Mucho más allá de la nutrición

La comprensión de la composición química de los alimentos y de su influencia sobre la calidad sensorial y sobre los efectos biológicos es una de las propuestas del Centro de Investigación en Alimentos

Por Karina Toledo

Agência FAPESP – Aunque el organismo humano no los puede digerir, algunos tipos de polisacáridos presentes en los alimentos –la pectina, por ejemplo– parecen tener la capacidad de modular el funcionamiento de células del sistema inmunológico.

La detección de compuestos con tal propiedad es el objetivo de un proyecto coordinado por João Roberto Oliveira do Nascimento, docente de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de São Paulo (FCF-USP), en Brasil, en el ámbito del Centro de Investigación en Alimentos (FoRC, por sus siglas en inglés), uno de los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (CEPIDs) que cuentan con el apoyo de la FAPESP.

"Estamos seleccionando polisacáridos hidrosolubles presentes en la banana, la guayaba, el chayote y algunas especies de setas. Con base en la composición de las moléculas y en datos existentes en la literatura científica, es posible especular si éstas tienen potencial inmunomodulante. A las más prometedoras las purificaremos y las someteremos a pruebas en cultivos de células del sistema inmunológico", comentó el investigador.

Dependiendo del resultado que se observe in vitro, y posteriormente in vivo, según sostuvo Oliveira do Nascimento, el grupo podrá pensar en extraer el compuesto para su utilización como suplemento alimentario o como ingrediente en diversas fórmulas.

Este trabajo fue presentado en el 1º FoRC Symposium: Advances in Food Science and Nutrition, que se realizo durante los días 2 y 3 de septiembre en la FCF-USP. En dicho evento, se dieron a conocer distintos proyectos actualmente en marcha en las cuatro subáreas en las cuales el FoRC se encuentra dividido: "Sistemas biológicos en alimentos"; "Alimentos, nutrición y salud"; "Calidad y seguridad de los alimentos" y "Nuevas tecnologías e innovación".

Junto a Adriana Mercadante, de la facultad de Ingeniería de Alimentos de la Universidad de Campinas (FEA-Unicamp), Oliveira do Nascimento coordina el pilar denominado "Sistemas biológicos en alimentos", cuyo objetivo principal consiste en estudiar la composición química de frutas, hortalizas y hongos.

"La composición química tiene relación directa tanto con la calidad sensorial –el color, la textura y el sabor– como con los efectos fisiológicos en el organismo. La idea es estudiar no solamente los componentes presentes en el alimento durante el cultivo, sino también las transformaciones que éstos sufren durante el añejamiento, el almacenamiento y el procesamiento", explicó Oliveira do Nascimento.

En el proyecto encabezado por Mercadante, el objetivo consiste en detectar carotenoides (los pigmentos que dotan de coloración roja, anaranjada o amarilla a los alimentos) presentes en frutas de la biodiversidad brasileña y descubrir si ofrecen beneficios para la salud. La investigadora está desarrollando nuevas metodologías tendientes a facilitar este tipo de análisis.

En tanto, en la investigación coordinada por Eduardo Purgatto, de la FCF-USP, se están comparando tres variedades de pitanga. Si bien son de la misma especie –Eugenia uniflora– una es de color amarillo (gracias al betacaroteno), la otra morada (a causa de las antocianinas) y la tercera, la más común, es roja (gracias al licopeno).

"Los tres pigmentos tienen acción biológica distinta, aunque todos sean antioxidantes. La antocianina ha sido estudiada por su acción antiinflamatoria. El consumo de licopeno ya ha sido asociado en estudios anteriores a la disminución del riesgo de cáncer de próstata y de pulmón. En tanto, el betacaroteno parece tener efecto contra el cáncer hepático", afirmó Purgatto.

Con la ayuda de técnicas de la transcriptómica (el análisis de la expresión de genes a gran escala) y de la metabolómica (un amplio screening o cribado de los metabolitos que la planta produce), los investigadores procuran comprender cómo transcurre la regulación de las vías metabólicas relacionadas con la síntesis de los pigmentos.

"Pretendemos descubrir si existe una influencia del suelo o del clima o si fue una mutación natural que surgió. Al entender qué es lo que influye sobre el metabolismo de formación de los pigmentos, podremos interferir en dicho proceso y mejorar los atributos de calidad en la planta. Y también pretendemos comprender qué sucede con esos pigmentos cuando se almacena o se procesa la fruta para la elaboración de jugo, por ejemplo", explicó Purgatto.

