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| Ma. Teresa Sumaya Martínez, Ma. Josefina Graciano Cristóbal, Rosendo Balois Morales, Edgar Iván Jiménez Ruiz, Germán Rodríguez Carpena y Eduardo Osiris Madrigal Santillán |
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En todo el mundo es frecuente el consumo de alimentos
fritos, rostizados, asados u horneados acompañados de aceites vegetales o grasas animales para su cocción; sin embargo, el uso de estos aceites (o grasas) fomenta la elevación de la temperatura por encima de 120 °C, así como la formación de glicotoxinas derivadas de la etapa intermedia de la reacción de Maillard, que son perjudiciales para la salud humana. La reutilización de aceites o grasas en la cocción de los alimentos, además de causar efectos adversos en las características sensoriales del producto final, eleva la generación de glicotoxinas, las cuales comprenden una gran diversidad de moléculas complejas entre las que se destaca la acrilamida, el hidroximetilfurfural y las aminas heterocíclicas, las de mayor formación en los alimentos cocinados a altas temperaturas. Una gran variedad de investigaciones señalan que las glicotoxinas están implicadas en la aparición de diversas patologías, como el cáncer, la arterosclerosis, los infartos y complicaciones de la diabetes, entre otras. La reducción de las glicotoxinas en los alimentos puede llevarse a cabo mediante la utilización de temperaturas bajas y tiempos de cocción prolongados, la reducción de reactantes y la adición de compuestos naturales como los polifenoles procedentes de una amplia variedad de fuentes del reino vegetal. La aplicación de los polifenoles sobre los alimentos a freír, rostizar, asar u hornear puede efectuarse en forma directa: inyectándolos, aplicándolos con brocha, rociándolos o mediante un marinado del alimento previo a la cocción.
Lo dorado y apetecible en la comida
La reacción de Maillard ocurre durante el procesamiento y almacenamiento de alimentos y se le considera responsable del pardeamiento no enzimático (lo llamado "doradito"). Involucra asimismo compuestos carbonílicos de azúcares reductores y aminoácidos o proteínas que conducen a la formación de una compleja serie de productos de reacción, que son conocidos como productos de la reacción de Maillard; algunos de ellos son volátiles y otros de alto peso molecular, como las melanoidinas que confieren características sensoriales deseables a los alimentos. Sin embargo, cuando los alimentos se someten a altas temperaturas de cocción pueden formarse al mismo tiempo productos de naturaleza tóxica (glicotoxinas).
Además de los azúcares reductores hay otros compuestos carbonílicos, como los productos secundarios de la oxidación lipídica (aldehídos, cetonas, epóxidos), que son capaces de reaccionar con grupos aminos para producir glicotoxinas en alimentos que contienen grasas cuando son procesados o sometidos al calor.
En la reacción de Maillard llegan a influir diferentes factores que pueden promover la reacción de manera significativa, entre los que destacan: pH, temperatura, actividad de agua, presencia de iones metálicos como el hierro y el cobre, así como el tipo de aminoácido y el azúcar reductor que interviene. Por lo que la variación de cualquiera de estos parámetros puede alterar y cambiar la velocidad, la ruta y los productos finales de la reacción.
Debido a su complejidad, una gran parte de los artículos científicos publicados sobre la reacción de Maillard reportan resultados del análisis realizado en sistemas modelo, donde se hace reaccionar un aminoácido con un azúcar reductor y se controlan las condiciones del medio de reacción. En cambio, en sistemas alimentarios las variables de reacción aumentan y tanto su estudio como la determinación de los productos de la reacción de Maillard adquieren mayor dificultad.
La glicación de proteínas también se efectúa en forma endógena en el organismo, aunque a una velocidad menor que durante la cocción de los alimentos, lo que produce compuestos llamados "productos avanzados de la glicación" que se forman por la glicación no enzimática de proteínas, lípidos y ácidos nucleicos en la circulación sanguínea. En las personas con diabetes, la hiperglucemia provoca altos niveles circulantes de productos avanzados de la glicación que promueven complicaciones como neuropatías, retinopatías, insuficiencia renal, etcétera, debido a que la entrada de glucosa a la célula no está regulada por insulina.
