Antioxidantes en la alimentación: importancia, beneficios y posibilidades como compuestos bioactivos para la elaboración de alimentos funcionales

Antioxidantes en la alimentación: importancia, beneficios y posibilidades como compuestos bioactivos para la elaboración de alimentos funcionales

Autora principal: Lucía Rodríguez Andión

Vol. XIX; nº 19; 883

Antioxidants in food: importance, benefits and possibilities as bioactive compounds for the preparation of functional foods

Fecha de recepción: 28/08/2024

Fecha de aceptación: 10/10/2024

Incluido en Revista Electrónica de PortalesMedicos.com Volumen XIX. Número 19 Primera quincena de Octubre de 2024 – Página inicial: Vol. XIX; nº 19; 883

AUTORES:

1. Lucía Rodríguez Andión. Dietista-Nutricionista en Centro de Salud Corgo-Meira, Lugo, Galicia, España
2. Mónica Pérez Fernández. Dietista-Nutricionista en Centro de Salud Ribadeo-Mondoñedo, Lugo, Galicia, España

RESUMEN

Existen numerosas evidencias de que ciertas enfermedades, como la enfermedad cardiovascular o el cáncer, causantes de las mayores tasas de mortalidad, pueden ser prevenidas o disminuidas con algunos cambios en la dieta. Por ejemplo, estas enfermedades pueden ser prevenidas a través de modificaciones en la cantidad y calidad de la grasa y/o el aumento del consumo de alimentos ricos en antioxidantes como frutas, verduras y hortalizas. A veces, los antioxidantes endógenos no son totalmente eficientes, por lo que es razonable recurrir al aporte exógeno de estos nutrientes para disminuir los efectos acumulados del daño oxidativo a lo largo de la vida.

Los radicales libres son producidos continuamente en nuestro organismo como consecuencia de nuestros propios procesos metabólicos. Dado que éstos no se inactivan, su gran reactividad química daña a las proteínas, los hidratos de carbono, los lípidos y a los ácidos nucleicos, pudiendo originar graves patologías, como pueden ser cáncer, cataratas, aterosclerosis, o enfermedades neurodegenerativas tipo Alzheimer.

El organismo tiene muchos sistemas de defensa antioxidante para inactivar la presencia de dichos radicales libres, distribuyéndose en los distintos compartimentos celulares. Un ejemplo es el sistema de defensa enzimático donde se incluyen enzimas como glutatión peroxidasa, superóxido dismutasa y catalasa, entre otras. La nutrición juega un importante papel en el mantenimiento de dichas enzimas antioxidantes ya que algunos minerales como el selenio, el cobre, el manganeso y el zinc forman parte del centro catalítico de dichas enzimas. Si el aporte por la dieta de dichos minerales es inadecuado, el sistema de defensa enzimático se altera.

En el presente documento realizaremos una revisión sobre las fuentes de antioxidantes, sus beneficios potenciales y sus mitos respecto a su nuestra salud, y mostraremos un ejemplo de alimento precocinado con alto contenido en antioxidantes añadidos.

PALABRAS CLAVE

Antioxidante, selenio, radical libre, especies reactivas de oxígeno, nutrición.

ABSTRACT

There is large evidence about that certain diseases, such as cardiovascular disease or cancer that causes high rates of mortality, and can be prevented or diminished with some dietary changes. For example, these efermedades can be prevented through changes in the fat intake or high consumption of foods rich in antioxidants such as fruits and vegetables. Sometimes, the endogenous antioxidants are not enough, so it is reasonable to draw the exogenous supply of these nutrients to reduce the cumulative effects of oxidative damage throughout human life.

Free radicals are continuously produced in our bodies as a result of our own metabolic processes. Because they are not inactivated, their high chemical reactivity can damage proteins, carbohydrates, lipids or nucleic acids, and thus, could cause serious illnesses, such as cancer, cataracts, atherosclerosis, and neurodegenerative diseases as Alzheimer.

The human body has many antioxidant defense systems to inactivate the presence of these free radicals, distributed in cellular compartments. One example is the enzymatic system of defense, including enzymes as glutathione peroxidase, superoxide dismutase and catalase, among others. Nutrition plays a major role in the maintenance of antioxidant enzymes and some minerals as selenium, copper, manganese and zinc are part of the catalytic site of entioxidant enzymes. When the contribution from the diet of these minerals is inadequate, the enzymatic defensive system is altered.

In this document we will review the sources of antioxidants, their potential benefits and their myths regarding our health, and we will show an example of a precooked food with a high content of added antioxidants.

KEYWORDS

Antioxidant, selenium, free radical, oxygen recative substances, nutrition.

DECLARACIÓN DE BUENAS PRÁCTICAS

Los autores de este manuscrito declaran que:

Todos ellos han participado en su elaboración y no tienen conflictos de intereses
La investigación se ha realizado siguiendo las Pautas éticas internacionales para la investigación relacionada con la salud con seres humanos elaboradas por el Consejo de Organizaciones Internacionales de las Ciencias Médicas (CIOMS) en colaboración con la Organización Mundial de la Salud (OMS). El manuscrito es original y no contiene plagio.
El manuscrito no ha sido publicado en ningún medio y no está en proceso de revisión en otra revista.
Han obtenido los permisos necesarios para las imágenes y gráficos utilizados.
Han preservado las identidades de los pacientes.