Los impactos sobre la salud

El enfoque del pilar "Alimentos, Nutrición y Salud", coordinado por los profesores Franco Lajolo y Thomas Ong, ambos de la FCF-USP, recae sobre el estudio de la actuación de los compuestos bioactivos de los alimentos –particularmente los polifenoles– en el organismo desde el nivel celular, y su absorción y metabolización.

"Esencialmente, estudiamos por qué es importante comer frutas y verduras", bromeó Lajolo. "Hay estudios epidemiológicos que asocian el consumo de vegetales con un menor riesgo de desarrollar enfermedades, pero son raros los ensayos clínicos de intervención, en los cuales se le da un alimento al paciente para verificar su efecto sobre la salud y estudiar los mecanismos implicados en esa acción biológica", dijo el investigador.

El grupo ha estudiado diversas variedades de naranjas, según Lajolo, que es la principal fuente de polifenoles en la dieta brasileña, y también frutos regionales, tales como el guapurú, la cereza de Brasil y una variedad de maíz morado desarrollada en asociación con la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq-USP).

"Aislamos un determinado componente del alimento, se lo damos a roedores y luego estudiamos su impacto en la orina, en el plasma sanguíneo y en los órganos, y las eventuales modificaciones en el metabolismo. Todo al mismo tiempo. También realizamos estudios de los mecanismos de acción en cultivos de células", comentó Lajolo.

Una vez que comprobemos el efecto biológico in vivo, dijo el investigador, será posible aplicar el conocimiento de distintas maneras. Una de ellas consiste en seleccionar variedades de plantas que produzcan cantidades mayores del compuesto bioactivo de interés. Otra posibilidad consiste en desarrollar procesos tecnológicos con el objetivo de procesar el alimento sin comprometer sus propiedades funcionales. Asimismo, se vuelve así posible calcular qué cantidad de un determinado alimento se debe ingerir para obtenerse un beneficio en la salud.

"Son todos despliegues rumbo a una agricultura biomédica", afirmó Lajolo.

Mayor calidad y menor riesgo

Uno de los objetivos del tercer pilar del CEPID, intitulado "Calidad y seguridad de los alimentos", coordinado por las profesoras Mariza Landgraf y Bernadette Dora Gombossy de Melo Franco, también de la FCF-USP, consiste en asegurar la inocuidad y la calidad microbiológica de los alimentos a lo largo de toda la cadena productiva.

En uno de los proyectos de esta subárea, el enfoque recae sobre los vegetales orgánicos, y se buscan bacterias patogénicas tales como la Escherichia coli productora de la toxina Shiga (STEC), y también las del género Salmonella, asociadas con cuadros severos de diarrea.

"Escogimos orgánicos pues, normalmente, los productores emplean excrementos de animales como fertilizantes. Pero no encontramos STEC en ninguna de las muestras, y fue baja la aparición de Salmonella. Presumimos que esto se debe al hecho de que los agricultores implementan el proceso de compostaje, durante el cual la materia orgánica queda en fermentación durante dos o tres meses, con lo cual se acidifica su pH. Esto hace que se eliminen los microorganismos patogénicos en caso de hallarse presentes”, comentó Landgraf.

En otro proyecto del grupo, se emplea la microbiología predictiva y el modelado matemático para establecer las medidas de control necesarias como para evitar que la contaminación cruzada durante el manipuleo de alimentos listos para consumo provoque daños a la salud de la población.

Se estudia fundamentalmente la bacteria Listeria monocytogenes, que puede causar meningitis y encefalitis y provocar abortos en personas de riesgo, y que se encuentra presente a menudo en el ambiente de producción de los alimentos.

En laboratorio, se simulan procedimientos utilizados en locales de venta de esos productos, en el corte en fetas de fiambres en supermercados y almacenes, por ejemplo. “Los resultados se emplean para prever el comportamiento de microorganismos en esos alimentos y verificar qué medidas de control resultan más eficientes", comentó Landgraf.

“Verificamos que una cortadora de fiambre contaminada con esa bacteria, que es común en quesos, puede ser la fuente de contaminación de hasta 200 lonjas de jamón si la limpieza y la temperatura ambiente no son las adecuadas”, añade Melo Franco.

