Subproductos de la Industria Vitivinícola de los Valles Calchaquíes como Fuente de Metabolitos Bioactivos

TAPIA PABLO; SILVA AM; DELERUE-MATOS C; MOREIRA M; RODRIGUES FRANCISCA; ORTEGA GABRIELA; SANTI D M; VIOLA, CAROLINA MARÍA; TORRES-CARRO, ROMINA; CARTAGENA E; ARENA MARIO EDUARDO; ALBERTO, MARÍA ROSA

Taller; Segundo Taller Biotecnología aplicada a la Tecnología de Alimentos; 2022

Uno de los principales desafíos de nuestra sociedad es el desarrollo de soluciones sostenibles para la gestión delos subproductos y desechos de agroindustrias. Numerosos estudios han demostrado que los subproductos delprocesamiento de alimentos son fuentes ricas en fibras dietéticas, metabolitos secundarios, vitaminas, proteínasy péptidos y que pueden usarse como ingredientes alimenticios naturales o como nutracéuticos de bajo costo(Schieber, 2019).La industria vitivinícola genera una gran cantidad de residuos orgánicos que resultan, altamente, contaminantespara el medio ambiente. Al ser el cultivo de la vid un cultivo estacional, la producción de vino se restringe a pocosmeses, produciendo una gran cantidad de desechos con elevada carga de materia orgánica en poco tiempo.Argentina es el quinto productor mundial de vino y dependiendo de las condiciones de cosechas de las uvas, losresiduos pueden alcanzar el 20% del volumen total. El orujo que constituye el 62% de los residuos generados enla bodega se produce durante el prensado de la uva y está constituidos principalmente por piel y semillas de labaya. Por lo general, estos residuos son quemados, usados para la alimentación del ganado, como abono odesechados en ríos, a pesar de que contienen fitocompuestos atractivos para las industrias farmacéutica,cosmética y alimentaria (García-Lomillo et al., 2017).Entre los fitoquímicos de uvas vinculados a efectos beneficiosos en salud, se incluyen: alcaloides, terpenos,saponinas, aceites volátiles y un amplio y diverso grupo de compuestos fenólicos (ác. fenólicos, flavonoidesantocianos, flavonas, flavanoles, estilbenos, taninos, etc.) abundantes en la piel y semillas de las uvas (Ananga etal., 2017). Los flavonoides tienen efectos antivirales, anticancerígenos, antioxidantes, antimicrobiano,antiinflamatorio, anticolesterolémicos, antiangiogénicos y antitrombogénicos (Teixeira et al., 2014; Lingua et al.,2016; Ananga et al., 2017; Mattos et al., 2017). Otro beneficio es que, los compuestos fenólicos de vino que noson absorbidos en el intestino delgado llegan al colon donde son fermentados y desconjugados por enzimasbacterianas y son capaces de inhibir el crecimiento de bacterias potencialmente patógenas, suprimir factores devirulencias como la neutralización de toxinas bacterianas, inhibir la formación de biofilm, y reducir de adherenciabacteriana (Vázquez-Armenta et al., 2018).En los últimos años, los polifenoles han atraído un creciente interés por sus beneficios potenciales para la saluden la prevención de enfermedades cardíacas, hepáticas, neurodegenerativas, respiratorias, intestinales,síndrome metabólico y ciertos tipos de cáncer, por lo que se utilizan en diferentes productos alimenticios (comocolorantes o antioxidantes alimenticios) y en aplicaciones farmacéuticas (como nutracéuticos) (Georgiev et al.,2014; Schieber, 2019). Sin embargo, el perfil polifenólico se ve fuertemente afectado tanto cuantitativa comocualitativamente por la variedad de uva, su grado de madurez, el origen geográfico, el clima, las condiciones delsuelo del viñedo y técnicas de vinificación (Jiang & Zhang 2018; Giovinazzo et al., 2020).Los Valles Calchaquíes ubicados en la región noroeste de Argentina tienen un clima templado con notablesamplitudes térmicas y ocasionalmente presentan heladas tardías prolongadas en primavera. Los vinos blancosregionales corresponden al varietal Torrontés, que se ha convertido en la variedad emblemática de la región.Esta uva es óptima para producir vinos aromáticos y se adapta muy bien a toda la zona, convirtiéndose en la máscultivada de la región (Instituto Nacional De Vitivinicultura, 2021). Por otro lado, el vino tinto varietal Malbec(variedad de uva morada más explotada de Argentina) de los Valles Calchaquíes presenta particularidadesdiferentes a otras regiones vitivinícolas del país debido a las características del terruño descritas anteriormente.En vista de lo anterior, se decidió estudiar la composición química y propiedades antioxidante, antipatogénicas,Segundo Taller Biotecnología aplicada a la Tecnología de Alimentos- 27 y 28 de octubre de 2022- UTN.BA33citotoxicidad, capacidad de inhibición enzimática y toxicidad aguda de orujos Torrontés y Malbec (Vitis viniferaL.) de los Valles Calchaquíes (Argentina).Para este estudio el orujo de uva Torrontés se obtuvo de un proceso de elaboración de vino blanco, lo quesignifica que las uvas no fueron sometidas a fermentación etanólica, a diferencia de lo que ocurre en el procesode elaboración de vino tinto, donde las uvas están totalmente involucradas en la fermentación como seria en elcaso del orujo Malbec. El porcentaje de humedad en los orujos de Malbec y Torrontés fue de 73,6 y 