Introducción

El interés de los consumidores por la relación entre dieta y salud ha aumentado la demanda de información sobre los alimentos funcionales y sus compuestos bioactivos. A través de multitud de estudios epidemiológicos se ha puesto de manifiesto como la dieta puede alterar la prevalencia y progresión de determinadas enfermedades, entre ellas enfermedades cardiovasculares, cáncer, diabetes, enfermedades neurodegenerativas, hepatopatías, y otras (Ordovas et al., 2007). Cuando las evidencias científicas indicaron que los alimentos, además de nutrientes, pueden contener compuestos bioactivos capaces de prevenir diversas enfermedades y/o fortalecer el sistema inmunológico, surgió el concepto de alimento funcional. Numerosas evidencias científicas muestran que muchos alimentos tradicionales, como las frutas, hortalizas, soja, cereales ancestrales (trigo sarraceno, espelta) o pseudocereales (quinoa), contienen componentes que pueden resultar beneficiosos para la salud. Además de estos, se están desarrollando nuevos alimentos funcionales por adicción de componentes funcionales de origen vegetal (Ej. producto lácteo con estanoles vegetales para reducir el colesterol). En los últimos años, han surgido los llamados “superalimentos” también como resultado del creciente interés de los consumidores por incorporar a su dieta cada vez más alimentos naturales, saludables y a ser posible sin procesar. Sin embargo, no siempre es posible el consumo de frutas y hortalizas sin recibir algún tipo procesado o tratamiento culinario, por lo que se han desarrollado tecnologías de procesado mínimo que proporcionen alimentos vegetales con las características sensoriales y nutricionales similares a las del producto fresco sin procesar. Como respuesta a esta demanda surgieron las frutas y hortalizas mínimamente procesadas o IV gama (González-Aguilar et al., 2005), cuyas propiedades de frescura, comodidad y facilidad para consumir han favorecido notablemente su elección por parte de los consumidores preocupados por el consumo de alimentos naturales y saludables. En base a que los hábitos de consumo están cada vez marcados por una alimentación sana, es previsible un futuro de crecimiento del sector de la IV gama a nivel mundial.

Alimentos e Ingredientes funcionales

Los alimentos funcionales son alimentos que contienen niveles altos de nutrientes y/o compuestos biológicamente activos que ofrecen beneficios para la salud en una o más funciones del organismo, más allá de la nutrición básica, de forma que resulte relevante ya sea para mejorar el estado de salud y bienestar o para reducir el riesgo de enfermedades. Un alimento funcional es un producto común semejante en apariencia física a los alimentos convencionales, que se consume como parte de la dieta diaria, aporta nutrimentos y sustancias funcionales capaces de producir efectos metabólicos o fisiológicos útiles para el mantenimiento de una buena salud física y mental y auxiliar en la reducción del riesgo de adquirir enfermedades crónicas y degenerativas. Son distintos que los productos nutracéuticos ya que estos son formas medicinales preparadas a partir de alimentos comunes que se venden como píldoras, capsulas, polvos, jarabes o cualquier otra presentación farmacéutica.

Los alimentos funcionales pueden dividirse en dos categorías: A) Alimentos de igual aspecto que los tradicionales pero con una composición de fotoquímicos o compuestos bioactivos determinada, sobre los que existe una base científica sólida que relaciona su consumo en la dieta y un mejor estado de salud. En este grupo estarían las frutas y hortalizas); B) alimentos en los que algún nutriente o componente ha sido modificado, suplementado para aumentar su nivel o adicionado, estando este componente asociado con la prevención o tratamiento de una enfermedad (zumo enriquecido en vitamina C, leche enriquecida en calcio, etc.). Los compuestos activos beneficiosos para la salud humana y que confieren a una fruta u hortaliza su carácter de alimento funcional, se conocen como compuestos bioactivos, fotoquímicos o compuestos funcionales.

