Fortificación de alimentos vegetales con hierro y probióticos

DE ESCALADA PLA M

CABA

Taller; Primer Taller. Biotecnologia Aplicada a la Tecnologia de Alimentos; 2019

UTN-FRBA

La deficiencia de hierro es el resultado del agotamiento de las reservas del mismo y ocurre cuando aumentan los requerimientos de este mineral como resultado del rápido crecimiento, el embarazo, la menstruación o la pérdida de sangre causada por infecciones patológicas y simultáneamente, se reduce la ingesta de hierro biodisponible y/o la absorción de mineral es deficiente [1,2]. Esta deficiencia afecta a más del 30% de la población mundial con importantes consecuencias para la salud humana, el crecimiento social y económico, lo que la convierte en un problema de salud pública en diferentes países tanto desarrollados como en desarrollo. En general las tasas de incidencia más altas se observan en mujeres embarazadas (38%), mujeres en edad reproductiva (29%) y niños (43%) [2].Desde una perspectiva nutricional, la fortificación de los alimentos implica vencer varios obstáculos como la selección apropiada del compuesto de hierro que no cause cambios organolépticos indeseables en el alimento soporte y que además, se mantenga biodisponible. Sobreponerse al efecto inhibitorio que ejercen los otros componentes de la dieta sobre la absorción del hierro, como el ácido fítico y los compuestos ferúlicos, es otro aspecto para tener en cuenta. La biodisponibilidad expresa la fracción del nutriente ingerido o del compuesto bioactivo que alcanza la circulación sistémica para poder ser utilizado posteriormente. Mientras que la bioaccesibilidad se define como la fracción de un compuesto liberado de la matriz del alimento en el tracto gastrointestinal y que, de ese modo, se encontraría disponible para la absorción intestinal [3].El zapallo anco (Cucurbita moschata), es la variedad de calabaza más consumida en Argentina durante todo el año, por todos los estratos sociales y en todas las edades. Hay registros que asocian las cucurbitas al origen de la agricultura y la civilización, siendo de las primeras especies de plantas en ser domesticadas. Algunas evidencias mostraron que la mezcla de cucurbitas, maíz y porotos fueron la base nutricional de las civilizaciones precolombinas. Es considerada una fuente importante de carbohidratos, fibra dietaria, vitaminas A y C y de amino ácidos esenciales; pero no es fuente natural de hierro [4].La mayoría de los productos fortificados son particulados o formulados, como es el caso de las harinas, cereales para desayuno, papillas instantáneas, leches y bebidas en polvo, etc. Los procesos de impregnación, sin embargo, permiten introducir los compuestos de interés al tejido vegetal sin necesidad de una disrupción celular, pero ocasionando cambios organolépticos.La presentación tiene como objetivo hacer una revisión de los principales resultados en la formulación de alimentos fortificados con hierro desarrollados a partir de zapallo anco. Los diferentes aspectos que se abordaron en la optimización de la formulación hasta llegar a la incorporación simultánea de probióticos en el producto fortificado con hierro. Por último, se hará una reseña del tratamiento de los residuos generados durante los procesos, a fin de que la propuesta resulte sustentable.El proceso de impregnación de vegetales con minerales como Ca y Zn fue ampliamente documentado, sin se originan a raíz de la reactividad de este mineral con otros componentes de la matriz. Un ejemplo de ello, es el cambio de color registrado en el tejido de zapallo como consecuencia del agregado de sulfato ferroso (Fe) y ácido ascórbico (AA). Pese a ello, se logró encontrar a través de la metodología de superficie de respuesta, una relación de Fe:AA que minimizara estos cambios [5]. Esta formulación, resultó la base de los desarrollos posteriores. En segundo lugar, se buscó aplicar la tecnología de recubrimientos comestibles, a fin de aumentar la estabilidad y la vida útil del producto. En este punto, se pudieron ensayar recubrimientos a base de diferentes biopolímeros: almidón de mandioca; - carragenato; alginato y hidroxipropil metil celulosa (HPMC). Los mejores resultados obtenidos fueron: 1) Fortificando el tejido de zapallo con AA y recubriendo con el gel de almidón o -carragenato conteniendo la sal de Fe; 2) Fortificando el tejido con hierro y