Se ha puesto en evidencia que algunos productos avanzados de la glicación son de la misma naturaleza química que algunas glicotoxinas formadas durante la cocción de los alimentos, tales como la carboximetillisina y la pentosidina, y que 10% del consumo total de estos compuestos es absorbido por el organismo, lo que aumenta significativamente los niveles de productos avanzados de la glicación en la sangre y los tejidos.
La reducción de la formación de glicotoxinas puede seguir tres mecanismos hasta ahora reportados: por atrapamiento de grupos carbonilo, por atrapamiento de radicales libres y por la quelación de metales. Por lo cual, un compuesto con actividad quelante y secuestradora de radicales libres o de grupos carbonilos podría ser un inhibidor de la formación de productos tóxicos de la reacción de Maillard.
Hasta el día de hoy no hay una regulación comunitaria sobre niveles máximos de presencia de glicotoxinas en alimentos, sólo se han establecido recomendaciones de valores indicativos por parte del Codex alimentarius de la Comisión Europea y las confederaciones de productores de diversos grupos de alimentos. Se espera que en un futuro próximo éstas puedan convertirse en una regulación que fije el control de los niveles de glicotoxinas, principalmente de aquellas que tienen una alta presencia en la dieta de los consumidores.
La acrilamida
La reacción de Maillard entre un azúcar reductor y el aminoácido asparagina es la vía responsable de la formación de acrilamida, un compuesto que se produce en aquellos alimentos que son tratados térmicamente a una temperatura superior a 120 °C. Entre los alimentos de mayor riesgo por su elevado contenido de acrilamida están las papas fritas, por lo que la mayor parte de las investigaciones se centran en la reducción de la acrilamida en dicho alimento, pues son ampliamente consumidas en todo el mundo. Se ha encontrado más de 12 000 µg de acrilamida por kilogramo de papas fritas. En 2013 la Comisión Europea recomendó como valor indicativo máximo de acrilamida en papas fritas a la francesa 600 µg/kg de producto, y de 1 000 µg/kg. en las papas tipo chips Con base en la cantidad consumida de acrilamida por kilogramo de peso, la población más expuesta al consumo de altas dosis por su dieta son los niños.
Desde 1994 la acrilamida ha sido señalada por la Agencia Internacional de Investigación sobre el Cáncer como tóxica y probable carcinógeno para los seres humanos, y desde entonces su metabolismo, exposición a la dieta y toxicidad han sido ampliamente estudiados. Varias investigaciones realizadas en roedores apoyan la evidencia tóxica de la acrilamida, ya que se ha demostrado que puede causar tumores en órganos como el pulmón, el útero, la piel y el cerebro, entre otros. Además puede afectar la reparación del adn y provocar la síntesis no programada del mismo tanto en las células mamarias humanas como en los tejidos de las ratas.
Actualmente, la acrilamida ha llamado la atención mundialmente por presentarse en altas concentraciones en algunos alimentos y por ser reconocida como un compuesto tóxico y probablemente cancerígeno. Tal ha sido su importancia que durante el año 2013 la fda (Food and Drug Administration) lanzó una guía para la industria alimentaria en la que proporciona información para productores, fabricantes y operadores de servicios de alimentos acerca de la manera de reducir la concentración de acrilamida en ciertos alimentos. Por otro lado, la Food Drink Europe realizó una recopilación de estrategias llamada Acrylamide Toolbox, para promover la reducción de acrilamida en alimentos cocinados.