Los alimentos que tienen en su composición determinados compuestos funcionales y que se quieran comercializar en base a sus propiedades beneficiosas para la salud o de reducción del riesgo de enfermedad, deben cumplir unos requisitos fundamentales para su denominación, desarrollo y comercialización que están regulados por el Reglamento (CE) No 1924/2006 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 20 de diciembre de 2006, relativo a las declaraciones nutricionales y de propiedades saludables en los alimentos que han de ser avaladas por ensayos científicos serios, contrastados y aprobados por la EFSA (European Food Safety Authority) (CE, 2006). En Estados Unidos de América es la FDA (Food and Drug Administration) (FDA, 2013) el organismo que regula la publicidad de las alegaciones saludables de los alimentos. En resumen, los alimentos funcionales deben reunir las siguientes características:

• Que se trate de un alimento convencional. No son comprimidos, ni cápsulas, ni ninguna otra forma de suplemento alimenticio.

• Que se consuman como parte de una dieta normal habitual y en las cantidades que correspondan con dicha dieta.

• Que los componentes por los que son funcionales sean sustancias naturales (no sintéticas).

Otro concepto a tener en cuenta es el de ingrediente funcional. Cuando un alimento tradicional pasa a ser funcional por la adicción de determinados compuestos bioactivos, dichas sustancias son consideradas ingredientes funcionales debido a sus propiedades beneficiosas para la salud más allá de la nutrición (Griffiths et al., 2009).

El desarrollo de nuevos alimentos funcional. requiere de una estrecha conexión entre los científicos y profesionales de la industria de alimentos y del área de la nutrición y la salud (Weaver et al., 2014).

Superalimentos

En los últimos años y en el marco del interés de los consumidores por el efecto de la dieta en la salud, se han incrementado de forma exponencial las referencias a los llamados “superalimentos”. No existe una definición oficial y generalmente este termino se ha utilizado como reclamo comercial. Se entiende por “superalimento” (o superfood) aquellos alimentos, principalmente vegetales, que contienen de forma natural una densidad muy alta de nutrientes, compuestos fotoquímicos y antioxidantes por lo que su consumo proporciona beneficios para la salud o protección frente a enfermedades crónicas superiores que los que tienen otros alimentos (Oxford Dictionary, 2009). El termino de “superalimento” se puede asociar al contenido de un nutriente especifico, es decir, un alimento puede ser considerado “superalimento” para un determinado componente pero no para otros (Gross, 2009).

Existen algunos criterios que pueden ayudar a clasificar los alimentos como “superalimentos” según se indican en el cuadro 1.

DRI, se refiere a la ingesta de referencia diaria; DV, es valor diario consumido. Finalmente, se entiende por “Densidad” (densidad de nutrientes o compuestos bioactivos) como la relación que compara el contenido nutricional/bioactivo con el contenido calórico de un alimento. Para clasificar un alimento como “superalimento” ha de tener una densidad de al menos 7.6 veces más contenido en nutrientes o compuestos bioctivos que contenido calórico (Drewnowski, 2005; Beaton, 2007).

La lista de los alimentos considerados “superalimentos” aumenta día a día. La mayoría de los “superalimentos” son alimentos vegetales, como arándanos, bayas de acai, granada, remolacha, maqui, bayas de goji, kale, brocoli, ajo negro, cebolla, maíz morado, aloe vera, chocolate, etc.; semillas como el trigo sarraceno, chía, quinoa, etc.; y también algas como la clorella y la espirulina, entre otros muchos. El cuadro 2 muestra varios ejemplos de alimentos vegetales considerados “superalimentos”.

Los “superalimentos” pueden ayudar a mejorar el aporte de compuestos bioactivos y antioxidantes a la dieta pero no deben confundir al consumidor induciéndole a centrar su alimentación exclusivamente en este tipo de alimentos y considerando a los otros que no lleven la clasificación de “super” como menos saludables. No hay que olvidar que la base de una buena alimentación para proporcionar una vida saludable se basa en una dieta variada como la dieta Mediterránea que se caracteriza por un alto consumo en alimentos vegetales que debería ser de 400 g al día como mínimo (OMS/FAO, 2004), lo que equivale a la ingesta de al menos dos raciones de frutas y tres de hortalizas de aproximadamente 80-90 g cada ración.