74,4%,respectivamente. Después de secar y moler en harina, los orujos de uva se sometieron a extracción utilizandosolventes GRAS (etanol/agua) y se llevaron a sequedad. Los rendimientos de extracción de principios solublesdel orujo de Malbec y Torrontés fueron del 14 y 10%, respectivamente.Se caracterización química (tamizaje fitoquímico) de los extractos de orujo ha permitido identificar variosmetabolitos secundarios entre ellos polifenoles, flavonoides, antocianinas, cumarinas, taninos, quinonas yterpenos. Los esteroles se evidencian únicamente en el orujo de Torrontés, mientras que ninguno de losextractos presenta alcaloides y saponinas. El análisis cuantitativo de los metabolitos fenólicos presentes en losextractos revela que la variedad tinta Malbec presenta 6,7 veces más contenido de fenoles totales que elTorrontés. El contenido de compuestos fenólicos no flavonoides representa el 20% de los polifenoles presentesen el extracto de orujo de Malbec y el 40% en el orujo Torrontés. Respecto a los compuestos flavonoides totalesel extracto Malbec presenta 7,5 veces más que el Torrontés. Esto se debe a que el contenido deflavanonas/dihidroflavonoles en el extracto de Malbec es 6,3 veces superior al del Torrontés y que en este últimocarece de antocianinas presentes en el orujo de vino tinto. Asimismo, el contenido de favonas/flavonoles en elextracto Torrontés (0,1%) es muy inferior al Malbec (7,4%). El contenido de taninos en ambos extractos essignificativo.Mediante el análisis HPLC-DAD de los extractos se identifican 35 compuestos fenólicos individualespertenecientes a la familia de los ácidos fenólicos, flavonoides y estilbenos. En el extracto Torrontés, losprincipales polifenoles son: ácido 4,5-di-O- -O- -3-O-glucósido-3-Otrans--catequina. Mientras que en el extracto Malbec los principales compuestos fenólicos son:- -O- sinápico. El contenido deácido 4,5-di-O-cafeoilquínico en el extracto Torrontés es 5 veces superior al Malbec. Mientras que, el contenidode (+)-catequina y de los ácidos protocatéquico y gálico es 8,8; 10 y 2,7 veces superior en el extracto Malbec.Las especies reactivas, particularmente EROs (especies reactivas centradas en átomo de oxígeno) y ERNs(especies reactivas centradas en átomo de nitrógeno), juegan un papel importante en varios procesosfisiológicos, a saber, señalización celular, cascada inflamatoria y homeostasis. De esta forma, la evaluación de lacapacidad depuradora de un extracto contra EROs y ERNs se vuelve más interesantes debido a sus funcionesclaves en los tejidos vivos. Con respecto las actividades antiradical catión ABTS (CI50=7,79 ± 0,17 μg/ml), óxidonítrico (CI50=414,19 ± 5,79 μg/ml), anión superóxido (CI50=74,17 ± 4,12 μg/ml), e hipoclorito (CI50=6,71 ± 0,36μg/ml) ensayadas, el extracto Malbec muestra la mayor eficiencia de depuración. En el ensayo del poderquelante de hierro, el extracto Malbec es capaz de quelar el 42% del metal a 1000 μg/ml. Asimismo el extractoMalbec (CR50= 10,22 ± 0,16 μg/ml) presenta poder reductor del Fe3+ superior al extracto Torrontés (CR50= 84,62± 0,95 μg/ml). En el ensayo de capacidad antioxidante in vivo que utiliza la levadura Saccharomyces cerevisiaepara estudiar la respuesta celular a EROs, el extracto de orujo Malbec (12,5 μg/ml) rescata el 24% de la levaduradel estrés oxidativo inducido por H2O2. En síntesis, el orujo Malbec muestra buena actividad depuradora de ROSy RNS, lo que puede estar relacionado con su mayor contenido fenólico respecto al orujo Torrontés,particularmente catequina, ácido gálico y ácido protocatequico cuyo potencial depurativo de radicales libres hasido ampliamente demostrado.En diferentes bioensayos con dos líneas celulares de adenocarcinoma colorrectal humano se analiza lacitotoxicidad de estos extractos. El orujo Torrontés (1 mg/ml) afecta la viabilidad del 70 y 50% de las célulasHT29-MTX y Caco-2, respectivamente. Mientras que el orujo Malbec a la misma concentración reduce el 20% dela actividad metabólica de las células Caco-2.La tirosinasa, también conocida como polifenol oxidasa, es la enzima clave en la producción de melanina.Inhibidores de esta enzima tienen gran interés en productos médicos y cosméticos ya que pueden usarse paraprevenir o tratar los problemas de hiperpigmentación. El extracto de orujo Malbec inhibe la actividad de estaenzima (IC50= 88,8 ± 2,36 μg/ml). Sin embargo, ningún extracto inhibió la enzima xantina oxidasa que desempeñaun papel clave en la hiperuricemia.Por otro lado, los extractos de orujo presentan actividad antipatogénica ya que inhiben la producción de labiopelícula bacteriana, principal causa de contaminación en las industrias de alimentos; y la actividad metabólicade Pseudomonas aeruginosa y Staphylococcus aureus en el entorno del biofilm. Existe una correlación positivaentre la actividad antibiofilm y antioxidante y el contenido de polifenoles de los extractos más activos (Viola etal., 2018, 2021). La atenuación de la biopelícula y de la motilidad swarming y swimming responsable deldesplazamiento de P. aeruginosa por acción del extracto de Torrontés, está controlada por quorum sensing (Violaet al., 2020).