Nuevos métodos de extracción y fraccionamiento de carbohidratos bioactivos

Abstract

La obtención de carbohidratos bioactivos, como son los inositoles y prebióticos, presenta un gran interés para su uso como ingredientes alimentarios, por los beneficios que éstos suponen para la salud de los consumidores. Dichos compuestos están implicados en diversos procesos biológicos relacionados, en especial, con alteraciones metabólicas o con la inducción de cambios en la microbiota intestinal. El potencial empleo de estos ingredientes bioactivos por parte de la industria alimentaria y/o farmacéutica hace que la búsqueda de nuevas vías para su obtención, que sean eficaces y ventajosas frente a las ahora disponibles, cobre cada vez mayor importancia.

En línea con esta observación, el objetivo principal de esta tesis doctoral es el desarrollo de nuevos métodos para la extracción y el fraccionamiento selectivo de carbohidratos bioactivos (inositoles y prebióticos). Para alcanzar este objetivo, se han abordado dos líneas principales de investigación: (i) la evaluación del empleo de nuevos disolventes (líquidos iónicos, ILs) para el fraccionamiento selectivo de carbohidratos en función de su estructura química, y (ii) el desarrollo de nuevos métodos de extracción y enriquecimiento de carbohidratos bioactivos a partir de matrices naturales. Previo a la evaluación del empleo de ILs para el fraccionamiento selectivo de carbohidratos, fue necesario desarrollar un método de derivatización que permitiera el análisis de carbohidratos de bajo peso molecular (LMWC) disueltos en estos disolventes por cromatografía de gases (GC). El método optimizado y validado resultó ser eficaz para este fin, siendo la primera vez que carbohidratos disueltos en ILs eran analizados por esta técnica. Posteriormente, y dada la escasez de datos bibliográficos sobre la solubilidad de LMWC en ILs, se llevaron a cabo estudios de solubilidad de distintos monosacáridos, polialcoholes, disacáridos y trisacáridos en ILs basados en metil-imidazolio pudiéndose relacionar dichos valores con su estructura química. Los ILs resultaron ser disolventes prometedores para el fraccionamiento selectivo de aldosas y cetosas bioactivas, tales como lactosa y lactulosa, así como de distintos polialcoholes y otros LMWC.

Previo al desarrollo de métodos de extracción, se llevaron a cabo avances en la determinación cuali- y cuantitativa de los LMWC (en particular de inositoles y prebióticos) presentes en distintas matrices alimentarias (piñones, vegetales, legumbres) por GC-MS determinándose compuestos no identificados hasta el momento. En esta Tesis, se seleccionaron la extracción con líquidos presurizados (PLE) y la extracción asistida por microondas (MAE) con el fin de evaluar su potencial en este campo de aplicación, así como sus correspondientes ventajas e inconvenientes. Los métodos de PLE y MAE desarrollados permitieron obtener rendimientos en inositoles superiores a los conseguidos por el procedimiento convencional de extracción sólido-líquido, pero con tiempos de extracción más cortos y con un menor consumo de disolvente. Además, los métodos desarrollados consiguieron por primera vez la extracción conjunta de inositoles e inulina a partir de subproductos de la industria alimentaria. Por último, se ha profundizado en el fraccionamiento de carbohidratos usando un procedimiento biotecnológico basado en el uso de Saccharomyces cerevisiae que permitió la eliminación de azúcares coexistentes en los extractos que podrían interferir con la bioactividad de los carbohidratos de interés.