La mayoría de los estudios sobre los efectos beneficiosos para la salud de los compuestos bioactivos han sido realizados in vitro (utilizando líneas celulares) o in vivo (modelos animales). Sin embargo, estos resultados no garantizan que estos compuestos bioactivos tengan el mismo efecto en los humanos tras ser ingeridos como parte de su dieta. La investigación con humanos es compleja ya que existen un gran numero de variables. Por ejemplo, la concentración del compuesto bioactivo, la matriz vegetal, la dieta, el genotipo, el estilo de vida varia de una persona a otra haciendo difícil estudiar el efecto de un compuesto bioactivo o funcional sobre la salud. Además, otro factor a tener en cuenta es la biodisponibilidad, es decir, la cantidad del compuesto bioactivo o funcional que es digerido, absorbido y metabolizado llegando hasta el órgano donde realiza una determinada acción fisiológica (Carbonel-Capella et al., 2014). Por tanto, para conseguir resultados realistas sobre el efecto positivo de los compuestos bioactivos sobre la salud de las personas, son necesarios un mayor numero de estudios con humanos, bien sean estudios de intervención (ingesta de una dieta manipulada con el compuesto bioactivo o funcional) o estudios de observación o de cohorte (evaluación en el tiempo de la prevalencia de un determinado efecto o enfermedad como consecuencia de que un grupo de individuos haya sido expuesto a una determinada dieta y otros no). Por ejemplo, existen numerosos estudios in vitro (líneas celulares) e in vivo (modelos animales) que muestran que los zumos de granada presentan una importante acción antiinflamatoria. Sin embargo, cuando se lleva a cabo un meta-análisis de varios estudios de intervención con humanos, los resultados obtenidos no confirman la acción antiinflamatoria de la ingesta de zumo de granada (Sahebkar et al., 2016).

Compuestos Bioactivos en Alimentos Vegetales

Existen numerosos evidencias científicas que muestran que el consumo diario de frutas y hortalizas ayudan a mejorar la salud y a prevenir o reducir el riesgo de enfermedades cardiovasculares (Bhupathieraju y Tucker, 2011) o ciertos tipos de cáncer (Wiki y Hagmannn, 2011). A un gran numero de productos vegetales se les atribuye las características de alimentos funcionales debido a la presencia en su composición de compuestos bioactivos o fotoquímicos, que presentan determinadas acciones biológicas que dan como resultado efectos beneficiosos para la salud y ayudan a reducir el riesgo de enfermedades crónicas (Prior y Cao, 2000). La actividad biológica de los compuestos bioactivos o fotoquímicos, presentes en los vegetales (fibra dietética, carotenoides, compuestos fenólicos, vitaminas A, C y E, glucosinolatos, compuestos organosulfurados, lactinas sesquiterpénicas, etc.) ha sido estudiada mediante ensayos in vitro, ex vivo y mediante estudios de intervención en humanos (Liu, 2013). En general, podríamos resumir y definir los compuestos fotoquímicos o como “sustancias químicas que son constituyentes de alimentos de origen vegetal, y que proporcionan al alimento propiedades fisiológicas que van más allá de las nutricionales”.