INTRODUCCIÓN

Todos los organismos aerobios requieren oxígeno para la producción de energía; sin embargo, el oxígeno puede resultar tóxico en concentraciones elevadas e incluso en concentraciones similares a las del aire. La toxicidad del oxígeno no se debe exclusivamente a la propia molécula de oxígeno, sino a la producción, a partir del oxígeno, de especies parcialmente reducidas altamente reactivas. Fueron Gershman y col. (1954) quienes propusieron que la mayor parte de los efectos nocivos del oxígeno podían ser atribuidos a la formación de radicales libres que se originaban a partir de él.

Los radicales libres forman parte de muchas reacciones metabólicas y se producen en el organismo incluso en condiciones normales de disponibilidad de oxígeno. Algunos resultan útiles en muchos procesos, pero, cuando estas especies reactivas se producen en exceso o los sistemas de defensa antioxidante fallan, los radicales libres pueden reaccionar con los diferentes componentes celulares y se produce el daño oxidativo.

Los radicales libres de oxígeno son los principales mediadores en las reacciones de los radicales libres, posiblemente por la ubicuidad del oxígeno molecular o por su capacidad para captar fácilmente electrones. Muchas especies reactivas de oxígeno (ERO) afectan a la transcripción de distintos genes, por lo que, se han considerado moléculas señalizadoras intracelulares. Tanto los radicales libres (RL) como las ERO se producen constantemente in vivo. Como consecuencia de esto, los organismos no solo tienen un sistema de defensa antioxidante para protegerse de ellos, sino también mecanismos reparadores que impiden la acumulación de las moléculas dañadas oxidativamente.

Existen numerosos componentes de la dieta que poseen propiedades antioxidantes, como son el α-tocoferol, γ-tocoferol, tocotrienol, ácido ascórbico, β-caroteno, otras sustancias como el ubiquinol y los compuestos fenólicos. Se han realizado numerosos estudios epidemiológicos que muestran que la ingesta dietética de vitamina E, y de β-caroteno, está inversamente asociada con el riesgo de enfermedad vascular. Hay algunos estudios que muestran que la quinta parte de los sujetos con una ingesta alta de vitamina E disminuían en un 50% el riesgo de enfermedades cardiovasculares y comprobaron que los niveles normales de la dieta no alcanzan a proteger la oxidación ex vivo de las liproteínas de baja densidad (LDL). Comparaciones entre diferentes poblaciones europeas revelan una relación inversa entre la velocidad de la enfermedad cardiovascular y algunos tipos de cáncer y los niveles plasmáticos de vitamina E, vitamina C y algunos compuestos fenólicos.

Existe un efecto sinérgico entre los antioxidantes lipofílicos y los hidrofílicos. Se ha demostrado que la vitamina C mantiene los niveles de vitaminas E y A en el medio disminuyendo el estrés oxidativo al secuestrar radicales libres. Los antioxidantes tienen un papel preventivo o protector contra los daños asociados al estrés oxidativo de compuestos no esenciales, por lo que actualmente, se ha centrado la atención en un nuevo parámetro para la calidad nutricional, la capacidad antioxidante total de un alimento, principalmente los de origen vegetal.

Un antioxidante es toda sustancia que, hallándose presente en bajas concentraciones respecto a las de un sustrato oxidable, retarda o previene la oxidación de dicho sustrato, siendo frecuente que ellas mismas se oxiden. La salud del organismo depende en gran medida de eficaces sistemas de defensa antioxidante que actúan contra el daño producido por los RL y las ERO.

Los  antioxidantes se agrupan bajo las siguientes categorías:

• Proteínas de bajo peso molecular: actúan por medio de reacciones redox con metales limitando la producción de RL catalizada por los mismos. Entre ellas se encuentran: ceruloplasmina, transferrina, lactoferrina, ferritina, haptoglobina, hemopexina, albúmina.
• Enzimas: atenúan la generación de ERO al eliminar los potenciales oxidantes o por transformación de las ERO y de nitrógeno en compuestos relativamente estables. Entre ellas se encuentran: superóxido dismutasa, catalasa, glutatión reductasa, glutatión peroxidasa, glutatión transferasa.
• Antioxidantes de bajo peso molecular: actúan retrasando o inhibiendo el daño celular fundamentalmente; y esta función la llevan a cabo a través de su propiedad scavenger de RL. Se subdividen a su vez, según la solubilidad, en antioxidantes liposolubles y antioxidantes hidrosolubles:
• Liposolubles: tocoferol, carotenoides, quinonas, bilirrubina y algunos polifenoles.
• Hidrosolubles: ácido ascórbico, ácido úrico y algunos polifenoles.

Mecanismos biológicos de defensa antioxidante

En presencia de metales de transición como el hierro o cobre en forma libre o ligeramente acomplejada, el oxígeno es reducido a productos secundarios mediante reacciones de Fenton y Haber-Weiss. Para evitarlo, el plasma y el medio extracelular humano contienen una serie de proteínas capaces de quelar metales y complejos biológicos del hierro como el grupo hemo.