El hidroximetilfurfural
El 5hidroximetilfurfural se forma vía la reacción de Maillard a partir de la deshidratación de hexosas u otros azúcares (pentosas y sacarosa) y en presencia de aminoácidos o proteínas. El hidroximetilfurfural se encuentra presente en niveles altos en una amplia variedad de alimentos ricos en carbohidratos que son sometidos a procesos de cocción como el rostizado, el horneado y el freído. El hidroximetilfurfural suele encontrarse en productos como café, pan, cereales, miel, caramelos, frutos secos, ente otros, y la mayoría de éstos son ingeridos principalmente por comensales con dieta occidental. La ingesta diaria estimada por persona oscila en un rango de entre 30 a 150 mg.
La mayor preocupación sobre el efecto toxicológico del hidroximetilfurfural se ha relacionado con su bioconversión en sulfoximetilfurfural a través de la sulfatación del grupo funcional hidroxilo, conversión catalizada por sulfotranferasas. El sulfoximetilfurfural puede reaccionar con el material genético celular y con otras macromoléculas, lo que resulta en efectos tóxicos y mutagénicos. Dichos efectos han sido confirmados por la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria y en 2009 el investigador Monien y sus colaboradores detectaron sulfoximetilfurfural en sangre de ratones de la cepa fvb/n después de haber suministrado hidroximetilfurfural vía intravenosa.
Las aminas heterocíclicas
Las aminas heterocíclicas se generan por la vía de la reacción de Maillard en alimentos cárnicos tratados térmicamente (a 150 °C o más). Se presentan en las partes más tostadas de carnes de bovino, ovino, porcino, aves de corral y pescados asados. La formación de las aminas heterocíclicas durante la cocción de los alimentos cárnicos está influida principalmente por tres factores composicionales: la concentración de creatina, de azúcares reductores y de aminoácidos que están presentes en el tejido muscular de los animales. El método de preparación de la carne desempeña un papel clave en la formación de aminas heterocíclicas; por ejemplo, el freído y el asado son métodos que en particular favorecen la concentración de aminas heterocíclicas en los alimentos. Así sigue la oxidación de lípidos y el tipo y cantidad de carne cocinada. Pero la temperatura de cocción y los precursores (creatina, azúcares reductores y aminoácidos) son los factores más importantes en la generación de aminas heterocíclicas.
Varios estudios epidemiológicos han demostrado que existe una estrecha relación entre la dieta y la incidencia de riesgo de cáncer. Un ejemplo de ello es el consumo de carne roja, la cual está asociada como la principal causante en la aparición de cáncer colorrectal. Se han aislado e identificado más de veinticinco tipos de aminas heterocíclicas en los alimentos cocinados, encontrando que las más comunes en los alimentos son: iq, iqx, Meiq, Meiqx y PhIP, y de éstas, las aminas iq, Meiq, Meiqx y PhIP han sido clasificadas por la Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer como posibles o probables compuestos carcinógenos humanos. Por otro lado, el Instituto Americano para la Investigación del Cáncer ha recomendado reducir la ingesta diaria de aminas heterocíclicas mediante el consumo de no más de 500 gramos de carne roja a la semana.
La inhibición de glicotoxinas
Algunas de las posibles estrategias de inhibición o mitigación para las glicotoxinas, tanto en los sistemas modelo como en los sistemas alimentarios reales, incluyen la disminución de la temperatura y el tiempo de cocción, la elección de materias primas con una concentración menor de los precursores y la adición de aditivos exógenos. De los aditivos exógenos, los compuestos polifenólicos son los más ampliamente utilizados; se trata de compuestos naturales con actividad antioxidante que se encuentran en gran medida en las frutas, verduras, hierbas, especias y granos; hasta ahora se han encontrado más de 8 000 estructuras fenólicas. Los polifenoles se caracterizan por la presencia de un anillo aromático que lleva uno o más sustituyentes hidroxilo. En comparación con los antioxidantes sintéticos, como butilhidroxianisol y butilhidroxitolueno, los polifenoles de origen natural son más seguros y más aceptados por los consumidores, razón por la que los polifenoles de las frutas, verduras, hierbas, especias y granos representan un componente importante de la dieta diaria de los consumidores.