Otros proyectos que integran el tercer pilar apuntan a evaluar sustancias naturales con acción antimicrobiana que puedan utilizarse como aditivos alimentarios o agregarse a los embalajes para evitar la multiplicación de microorganismos. Algunos ejemplos son el limoneno, extraído del aceite esencial de limón, y el eugenol, extraído del clavo de olor.

Los investigadores también estudian compuestos antimicrobianos producidos por bacterias naturalmente presentes en los alimentos, tales como las bacteriocinas, que pueden tener actividad contra otros microorganismos indeseables.

Innovación

"Tecnología e innovación" está fuertemente interconectado con los otros tres pilares, y tiene la misión de desarrollar procesos tecnológicos que permitan producir ingredientes funcionales a gran escala y transformar el conocimiento generado en las diversas investigaciones del CEPID en productos. La coordinación está a cargo de Carmen Tadini, de la Escuela Politécnica de la USP, y Paulo José Sobral, de la facultad de Zootecnia e Ingeniería de Alimentos (FZEA) de la USP.

Uno de los proyectos en etapa más avanzada, que cuenta con la colaboración de una empresa de Ribeirão Preto, apunta a obtener harina de banana verde con alto tenor de almidón resistente a escala industrial.

"Desarrollamos un prototipo de un secador híbrido que se encuentra en etapa de pruebas, y estamos determinando los mejores parámetros para la obtención de esta harina, que contiene un tipo de almidón que no se digiere en el intestino delgado, sólo en el intestino grueso; por ende, no se convierte rápidamente en azúcar", dijo Tadini.

Estudios coordinados por la investigadora Elizabete Wenzel de Menezes, de la FCF-USP, demostraron que la harina de banana verde promueve la saciedad, mejora la movilidad intestinal y favorece el crecimiento de bacterias intestinales benéficas para la salud.

"Utilizamos harina de banana verde en la producción de barras de cereales, sopas y otras fórmulas, y observamos que ésta impide que el alimento provoque un pico glucémico en el organismo, uno de los factores que pueden favorecer el desarrollo de enfermedades tales como la diabetes", dijo Tadini.

De acuerdo con Sobral, existe también una línea orientada al desarrollo de embalajes bioactivos, fabricados a base de sustancias naturales tales como gelatinas y polisacáridos, que prorrogan el tiempo de góndola de los alimentos y reducen el riesgo de contaminación.

"El gran reto consiste en que esos embalajes sean factibles económicamente, pues no serán como el plástico, que sirve para cualquier alimento. Será un embalaje específico por cada producto, con la ventaja de ser biodegradables. Y sabemos que la demanda existe", dijo el investigador.

Desafíos

Durante la apertura del simposio, el director científico de la FAPESP, Carlos Henrique de Brito Cruz, sostuvo que la institución espera que las investigaciones que se desarrollan en el ámbito de los CEPIDs tengan un gran impacto científico, económico y social.

“Esperamos que los investigadores desarrollen conexiones con la industria y con los sectores gubernamentales relacionados con los alimentos. Es necesario que haya una buena articulación entre los cuatro pilares de este CEPID para que sea posible sumar resultados”, dijo Brito Cruz.

De acuerdo con Melo Franco, coordinadora del FoRC, el mayor reto consiste en concretar la transferencia a la sociedad del conocimiento que se genera en el marco de las investigaciones, fundamentalmente hacia la industria de alimentos.

“En Brasil hay pocas empresas en el área de alimentos con fuerza suficiente como para invertir en investigación, desarrollo e innovación. Las grandes multinacionales traen productos desarrollados en centros de investigación situados en sus países de origen. Las empresas brasileñas tienen márgenes de ganancias estrechos. Pero estamos llevando adelante algunas negociaciones que prometen”, dijo Melo Franco.

El evento también contó con la participación de miembros del Consejo Consultivo Internacional del FoRC, a quienes cupo la presentación de las investigaciones realizadas en sus instituciones de origen. Entre ellos se hallaban Didier Attaix (Center for Food Safety and Security Systems), K.P. Sandeep (North Carolina State University), Paul Kroon (Institute for Food Research), Donald Schaffner (Rutger University) y Robert Buchanan (Center for Food Safety and Security Systems, de la University of Maryland).