• Ceruloplasmina: es una proteína de fase aguda que transporta prácticamente todo el cobre presente en el plasma y posee cierta capacidad de detoxificar el anión superóxido. Tiene actividad ferroxidasa, cataliza la oxidacion del ión ferroso a férrico, con lo que impide la reacción de Fenton y la peroxidación lipídica inducida por el cobre.
• Transferrina y lactoferrina: la mayor parte del hierro plasmático está unido a trasferrina y en condiciones fisiológicas normales, este hierro y el ligado a lactoferrina no están disponibles para catalizar la formación de RL o iniciar la peroxidación lipídica. Sin embargo, el hierro ligado a la ferritina sí puede ser movilizado con estos fines por la presencia de anión superóxido en el medio.
• Haptoglobina y hemopexinas: la hemoglobina y el grupo hemo pueden participar en reacciones de forma directa o liberando el hierro acomplejado. Los complejos biológicos de hierro se liberan a la circulación por hemólisis en distintas patologías como hemorragias. En condiciones de estrés oxidativo, la hemoglobina se convierte en metahemoglobina libre y el grupo hemo es rápidamente ligado por la haptoglobina y la hemopexina, comportándose indirectamente como inhibidor de la peroxidación lipídica inducida por hemoglobina y grupo hemo.
• Albúmina: coopera en las oxidaciones catalizadas por cobre y grupos hemo. Esto se debe a la existencia de grupos sulfhidrilos que, junto con los suministrados por el resto de las proteínas plasmáticas, serían capaces de reaccionar con los radicales peroxilo, estabilizándolos.

Las enzimas superóxido dismutasa, glutatión peroxidasa, glutatión reductasa, glutatión transferasa y catalasa constituyen parte del sistema de defensa antioxidante primario del organismo. La enzima superóxido dismutasa, que muestra diversas isoformas con distribución tanto intracelular como extracelular, se encarga de transformar el anión superóxido en peróxido de hidrógeno (H₂O₂), que ha de ser eliminado por la vía catalasa o glutatión peroxidasa. La catalasa se localiza preferentemente en los peroxisomas y citosol y actúa sobre el H₂O₂ de dos formas, como peroxidasa o como dismutasa. Finalmente la glutatión peroxidasa, la glutatión reductasa y la glutatión transferasa son tres enzimas que necesitan como cofactor el glutatión (GSH) y con localización intracelular y extracelular dependiendo de la isoforma. La glutatión peroxidasa utiliza el GSH para detoxificar el H₂O₂ con gran eficacia y necesita de la glutatión reductasa dependiente de NADPH para regenerarse y poder volver a actuar. Las glutatión transferasas también presentan cierta actividad peroxidasa.

Desde el punto de vista nutricional, lo destacable es que ambos sistemas antioxidantes tienen naturaleza proteica, sin carácter esencial, por lo que normalmente son sintetizadas por el propio organismo. Por ello, tan solo en individuos de baja ingesta proteica puede existir el riesgo de falta de los sistemas citados de defensa antioxidativa.

En el caso de los antioxidantes, el organismo posee diversos mecanismos protectores contra el ataque de los RL, dentro de los cuales destacan:

• Vitamina E (liposoluble). Actúa como un potente antioxidante lipofílico y supresor del daño oxidativo en membranas biológicas, lipoproteínas y tejidos, considerándose el mejor antioxidante liposoluble en células de mamífero y sangre. Esta vitamina contiene un grupo OH fenólico responsable de su actividad antioxidante y una cadena lateral que favorece su inserción en la región lipofílica de la membrana. La vitamina E se encuentra en los frutos secos, lechuga, guisantes, germen de trigo, aceites vegetales (aceite de oliva virgen principalmente), huevos, nueces, uva y vino.
• Vitamina C o ácido ascórbico (hidrosoluble). Es un óptimo agente reductor, que lo convierte en un excelente antioxidante hidrosoluble donador y el antioxidante plasmático más eficaz, al ser el primero en ser consumido. Este antioxidante es capaz de interactuar directamente con RL, aunque uno de su principal mecanismo antioxidante es la regeneración de la vitamina E por la interacción con el radical tocoferoxilo. La vitamina C se encuentra en cítricos (naranjas, mandarinas, limones, pomelos), melón, cerezas y vegetales (tomate, pimientos, coliflor, coles y brócoli). Dado su carácter reductor, ambas vitaminas pueden llegar a ser prooxidantes.
• Los carotenoides pueden actuar como antioxidantes por su extenso sistema de dobles enlaces conjugados. Se ha comprobado su capacidad para reaccionar con el oxígeno, radical peroxilo, anión superóxido y otras especies reactivas. Sin embargo, su capacidad antioxidante depende de la concentración de oxígeno existente (mayor a bajas presiones), de su propia estructura química y del efecto acompañante de otros antioxidantes. Su mecanismo de acción antioxidante implica la generación de un radical intermedio, que puede seguir diversas vías, pudiendo llegar a ser prooxidante. En la naturaleza se encuentran cientos de carotenoides y muy pocos son encontrados en tejidos humanos. Los mayoritarios son el β-caroteno, α-caroteno, licopeno, β-criptoxantina, luteína y zeaxantina. Los carotenoides se encuentran en frutas y vegetales fuertemente pigmentados como zanahoria, tomates, pimientos rojos, calabaza, sandía, perejil, nueces, brócoli y espinacas.
• Fenoles (derivados del hidroxibenceno) y polifenoles (compuestos conteniendo dos o más grupos fenólicos). Se encuentran ampliamente distribuidos en el reino vegetal, habiéndose identificado más de 8.000 compuestos. Este grupo incluye un amplio rango de estructuras biológicas, desde muy simples (como los ácidos fenólicos), hasta muy complejas (como los taninos). Los ácidos fenólicos abundan en las frutas verdes, sobre todo en la piel. Su contenido disminuye a medida que avanza la maduración.
• Están distribuidos en las plantas y algunos específicos se han aislado en hongos y líquenes, conociéndose alrededor de unos 5.000 en la actualidad. Los flavonoides se agrupan en antoxantinas y antocianinas. Las antoxantinas son moléculas de tipo pigmentario blanco, amarillentas o incoloras, mientras que las antocianinas son pigmentos rojos, azules o purpúreos. La mayor parte de los flavonoides están presentes en alimentos en la forma de 3-6 glucósidos. La biodisponibilidad de los flavonoides está condicionada por un mejor o peor transporte en el enterocito y su facilidad de metabolización por conjugación. Los flavonoides presentes en la soja, además de su capacidad antioxidante, se denominan también fitoestrógenos, ya que actúan por su similitud química como estrógenos.
• Son compuestos de elevado peso molecular, altamente hidroxilados, pudiendo formar complejos insolubles con carbohidratos y proteínas. Destacan los taninos hidromiscibles, en los que es abundante la presencia de ácido gálico y su producto de condensación, el ácido hexahidroxidifénico, y sobre todo existen en la dieta los condensados o proantocianidinas. Se encuentran en un amplio rango de cereales, frutos y frutos secos y su capacidad antioxidante es muy elevada.
• Son flavonoides presentes en muchos alimentos de naturaleza vegetal, cuyas plantas de origen cumplen la función de resistencia a los hongos, a la infección microbiana y al estrés. El estilbeno más destacable es el resveratrol que se encuentra en uvas, zumos de uva, vino, cacahuetes y mantequilla de cacahuete y en pequeñas cantidades en zumos en la pulpa de las frutas.
• Es una planta de origen asiático usado comúnmente como una especie en la cultura asiática, considerada como una planta mágica por sus características organolépticas y propiedades terapéuticas y protectoras, sobre todo a nivel cutáneo y hepático. El extracto de cúrcuma es rico en curcumina, sustancia fenólica, que presenta una potente acción antioxidante. Las cadenas alquílicas laterales de la curcumina juegan un importante papel en la regeneración de antioxidantes durante la peroxidación, igual que en el caso de la vitamina E. Los factores que favorecen la formación de quinonas hacen que los compuestos funcionen como eficaces inhibidores de la peroxidación lipídica. La curcumina presenta una potente acción antioxidante sobre los ácidos grasos poliinsaturados.