Muchos aditivos alimentarios han sido estudiados por su papel inhibidor en la formación de glicotoxinas. Actualmente el uso de especias culinarias está cobrando mayor importancia entre los investigadores por el contenido de compuestos fenólicos y la actividad antioxidante que poseen; sin embargo, su empleo apenas empieza a ser explotado, por lo que los trabajos existentes aún son limitados.
Cabe resaltar que, aunque la sal no está clasificada como una especia culinaria, es un sazonador de uso constante en la preparación de los alimentos y también está siendo utilizada para la reducción de glicotoxinas. En los cuadros 1 y 2 se muestran las especias que han sido utilizadas para la reducción de acrilamida, hidroximetilfurfural y aminas heterocíclicas, así como el alimento de estudio y el porcentaje de inhibición.
Conclusiones
Con la información actual obtenida por las distintas investigaciones en torno al tema del uso de antioxidantes de origen natural para la reducción de glicotoxinas en los alimentos térmicamente tratados, concentrada en los cuadros 1 y 2, se pretende dar a conocer una nueva aplicación de las especias culinarias. Su gran aportación de compuestos fenólicos las hace ser poseedoras de una importante actividad antioxidante y antiglicante, lo que conlleva a un impacto benéfico para la salud del ser humano. El empleo de las especias culinarias para la inhibición de glicotoxinas está cobrando cada vez más auge entre los investigadores enfocados a este tema, por lo que se espera que en años futuros su uso sea aún mayor y se den a conocer nuevas características de su potencial bioactivo.
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Referencias Bibliográficas
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| María Teresa Sumaya Martínez Unidad de Tecnología de Alimentos, Universidad Autónoma de Nayarit. Es doctora en biotecnología de alimentos por la Universidad de Bretaña Occidental, Francia. Actualmente es Profesora Investigadora en Universidad Autónoma de Nayarit y miembro SNI nivel I. Su línea de investigación es la biotecnología de los alimentos y alimentos funcionales. María Josefina Graciano Cristóbal Unidad de Tecnología de Alimentos, Universidad Autónoma de Nayarit. Es maestra en ciencias biológico-agropecuarias por la Universidad Autónoma de Nayarit. Actualmente es estudiante de doctorado en de la misma institución. Rosendo Balois Morales Unidad de Tecnología de Alimentos, Universidad Autónoma de Nayarit. Hizo el doctorado en recursos genéticos y productividad–fisiología vegetal en el Colegio de Postgraduados. Es Profesor Investigador en el postgrado en Ciencias Biológico Agropecuarias de la Universidad Autónoma de Nayarit. Su línea de investigación es la biotecnología de los alimentos y alimentos funcionales. Edgar Iván Jiménez Ruiz Unidad de Tecnología de Alimentos, Universidad Autónoma de Nayarit. Es doctor en ciencias por la Universidad de Sonora. Es Profesor Investigador en el postgrado de Ciencias Biológico Agropecuarias de la Universidad Autónoma de Nayarit. Su línea de investigación es la biotecnología de los alimentos y alimentos funcionales. Javier Germán Rodríguez Carpena Unidad de Tecnología de Alimentos, Universidad Autónoma de Nayarit. Hizo el doctorado en ciencias veterinarias en la Universidad de Extremadura. Es Profesor Investigador en el postgrado en Ciencias Biológico Agropecuarias de la Universidad Autónoma de Nayarit y miembro SNI nivel I. Trabaja en temas relacionados con la ciencia de la carne. Eduardo Osiris Madrigal Santillán Escuela Superior de Medicina, Instituto Politécnico Nacional. Es doctor en ciencias quimicobiológicas por la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del ipn. Actualmente es Profesor Investigador en la Escuela Superior de Medicina del Instituto Politécnico Nacional y miembro SNI nivel I. Los temas que le interesan son los relacionados con la toxicología. |
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