Los mecanismos de la acción beneficiosa del consumo de frutas y hortalizas no son completamente conocidos, aunque parece que están relacionados con las interacciones sinérgicas o aditivas entre los compuestos bioactivos o fotoquímicos que contienen, a través de distintos mecanismos: la actividad antioxidante, la modulación de enzimas detoxificantes, la estimulación de la respuesta inmune, la modificación de los procesos inflamatorios, la disminución de la agregación plaquetaria, la alteración del metabolismo del colesterol, la modulación de la concentración de hormonas esteroides y el metabolismo hormonal, la disminución de la presión sanguínea, la actividad antiviral y antibacteriana (Liu, 2013). Además, los compuestos bioactivos identificados en los alimentos no solo pueden influir sobre numerosos rutas metabólicas sino que también son capaces de modular favorablemente la microbiota intestinal (Baboota et al., 2013). En base a las características saludables que presentan los compuestos bioactivos o fotoquímicos, algunos de ellos han sido aislados y utilizados para funcionalizar alimentos de distinta naturaleza. Así, en Europa existen numerosos alimentos obtenidos por la adición de compuestos bioactivos de origen vegetal, que pueden ser comercializados como alimentos con propiedades saludables o de reducir el riesgo de enfermedades según el Reglamento (CE) No 1924/2006 (CE, 2006). Por ejemplo, se comercializan bebidas lácteas con fitoesteroles añadidos que pueden ser anunciadas como buenas para el corazón ya que se ha demostrado mediante pruebas científicas que los fitoesteroles (ingesta diaria mínima 0.8 g) de origen vegetal contribuyen a tener niveles normales de colesterol sanguíneo (CE, 2012). También los alimentos que llevan betaina de remolacha (mínimo 500 mg) como compuesto bioactivo pueden comercializarse como alimentos que contribuyen al metabolismo normal de la homocisteina (consumo mínimo diario de 1.5 g) (CE, 2012). Las declaraciones saludables autorizadas relativas a la vitamina C son numerosas, entre ellas destaca la protección de las células frente al daño oxidativo o su contribución al normal funcionamiento del sistema inmunológico, entre otras (CE, 2012).

Los compuestos bioactivos o fotoquímicos más abundantes en los vegetales son, vitamina C, compuestos fenólicos, compuestos organosulfurados, carotenoides y fibra dietética.

Vitamina C. El acido L-ascórbico (LAA, vitamina C, ascorbato) es uno de los antioxidantes dietéticos más eficaces y menos toxico conocido que se encuentra en frutas y hortalizas. Numerosas efectos saludables para la salud se atribuyen al acido ascórbico como su efecto antiaterogénico, anticancerígeno y efecto inmunomodulador. También el acido ascórbico es esencial para la biosíntesis de colágeno, carnitina y neurotransmisores (Davey et al. 2000; Naidu, 2003). La cantidad diaria recomendada para la vitamina C es de 90 mg/día para hombre y 75 mg/día para mujeres. En el cuadro 3 se muestran algunas de las frutas y hortalizas conocidas por su alto contenido de vitamina C.

La ciruela kakadu (Terminalia Fernandina) es una variedad de ciruela australiana considerada como el alimento con mayor cantidad de vitamina C del mundo. Esta fruta contiene 62 veces más vitamina C que la naranja. Le sigue la fruta Camu Camu (Myrciaria dubia) que es nativa de la Amazonia peruana pero que también crece en Brasil y Colombia. Presenta un contenido de vitamina C 56 veces más que la naranja y, además de ser un potente antioxidante, también tiene en su composición un alto contenido de folatos y de compuestos fenólicos como ácidos elágico y gálico. En tercer lugar, se encuentra la acerola (Malpighia emarginata) cuyo contenido de vitamina C es 32 veces más alto que el la naranja. La acerola es también rica en carotenos, magnesio, vitamina B1, vitamina B2, niacina, ácido pantoténico y potasio. Si bien estas “superfrutas” no son habitualmente consumidas, su utilidad como fuente de ingredientes funcionales en la elaboración de zumos, batidos, u otros alimentos funcionales esta siendo exhaustivamente estudiada.

Entre los alimentos habitualmente consumidos considerados una excelente fuente de vitamina C destacan los pimientos rojos y algunas brasicáceas (Brassicaceae) o crucíferas como el brocoli y el kale o col rizada (cuadro 3).