La coenzima Q10 se trata de un lípido desde el punto de vista químico. La letra Q representa el grupo quinónico y el número 10 representa el número de unidades isoprenoides en su cadena lateral. La coenzima Q10 puede existir en tres estados de oxidación, la forma ubiquinol completamente reducida, la forma intermedia o radical semiquinona y la ubiquinono completamente oxidada. La coenzima Q10 puede provenir de la dieta o formarse mediante síntesis endógena.

La coenzima Q10 está distribuida ampliamente en la naturaleza, estando presente en muchos tejidos vegetales y animales que son parte de nuestra dieta normal. A nivel animal, de mayor a menor proporción, se puede encontrar en carne de ternera, pollo, cerdo, corazón de cerdo, pescado, huevos y leche. A nivel vegetal, de mayor a menor proporción, se puede encontrar en diversos tipos de aceites vegetales, coliflor, pera y naranja.

Estrés oxidativo. Prevención

El organismo dispone de sistemas de defensa antioxidante, de tal manera que siempre que existe una agresión, se intenta neutralizar con una defensa antioxidante. Sin embargo, cuando la agresión supera esta defensa, se entra en una situación de estrés oxidativo. El balance oxidativo celular es la relación entre los factores prooxidantes y los sistemas de defensa antioxidante. Los factores oxidantes pueden ser de 2 tipos:

• Nutricional: el hierro ferroso, los ácidos grasos poliinsaturados, otros…
• No nutricional: radicales libres y especies reactivas de oxígeno.

El oxígeno es un nutriente especial, de tipo gaseoso y esencial, que el organismo no puede sintetizar ni sustituir por ningún otro elemento. Los organismos multicelulares complejos son capaces de oxidar combustibles ricos en carbono e hidrógeno utilizando el oxígeno. Este proceso de oxidación permite obtener energía (ATP) y como resultado se obtiene dióxido de carbono y agua.

La oxidación de los combustibles biológicos por el oxígeno implica una reducción del mismo, produciendo una molécula de agua residual. Esta reducción escalonada permite la liberación energética gradual y no total o explosiva. Pero el oxígeno puede ser reducido de forma incompleta. Estas moléculas con electrones desapareados presentan extrema reactividad, son los RL. Por otra parte, también aparecen ERO, con compuestos de gran reactividad, siendo algunos RL y otros no, aunque pueden intervenir en la formación de los mismos. La utilización del oxígeno atmosférico lleva consigo la generación de compuestos que agreden la propia estructura celular, con pérdida o afectación de la misma, así como de su funcionalidad.

Un radical libre (RL) es cualquier especie química capaz de existir de forma independiente que presenta uno o más electrones desapareados en su estructura. Los RL son más o menos reactivos y esta reactividad depende de la localización del electrón, siendo extremadamente reactivos y, en general, muy nocivos para la célula.

Las especies reactivas (ER) son un grupo de moléculas que incluyen no solo los RL propiamente dichos, sino también algunas especies no radicales, es decir, sin electrones desapareados. Estas ER poseen al menos un electrón en un orbital de mayor contenido energético que el correspondiente a su estado fundamental, que las hace más reactivas, pudiendo generar RL. Las más importantes son ERO, como por ejemplo: el ozono (O₃), el peróxido de hidrógeno (H₂O₂), el ácido hipocloroso (HClO) y el oxígeno singlete (¹O₂).