recubriendo con gel de HPMC conteniendo una suspensión de L. casei. En el primer caso, la bioaccesibilidad del mineral se vio mejorada a pH = 8 cuando el mismo se encontraba en el recubrimiento comestible. Este pH corresponde a las condiciones del lumen intestinal donde ocurre la absorción de los nutrientes. Mientras que se redujo a pH = 2, condiciones estomacales. Ello representaría una ventaja cuando se intenta evitar los efectos adversos del Fe en la fase gástrica. En particular, el recubrimiento de almidón de mandioca mantuvo la máxima concentración de AA (≥ 800 mg/100g) y la mínima velocidad de deterioro de esta vitamina (0,027±0,005 h-1) a lo largo del almacenamiento. En el segundo caso, se pudo verificar que el producto final aportaba 0,35 ± 0.06 mg de Fe. g-1 y ≈8 log (CFU g-1) de L. casei, manteniéndose estable durante los 14 días de almacenamiento a 8°C. La resistencia gastrointestinal de las células probióticas se vio afectada a partir de los 14 días, debido a la incorporación de la sal ferrosa, mientras que la presencia de L. casei en el tejido de zapallo fortificado, tendió a mejorar la bioaccesibilidad del hierro, al reducir la insolubilidad del mineral en las condiciones gastrointestinales simuladas. Un aspecto importante a remarcar fue la mejor aceptabilidad global que presentó el producto cuando la sal ferrosa se encontraba impregnada en el tejido vegetal, en comparación al producto conteniendo el mineral en superficie, incorporado al recubrimiento comestible. De manera que el producto obtenido en el 2do caso, fue fabricado posteriormente en mayor cantidad. El proceso fue escalado en la Planta Piloto de Alimentos del Departamento de Industrias de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Se procesaron 15 kg de zapallo, obteniéndose una impregnación del mineral más eficiente en la paila llegando a valores de 0,45 mg de Fe.g-1. Asimismo, la viabilidad de L. casei se mantuvo estable a lo largo de 45 días de almacenamiento a 8°C en valores de 8,6±0,2 log UFC.g-1. La supervivencia a las condiciones gastrointestinales in vitro del probiótico al día 1 fue del 64%, mientras que a los 45 días de almacenamiento, la tasa de supervivencia fue del 41%. En cuanto a la bioaccesibilidad del Fe, aproximadamente el 63 ± 9 % del Fe del tejido estuvo bioaccesible, valor que se redujo al final del almacenamiento, alcanzando un porcentaje de ≈ 30± 5% a los 45 días, posiblemente como consecuencia de una reducción en la supervivencia del probiótico. Estos valores se encontraron en el orden de los reportados para calabaza en el proceso a escala laboratorio [6; 7].En otro aspecto, los residuos y subproductos generados como resultado de los procesos, cáscara y pulpa de zapallo no utilizada en la impregnación, fueron usados como sustrato para la obtención de suplementos dietarios enriquecidos en fibra dietaria y conteniendo probióticos. Los resultaron indicaron que este tejido representó per se, un excelente sustrato para el crecimiento de L. casei. Una vez estabilizado el producto por deshidratación, se procedió a molerlo y homogenizarlo. El polvo obtenido se utilizó para suplementar dos tipos de bebidas, una láctea, leche chocolatada y una vegetal, leche de soja y manzana. A su vez se llevaron a cabo sistemas controles suplementando las bebidas con células libres crecidas en caldo MRS. Todas las bebidas fueron sometidas a un proceso de digestión gastrointestinal in vitro y pudo registrarse una mayor resistencia de las células que se encontraban soportadas en el ingrediente vegetal. En particular, para la bebida vegetal de pH≈3, el porcentaje de resistencia duplicó al de las células libres. Pudo verificarse además, la buena aceptabilidad global de las bebidas suplementadas [4; 5].De modo general se puede concluir que la matriz de zapallo resulta apropiada para la formulación de alimentos e ingredientes funcionales fortificados con hierro y/o probióticos. La presencia de L. casei en matrices fortificadas con hierro, tiende a mejorar la bioaccesibilidad del mineral. La aplicación de coberturas comestibles se convierte en una herramienta fundamental para compartimentalizar y estabilizar ciertos nutrientes y/o probióticos en las formulaciones. Los residuos generados en el proceso, cáscara y pulpa de zapallo, pueden ser utilizados como sustrato/soporte para la producción de ingredientes funcionales.