (fracción soluble) y la fracción insoluble rico en fibra dietética antioxidante. El proceso de extracción propuesto es de gran simplicidad y bajo costo de inversión por lo que se alinean al concepto de extracción verdedestacándose el hecho de no generar nuevos residuos de producción siendo innovadora, eco-sostenible y de promisoria implementación en la industria uruguaya. Las galletas elaboradas permiten afirmar que se ha logrado un alimento tradicional de gran consumo regional que reúne varias de las condiciones recomendadas sobre una dieta saludable por la OMS (2014 y 2015) para la reducción del riesgo de padecer enfermedades crónicas no transmisibles en un solo alimento. Las galletas no contienen gluten, ni azúcar añadido (endulzado con stevia como edulcorante no nutritivo), son fuente de fibra alimentaria antioxidante (3 g /porción) y presentan capacidad antioxidante siendo un primer prototipo de alimento funcional que valida la recuperación del salvado de arroz.