Las vías de formación de RL y ERO que ocurren a nivel celular provocando daños son:

• Anión superóxido
• Anión peroxilo
• Peróxido de hidrógeno
• Hidroperoxilo
• Hidroxilo
• Oxígeno singlete

Son muchas y variadas las fuentes de RL y ER, pudiendo diferenciarse en:

• Endógenas: sistema de transporte electrónico mitocondrial, sistema de transporte electrónico microsomal. diversas enzimas oxidativas citosólicas y peroxisomales, hemoproteínas y actividad derivada del proceso de fagocitosis.
• Exógenas: xenobióticos, determinados venenos o toxinas, diversas moléculas propias de los fenómenos de polución, radiaciones ionizantes (rayos ganma, rayos X y UV), fármacos diversos, ozono, hiperoxia e isquemia reperfusión, alcohol, etc.

La capacidad de cada RL o ER como potencial agente prooxidante viene determinada por cuatro características básicas: reactividad, especificidad, selectividad y difusibilidad. Debido a estas características, algunos RL y ER pueden interactuar rápidamente y modificar tanto pequeñas biomoléculas libres (vitaminas, aminoácidos, carbohidratos simples, lípidos), como macromoléculas (proteínas o ácidos nucleicos) o estructuras supramoleculares (membranas y lipoproteínas). La vida media de los RL y ER es extremadamente corta.

Sistemas antioxidantes del organismo y sus características generales

• Defensas antioxidantes primarias y secundarias
• Las defensas antioxidantes primarias previenen del fenómeno oxidativo impidiendo la formación del RL o eliminándolo cuando éste se forma. En este grupo se incluye la vitamina E, el ácido ascórbico, β-caroteno, ácido úrico y algunas enzimas como superóxido dismutasa, glutatión peroxidasa, catalasa y DT-diaforasa.
• Las defensas antioxidantes secundarias se encargan de eliminar los productos nocivos formados, impidiendo la acumulación indeseable. En este grupo se incluyen enzimas de reparación del ADN, enzimas proteolíticas, enzimas lipolíticas y transferasas. Exceptuando los sistemas de reparación de ADN, las restantes enzimas metabolizan los ácidos nucleicos, proteínas y lípidos dañados por el ataque de los RL y ERO.
• Defensas antioxidantes en función del mecanismo de acción. Estos mecanismos son: antioxidantes de prevención, antioxidantes eliminadores de radicales (radical scavenger) y sistemas enzimáticos de reparación o de síntesis de novo.

Los sistemas antioxidantes del organismo se caracterizan por su heterogeneidad.

La localización de los sistemas antioxidantes puede ser:

• Extracelular: puede ser plasmática, linfática o intestinal. Es el caso de las proteínas plasmáticas y productos catabólicos (ácido úrico y bilirrubina) o compuestos metabólicos fundamentales como glucosa.
• Intracelular: puede ser citosólica o a nivel de membrana. Es el caso de enzimas, vitaminas y ciertos péptidos (glutatión).

El hecho de que la localización sea extracelular o intracelular es obligada dado que la agresión oxidativa se puede producir en cualquier parte. Algunos sistemas antioxidantes tienen una localización más amplia, como ocurre con la superóxido dismutasa que se encuentra tanto a nivel intracelular como a nivel extracelular, tanto en la membrana como en el citosol. Por el contrario, en otros casos, la localización está más restringida, como ocurre con la vitamina E, situada solo en la membrana.

En función de la distribución tisular, existen casos de localización muy concreta, por ejemplo el retinol es muy abundante en hígado, mientras que en otros casos el antioxidante se encuentra en todos los tejidos corporales, por ejemplo la vitamina E, el ácido ascórbico o la ubiquinona.

En función de la solubilidad:

• Antioxidantes hidrosolubles: suelen distribuirse a nivel extracelular y citosólico, como el GSH, albúmina o vitamina C.
• Antioxidantes liposolubles: vitamina E y β-caroteno. Estos tienen una parte hidrofílica y otra lipofílica, que les permite situarse en la membrana celular o en la parte externa de las proteínas.

En cuanto a la procedencia, hay una gran diversidad. Unos antioxidantes son nutrientes (vitaminas E y C, β-caroteno); otros pueden provenir de nutrientes (proteínas plasmáticas como la albúmina, ceruloplasmina y lactoferrinas o enzimas como la superóxido dismutasa, catalasa y GSH). En otros casos, son productos del catabolismo, como el ácido úrico y la bilirrubina. Existen algunos compuestos antioxidantes que aún no se consideran nutrientes, que tiene carácter no esencial como la CoQ (ubiquinona), o de carácter esencial, como los compuestos fenólicos.

