Facultad de Ciencias

Diego Morales Hernandez

Directores: Dra. Cristina Soler y Dr. Alejandro Ruiz

En la actualidad, el consumo de hongos comestibles es recomendado por nutricionistas y autoridades sanitarias, no solo por su valor culinario y nutricional sino también por su contenido en moléculas bioactivas que pueden resultar beneficiosas para la salud humana. La seta shiitake (Lentinula edodes) merece especial atención, ya que presenta una gran diversidad de actividades, tales como hipocolesterolémica, inmunomodulatoria, antioxidante, antitumoral, antihipertensiva, etc. Estas propiedades biológicas se han relacionado con compuestos específicos, por ejemplo esteroles fúngicos (ergosterol y derivados), polisacáridos (α- y β-D-glucanos, quitinas, etc.), proteínas/péptidos y metabolitos secundarios (compuestos fenólicos, eritadenina, lentionina, etc.). Por ello, el objetivo de esta tesis doctoral fue evaluar el empleo de diferentes tecnologías avanzadas de extracción que pudieran ser escalables y aplicables de forma secuencial o combinadas para obtener ingredientes funcionales a partir de setas shiitake que puedan dar lugar al diseño de nuevos alimentos funcionales.

Se ajustaron procedimientos utilizando CO₂ supercrítico (SFE) a escala piloto y gran escala para obtener extractos ricos en esteroles fúngicos. Estos extractos pudieron transformarse en fracciones ricas en ergocalciferol (vitamina D₂) sometiéndolos a radiación UV. Los extractos supercríticos contenían hasta un 53% de ergosterol y lograron desplazar el colesterol de las micelas mixtas de la dieta utilizando un modelo de digestión in vitro. También fueron efectivos cuando se microemulsificaron y cuando se mezclaron con β-D-glucanos fúngicos. Sin embargo, cuando los extractos fueron administrados a ratones, no redujeron significativamente sus niveles séricos de colesterol.

Se obtuvo un extracto rico en eritadenina mediante el empleo sencillo de métodos convencionales a partir de setas shiitake pero también a partir de otras especies de setas, por ejemplo, Marasmius oreades. Este metabolito fue parcialmente degradado por las tecnologías de cocina convencional y secuestrado por los texturizadores utilizados en la cocina moderna, siendo el cocinado a la plancha y la gelificación los tratamientos que mejoraron su bioaccesibilidad. Cuando el extracto fue administrado a ratas (21 mg/kg/día) durante 35 días, se detectó eritadenina en el hígado de las ratas, indicando que era biodisponible. Además, no se observaron daños en ningún órgano ni ningún desorden metabólico, mientras que se redujo el índice aterogénico (colesterol total/colesterol-HDL).

Se extrajeron β-D-glucanos, quitinas y otros polisacáridos solubles en agua utilizando extracciones asistidas por microondas (MAE), por ultrasonidos (UAE) y extracciones con agua subcrítica (SWE), así como a través de una unidad de extracción sólido/líquido acoplada a un equipo de filtración tangencial por membranas impulsado a presión. Se evaluaron las técnicas de SFE y las combinaciones de las tecnologías indicadas para mejorar la extracción de polisacáridos. Un estudio de superficie de respuesta indicó que el mayor rendimiento de polisacáridos que se obtuvo utilizando MAE fue del 9,2%. De acuerdo con las determinaciones fluorimétricas, los extractos obtenidos contenían (1→3)-β-D-glucanos, aunque estos no pudieron ser cuantificados apropiadamente, ya que, según los análisis de resonancia magnética nuclear, los extractos contenían otros polisacáridos que podrían interferir con el fluoróforo utilizado para su determinación (dependiendo de la especie de seta). Las extracciones UAE y SWE mostraron rendimientos similares (6,1 y 11,3%), conteniendo también (1→3)-β-D-glucanos y (1→3),(1→6)-β-D-glucanos, pero las combinaciones de SFE+UAE, SFE+SWE o UAE+SWE fueron más efectivas para la extracción de polisacáridos alcanzando rendimientos de hasta el 17,2%. Estos últimos extractos mostraron la habilidad de inhibir in vitro la 3-hidroxi-3-metilglutaril coenzima A reductasa (HMGCR), la enzima clave en la biosíntesis endógena de colesterol. También redujeron la secreción de citoquinas pro-inflamatorias por parte de macrófagos activados con LPS (células THP-1), actuando como extractos inmunomodulatorios.

             Además, se prepararon grandes cantidades de extractos solubles en agua caliente ricos en β-D-glucanos, a través del uso de un reactor sólido/líquido a escala piloto y después de evaluar el empleo de técnicas de microfiltración, nanofiltración y ósmosis inversa. La membrana Nanomax50 fue la que mostró un mayor flujo de filtración y los valores más altos de compuestos bioactivos en el extracto obtenido. Por otra parte, tres glucanos concretos fueron aislados de la fracción remanente en el reactor, puesto que mostraron capacidad inhibidora de la HMGCR y antioxidante, así como propiedades inmunomodulatorias y antitumorales estudiadas en cultivos celulares. Por ello, tanto las fracciones solubles e insolubles en agua caliente fueron mezcladas junto con una fracción soluble en agua fría (que contenía eritadenina y también β-D-glucanos solubles en agua) y se evaluó la actividad hipocolesterolémica de la mezcla, tanto in vitro como in vivo. La mezcla llamada extracto rico en β-D-glucanos (BGE) mostró la capacidad para desplazar el colesterol de las micelas mixtas de la dieta y para inhibir la HMGCR in vitro y también redujo los niveles de colesterol sérico de ratones hipocolesterolémicos tras su administración durante 5 semanas. Entonces, un procedimiento de extracción secuencial fue diseñado para obtener varias fracciones bioactivas del mismo lote de shiitake. Las fracciones generadas contenían diferentes niveles de compuestos bioactivos como ergosterol, eritadenina, β-D-glucanos, quitinas, péptidos hipotensivos, fenoles antioxidantes, lentionina antitrombótica. El protocolo combinó tres métodos escalables que utilizaban el material remanente después de una extracción para generar otras fracciones.

            Finalmente, un ensayo clínico aleatorizado, controlado, doble ciego y paralelo fue llevado a cabo en 52 sujetos con hipercolesterolemia moderada y no tratada que consumieron la mezcla BGE o un placebo incorporados en tres cremas comerciales diferentes. Después de 8 semanas de intervención, no se detectó reducción en los niveles de colesterol ni modulación del sistema inmune de los pacientes. No obstante, el consumo de la mezcla BGE fue seguro, los voluntarios alcanzaron la ingesta de fibra dietética recomendada por las autoridades para una dieta cardiosaludable y su microbioma colónico fue modificado de forma diferente en comparación con el placebo. Se pudieron establecer diversas correlaciones positivas y negativas entre los distintos géneros y los marcadores biológicos relacionados con la homeostasis de colesterol. Sin embargo, el significado preciso de esta modulación diferencial no pudo ser completamente dilucidado. Es posible que se requiera un mayor tiempo de intervención para lograr diferencias estadísticamente significativas.