Extracts from edible seeds rich in saponins and sapogeninsUnderstanding their gastrointestinal behaviour and bioactivities

Resumen

Numerosas semillas comestibles se caracterizan por ser una rica fuente de una gran variedad de compuestos bioactivos, siendo las saponinas uno de los componentes que se encuentran habitualmente en estas semillas y para las que además se ha descrito en los últimos años una gran variedad de efectos bioactivos. Estos compuestos consisten en uno o varios monosacáridos unidos a una sapogenina triterpenoide o esteroide, la cual se ha relacionado con una mayor bioactividad que las saponinas. Por tanto, existe un interés creciente en la obtención de extractos de saponinas, así como su posterior transformación en extractos ricos en sapogeninas. Por otro lado, teniendo en cuenta que gran parte de las bioactividades de las saponinas tienen lugar a nivel gastrointestinal, como es la inhibición de enzimas digestivas, limitación de la absorción de colesterol, interacción con la microbiota o actividad antitumoral colónica, resulta de gran relevancia la elucidación de los mecanismos que subyacen al desconocido comportamiento gastrointestinal de estos compuestos y sus interacciones con otros compuestos co-extraídos, con el fin de obtener un mayor entendimiento de su potencial aplicación como ingredientes bioactivos. Por ello, el objetivo principal de esta Tesis Doctoral fue evaluar el potencial de semillas comestibles como fuente de saponinas y sapogeninas para la producción de extractos de interés para la salud con actividad a nivel gastrointestinal. En una primera sección de esta tesis, se exploraron distintas semillas (quinoa, alholva, lenteja, soja, altramuz) para obtener extractos ricos en saponinas mediante extracción asistida por ultrasonidos, utilizando para ello diversos disolventes de extracción (agua, etanol y su mezclas hidroalcohólicas o metanol). Tras la identificación del metanol como el disolvente más interesante, se desarrolló un procedimiento de hidrólisis ácida para la obtención de extractos ricos en sapogeninas, optimizando para ello como principal variable el tiempo óptimo de reacción. Posteriormente se seleccionaron los extractos de quinoa y alholva, así como sus hidrolizados, como los más interesantes, por lo que se llevó a cabo una caracterización de los mismos mediante cromatografía (GC-MS, HPLC-MS-DAD), encontrándose en ellos una gran variedad de compuestos junto con saponinas y sapogeninas, como glúcidos, aminoácidos, ácidos grasos, glicéridos, fitoesteroles, tocoles, o compuestos fenólicos. En cuanto al comportamiento gastrointestinal de los compuestos de interés, se estudió su bioaccesibilidad tras una simulación de su digestión gastrointestinal in vitro, observándose una bioaccesibilidad completa para las saponinas y una menor, pero adecuada, para las sapogeninas. Más adelante, se evaluó la permeabilidad de membrana de estos compuestos mediante el desarrollo de un modelo de digestión gastrointestinal in vitro acoplado el método PAMPA (parallel artificial membrane permeability assay), detectándose una alta permeabilidad de las saponinas de alholva y quinoa, así como de las sapogeninas del extracto hidrolizado de quinoa. Tanto para la bioaccesibilidad como para la permeabilidad de membrana se evidenció un efecto modulador positivo por parte de los compuestos co-existentes en los extractos. La segunda sección de esta tesis se centró en la evaluación del potencial bioactivo de los extractos seleccionados a distintos niveles del tracto gastrointestinal, para lo cual se evaluó primeramente su capacidad de inhibición de las enzimas digestivas lipasa pancreática y α-amilasa. Los extractos de saponinas, en sinergia con otros compuestos, fueron capaces de inhibir la lipasa en condiciones intestinales simuladas, si bien el proceso de hidrólisis mejoró la actividad inhibitoria del extracto de quinoa, pero no aquel de alholva. No se evidenció actividad inhibitoria frente a la enzima α-amilasa. Por otro lado, se evaluó el potencial efecto hipocolesterolémico de los extractos, demostrándose que el proceso de hidrólisis permitió transformar extractos no bioactivos de saponinas en extractos hidrolizados bioactivos, observándose una potente interferencia con la bioaccesibilidad del colesterol. Posteriormente, tras someter los extractos a un modelo de fermentación colónica in vitro, la microbiota colónica humana se mostró capaz de biotransformar saponinas en sapogeninas, evidenciándose además un potencial efecto prebiótico por parte del extracto de alholva y antimicrobiano para aquellos de quinoa y lenteja. Finalmente, los extractos de alholva se postularon como candidatos antitumorales, habiéndose demostrado una disminución en la fosforilzación mitocondrial oxidativa y en la glucólisis aeróbica de células tumorales, y evidenciándose además implicaciones contrarias de los extractos de saponinas y sapogeninas sobre las diferentes dianas moleculares relacionadas con el metabolismo lipídico. Así pues, en términos generales, los resultados obtenidos en esta Tesis Doctoral han servido para demostrar que las semillas comestibles, especialmente aquellas de quinoa y alholva, son una fuente de saponinas que pueden ser eficazmente extraídas y transformadas en sapogeninas, junto a otros compuestos bioactivos, para la producción de extractos bioaccesibles y bioactivos a múltiples niveles del tracto gastrointestinal.