Sistemas antioxidantes relevantes

• Superóxido dismutasa (SOD): es una enzima que cataliza la reacción de formación de H₂O₂ a partir del anión superóxido, acelerándola unas diez mil veces. Existen varios tipos de SOD distribuidas tanto a nivel intracelular como en los distintos fluidos biológicos extracelulares, conteniendo metales diversos que actúan como coenzimas y son esenciales para su función catalítica.
• Catalasa: contiene hierro hemo. Está localizada especialmente en los peroxisomas, pero en aquellas células carentes de esta organela es una enzima citosólica. Tiene acción sobre el H₂O₂ y es capaz de utilizar otros peróxidos lipídicos convirtiéndolos en alcoholes inertes. Actúa sobre el H₂O₂ eficazmente dismutándolo o usándolo como oxidante, actuando como una peroxidasa.
• Glutatión peroxidasa, glutatión reductasa y glutatión transferasa: estas tres enzimas necesitan como cofactor el GSH, tripéptido soluble con un grupo tiol libre, que puede reaccionar también directamente con el RL. La glutatión peroxidasa selenio-dependiente, a través del GSH puede degradar el H₂O₂ con gran eficacia. La glutatión peroxidasa no selenio-dependiente puede actuar sobre peróxidos de ácidos grasos formados por peroxidación lipídica en membranas celulares, generando hidroperóxidos fácilmente metabolizables y eliminables.
• Mielo-, cloro- y lacto-peroxidasas: catalizan H₂O₂. Generan oxígeno singlete a través de una reacción de descomposición del H₂O₂ en dos etapas.
• Carotenoides y vitamina A: este compuesto se escinde, oxidativamente, en dos moléculas de retinaldehido, del cual una pequeña cantidad se oxida irreversiblemente a ácido retinoico, y la parte restante se reduce generando retinol. Reaccionan desactivando el oxígeno singlete y los radicales peroxilos, atrapando tanto oxígeno como RL orgánicos.
• Vitamina E: actúa inhibiendo la peroxidación lipídica por inactivación de los radicales peroxilo produciendo un radical, el α-tocoferolkinona.
• Vitamina C: protege del daño peroxidativo inducido por radicales peroxilos acuosos y por los oxidantes liberados por los neutrófilos activados.
• Ácido úrico: inhibe la generación de hidroxilo dependiente de metales de transición, además de un potente inactivador de oxígeno singlete y atrapa radicales peroxilos en fase acuosa.
• Coenzima Q: su mecanismo de acción es la regeneración del radical de vitamina E.
• Tioles: el GSH es el grupo tiol celular más importante. El GSH reduce el hidrógeno y los peróxidos orgánicos mediante una reacción catalizada por la glutatión peroxidasa. El GSH se oxida para poder ser reducido de nuevo por medio de la glutatión reductasa.
• Flavonoides y polifenoles: tienen la capacidad de combatir el estrés oxidativo característico de patologías como enfermedades cardiovasculares, tumores y alteraciones neurodegenerativas. Estos compuestos pueden actuar interrumpiendo la cadena de reacciones gracias a su capacidad de ceder un electrón al radical peroxilo de los ácidos grasos, interrumpiendo así la fase de propagación y pueden inhibir la oxidación de las lipoproteínas de baja densidad (LDL).

Efectos beneficiosos para la salud del consumo de antioxidantes

Los objetivos son sensibilizar a la población en general sobre los beneficios que una dieta saludable, variada y equilibrada puede proporcionar al organismo y a la salud, en lo que a ingestión de antioxidantes respecta. La rueda antioxidante de los alimentos representa gráficamente la necesidad de ingerir diariamente cantidades concretas de los alimentos destacados con capacidad antioxidante: fruta, pan, patatas, hortalizas, cacao, legumbres, frutos secos y aceite de oliva.

• Tienen la capacidad potencial para ayudar al efecto quelante de las proteínas y otros mecanismos que permiten impedir la existencia de cationes divalentes libres con la consiguiente formación de RL. En general, los compuestos fenólicos ejercerán su efecto protector a nivel digestivo durante el tránsito intestinal y los antioxidantes no absorbidos impedirán la peroxidación lipídica de las membranas de los enterocitos, directamente por el mecanismo general de inactivación de los RL, o indirectamente por quelación del ión hierro.
• Por su capacidad antioxidante, se han descrito efectos protectores en diversas patologías como diabetes, cáncer, procesos inflamatorios, efecto neuroprotector y en la enfermedad cardiovascular. También se les ha atribuido efectos beneficiosos en osteoporosis y menopausia.
• Presentan efectos beneficiosos en la enfermedad cardiovascular, osteoporosis y menopausia. Las isoflavonas de soja, especialmente la genisteína, tiene efecto protector frente a diversos tipos de cáncer, como el de mama, colon y piel.
• Resveratrol: Posee efecto cardioprotector por su capacidad de inhibir las LDL de la oxidación, la agregación plaquetaria, y la síntesis de eicosanoides. La acción de este compuesto fenólico depende de la dosis consumida y actúa como agente antimutagénico y antioxidante. Hoy en día su utilidad está siendo discutida por el hecho de que más del 90% del resveratrol ingerido es destruído en el intestino.
• Poseen efecto antioxidante en células renales comparable al efecto antioxidante de la vitamina E en la protección frente al estrés oxidativo en este tipo de células. Se ha comprobado que la suplementación oral con cúrcuma reduce la peroxidación lipídica e incrementa los ácidos grasos esenciales en tejidos del hígado, riñón, bazo y cerebro. Esto podría indicar una acción protectora en las alteraciones que pueden sufrir las membranas de estos órganos por distintos procesos, como el envejecimiento. En la aterosclerosis, se ha observado que la cúrcuma disminuye los peróxidos lipídicos plasmáticos, que son moléculas con un papel importante en la patogénesis de esta enfermedad. Posee efecto antitrombótico, aumenta la actividad fibrinolítica, tiene efecto hipotensor transitorio y es antiagregante plaquetario in vivo y ex vivo.
• Junto con el pinoresinol y su derivado acetoxilo, son conocidos por sus efectos inhibidores del crecimiento de las células cancerosas en el cáncer de piel, mama, colon y pulmón. La acción antioxidante de los lignanos es uno de los mecanismos inhibidores de la carcinogénesis.
• Numerosos trabajos han demostrado una asociación inversa entre la ingesta de licopeno en el tomate y el riesgo de padecer algunos tipos de cáncer (próstata, pulmón, ovario, colon, mama) al reducir la susceptibilidad del ADN linfocitario ante los RL, estimular la respuesta inmunitaria y reducir la oxidación de las LDL. Es un importante agente protector cutáneo ante la acción de rayos ultravioletas, además de sus efectos beneficiosos sobre la enfermedad cardiovascular.
• Coenzima Q10. Se ha planteado que la CoQ es el único antioxidante liposoluble que las células pueden sintetizar de novo y para el que existen mecanismos enzimáticos apropiados para regenerar la forma reducida. La forma reducida de la CoQ también ejerce su acción antioxidante inactivando la ferril mioglobina, una especie capaz de conducir la peroxidación lipídica a nivel cardiaco y muscular. El papel de la CoQ consiste en preservar la partícula de LDL de la oxidación, así como preservar el resto de antioxidantes presentes en la lipoproteína.

 OBJETIVO

Hacer una revisión sistemática de las ventajas e inconvenientes para la salud humana del consumo de antioxidantes, y evaluar las posibilidades de incluir estos compuestos en alimentos que habitualmente no los contienen, como los alimentos precocinados.

En el presente trabajo se describe el desarrollo de un plato típicamente asociado con la comida rápida y los menús para colectividades (calamar a la romana), que ha sido modificado para poder alcanzar la declaración de «alto contenido en antixodantes», gracias a, entre otros, su contenido en selenio.

El desarrollo de dicho producto demuestra que la elaboración de alimentos precocinados con alto contenido en antioxidantes es tecnológicamente viable y una interesante opción de ganar valor de para estos productos.

METODOLOGÍA

Las microalgas son potenciales fuentes industriales de ácidos grasos n-3 y antioxidantes que contienen numerosos componentes bioactivos, tales como clorofilas, carotenoides, aminoácidos esenciales, ácidos grasos unsaturados, beta-glucanos y fibra alimentaria. En la actualidad, cuentan con autorización como nuevo ingrediente según los dispuesto en el Reglamento 258/1997 los aceites obtenidos a partir de las microalgas Schizochybium spp. y Ulkenia spp., así como las microalgas como tal Chlorella spp. y Espirulina spp.

De entre ellos, hemos optado por incluir en la formulación de nuestro producto la microalga Chlorella, que se caracteriza por ser el alimento con mayor porcentaje de clorofila del planeta. Además de sus pigmentos naturales y su respetable contenido en tocoferol, esta microalga presenta la característica de que acumula selenio en forma de seleniometionina, que es fácilmente asimilable por el organismo. No obstante, dado que es un alga marina, presenta también un alto contenido en sodio, hemos optado por incluir en la formulación del producto una segunda fuente de selenio, de este modo, ha sido también incluido como ingrediente extracto de levadura de cerveza (Saccharomyces cerevisiae), el cual también se caracteriza por almacenar selenio en forma de selenoproteínas, mucho más asimilables para el organismo que el selenio como tal.

El producto fue elaborado siguiendo un proceso de fabricación tradicional de calamar a la romana 30/70 (en el cual el cefalópodo representa el 30% del peso total del producto y el rebozado el 70%. La composición del producto tiene solicitud de protección industrial, por lo que no puede especificarse en este trabajo. Como cefalópodo, base del calamar a la romana, se eligió Illex argentinus, una especie de calamar del suroeste atlántico empleado en la elaboración de alimentos precocinados por su bajo coste, color blando y textura idónea. Las anillas de cefalópodo cortadas, fueron empanadas en la mezcla diseñada que incluye la microalga Chorella y la levadura Saccharomyces cerevisiae, que actuarán como fuente adicional de selenio a la que ya contiene el cefalópodo.

Una vez elaboradas, las anillas de calamar a la romana fueron previamente prefritas en aceite de girasol en freidora industrial a 175ºC durante 2 minutos. Las muestras fueron agitadas mecánicamente de manera suave para eliminar los restos de aceite. Posteriormente, fueron atemperados a temperatura ambiente, y guardados a -21ºC hasta su cocinado o la realización de su análisis nutricional.

El proceso de fritura final se realizó en una freidora de tres litros de capacidad a 180ºC durante 4 minutos. Para cada una de las frituras fue empleado aceite de girasol nuevo, para no modificar el perfil lipídico de unas muestras con los restos de grasa de las anillas fritas anteriormente. Previo a su análisis nutricional, los restos de aceite de fritura sobrantes fueron retirados mediante un papel absorbente.

El análisis nutricional del producto desarrollado se llevó a cabo siguiendo metodologías oficiales establecidas por la Asociación oficial de Químicos Analíticos. El contenido en proteína se determinó mediante la determinación del contenido en nitrógeno (método Kjeldhal), la humedad mediante desecación en estufa de aire caliente, el contenido en cenizas se determinó mediante incineración en horno de mufla, la grasa total se determinó mediante extracción por éter de petróleo (método Soxhlet). Por otra parte, el contenido en azúcares mediante hidrólisis enzimática y el contenido en fibra alimentaria mediante el método enzimático-gravimétrico. El contenido en sodio se determinó mediante absorción atómica en el centro de referencia. Los niveles de carbohidratos y contenido calórico se determinaron a través de cálculos por el método descrito. La determinación de ácidos grasos se realizó mediante cromatografía de gases acoplada a un detector de ionización de llama. En cuanto al contenido de selenio, las determinaciones fueron realizadas por espectrofotometría de masas con llama de aire-acetileno. Todas las determinaciones fueron realizadas por triplicado, tomando como valor final la media aritmética de las mismas.

Las pruebas de aceptabilidad se determinaron en mesas individuales con luz natural, en buenas condiciones de visibilidad y sin interferencias de olores extraños. A los participantes en la prueba se les proporcionó agua de baja mineralización y pan sin sal para la limpieza de sabores entre las distintas pruebas. A todos los participantes en la prueba se les proporcionó una pieza de anillas de calamar con alto contenido en selenio, junto con una pieza anilla de calamar a la romana control fabricada por la misma empresa que el producto funcional. A dichos consumidores se les pidió que valorasen diferentes parámetros en los productos probados (apariencia, olor, sabor, sensación crujiente y aceptabilidad general) en una escala del 1-7 en la cual, 7 significa excelente, 6 muy bueno, 5 bueno, 4 aceptable, 3 inaceptable, 2 deficiente y 1 malo. Esta prueba se ha realizado inmediatamente después del cocinado tanto de las anillas de calamar a la romana modificadas como de las controles.

RESULTADOS

Los resultados obtenidos muestran que el calamar a la romana modificado mediante la inclusión de la microalga Chlorella y la levadura Saccharomyces cerevisiae presentó valores significativamente mayores de extracto seco, grasa monoinsaturada, grasa polinsaturada, ácidos grasos n-3 y fibra y selenio que los calamares a la romana convencionales. De este modo, el calamar a la romana modificado presenta una composición nutricional mucho más adecuada a las recomendaciones actuales de los expertos en nutrición como la OMS (2003). Además de su mayor contenido en selenio, y del resto de sustancias potencialmente antioxidantes que no han sido cuantificadas, el calamar a la romana modificado también presenta un mayor contenido en otros componentes beneficiosos que son típicamente deficitarios en la dieta media de la sociedad española, como son la fibra y los ácidos grasos n-3. De hecho, el producto desarrollado, además de contener la cantidad de selenio suficiente para ser considerado como «alto contenido en selenio», también contiene ácidos grasos omega-3 en cantidad suficiente para ser considerado como alimento con «alto contenido en ácidos grasos omega-3», en lo referente a contener más de 80 µg por 100 g y 100 Kcal de producto.

Por lo tanto, el calamar a la romana podría considerarse como «doblemente funcional». No obstante, para poder utilizar alegaciones de salud, según el Reglamento 1924/2006, los componentes bioactivos para poder ser mencionados en declaraciones de propiedades nutricionales o de propiedades saludables, deben encontrarse en una forma asimilable por el organismo (caso del selenio en forma de selenoproteínas), y además dichas declaraciones harán referencia a los alimentos listos para su consumo de acuerdo a las instrucciones del fabricante.

Por este motivo, es necesario mantener el contenido de dichos componentes en el alimento ya cocinado. El producto una vez cocinado aumenta de modo importante su extracto seco, su contenido calórico y su grasa poliinsaturada y n-6, debido a la entrada de aceite de girasol desde la grasa de fritura al producto. Una vez cocinado, el producto ya no cumple los criterios establecido en el Reglamento 1924/2006 en lo referente a contener más de 80 µg de EPA+DHA por 100 Kcal de producto. No obstante el contenido en selenio, al igual que el de sodio, se incrementa como consecuencia indirecta de la pérdida de humedad del producto.

En lo referente a la aceptabilidad del consumidor, los resultados obtenidos, para un total de 21 participantes en pruebas de aceptabilidad, los resultados obtenidos se consideran “aceptables”.  A pesar de que las anillas de calamar a la romana convencionales, de modo general obtuvieron mejores calificaciones para los diversos parámetros investigados que las anillas de calamar a la romana modificadas, sólo en el caso de la sensación crujiente las diferencias encontradas alcanzaron niveles estadísticamente significativos.

CONCLUSIONES

El consumo de antioxidantes en la dieta media de los países occidentales desarrollados sigue siendo deficitario, mientras que el volumen de ventas de comidas preparadas precocinadas en dichos países va en un aumento continuo en las últimas tres décadas. Teniendo en cuanta los inmunerables procesos patológicos en los que existe evidencia científica o sospecha de que los antioxidantes intervenen de un modo directo, la fortificación con antioxidantes de alimentos de consumo masivo sería una opción interesante para reducir el coste sanitario.

Mediante este documento, hemos mostrado un producto que tradicionalmente va asocido a una mala imagen desde el punto de vista nutricional (calamar a la romana frito), se puede elaborar un producto funcional, con alto contenido en selenio (uno de los pocos antioxidantes con alegaciones de salud aprovadas por la EFSA). El producto desarrollado no despertó rechazos en el consumidor, salvo una nota ligeramente inferior en lo referente a su sensación crujiente, por lo que es una alternativa útil para incluir en menús de colectividades que necesiten especialmente un alto aporte de antioxidantes, como centros geríatricos o centros escolares.

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