Compuestos fenólicos. Los compuestos fenólicos constituyen uno de los grupos de fotoquímicos más extendido en los alimentos vegetales, siendo parte importante de la dieta humana. Se pueden clasificar en varias clases como ácidos fenólicos, flavonoides (incluyendo flavanoles, flavonoles, flavonas, isoflavonas, flavoaonas, antocianinas), xantonas, estilbenos, y lignanos (Tsao, 2010). Un numero importante de los compuestos fenólicos se encuentran en forma glicosidada y se biotransforman en sus correspondientes agliconas por la acción de las enzimas de la microbiota intestinal, lo que hace que se modifique su biodisponibilidad y también sus propiedades beneficiosas para la salud (Laparra y Sanz, 2010).

Los compuestos fenólicos destacan tanto por sus importantes acciones beneficiosas como por ser potentes antioxidantes, además de presentar otras propiedades protectoras de la salud debido a sus propiedades anticancerígenas, antiinflamatorias, antienvejecimiento, antitrombóticas, antivirales así como acciones protectoras frente a enfermedad cardiovascular en base a los resultados obtenidos en un gran numero de estudios clínicos. Además, presentan importantes propiedades antiobesidad y ayuda a prevenir enfermedades neurodegenerativas, osteoporosis, diabetes y otros desordenes metabólicos (Williams et al., 2013; Baboota et al., 2013; Tome-Carneiro y Visioli, 2016). El cuadro 4 muestra el contenido en flavonoles y flavonas en algunos vegetales identificados como alimentos con un alto contenido en compuestos fenólicos (Williams et al, 2013).

La mayoría de las propiedades beneficiosas para la salud de los alimentos funcionales con un alto contenido en compuestos fenólicos han sido formuladas en base a estudios in vitro (líneas celulares) o in vivo (modelos animales). Sin embargo, los resultados obtenidos en un gran numero de estudios de intervención con humanos no son claros o incluso contradictorios (Tome-Carneiro y Visioli, 2016). La biodisponibilidad de los compuestos fenólicos es un factor muy importante que ha de ser considerado. Por ejemplo, el caso del resveratrol (compuesto fenólico presente en las uvas) que después de haber sido ampliamente publicitado por sus propiedades antioxidantes y antienvejecimiento, estudios posteriores han mostrado la baja biodisponiblilidad de este compuesto, que requiere ser consumido con alimentos ricos en grasas para conseguir mejorar su absorción. Sin embargo, si los compuestos fenólicos no son biodisponibles, pueden realizar acciones beneficiosas para la salud interaccionando con la microbiota del intestino grueso. Otro factor importante es la genética de los consumidores que modula el efecto en el metabolismo de los compuestos fenólicos. Por tanto, se necesitan más estudios de intervención con alimentos ricos en compuestos fenólicos incluidos estudios farmacológicos y nutrigenómicos/genómicos para llegar a conocer de verdad los efectos beneficiosos para la salud de los compuestos fenólicos (Tome-Carneiro y Visioli, 2016).

Compuestos Organosulfurados. Los compuestos organosulfurados son compuestos orgánicos que contienen átomos de azufre enlazados a átomos de carbono y se encuentran principalmente en algunas hortalizas como las del genero Allium, incluyendo ajo (Allium sativum L.) y cebolla (Allium cepa L) y también en los vegetales de la familia Cruciferae como el brocol (Brassica oleracea L. var. itálica Plenck) o el kale o col crespa o rizada (Brassica oleracea var. acephala). Además, estos compuestos organosulfurados son los responsables del olor y gusto característicos de estas hortalizas.

Entre los vegetales del genero Allium destacan el sulfuro de dialilo y el disulfuro de dialilo (alicina) en el ajo, y el sulfuro de propilo y el disulfuro de dipropilo en la cebolla. El disulfuro de dialilo (alicina) es el principio activo del ajo que se forma a partir de su molécula precursora conocida como aliina que se transforman por la acción de enzima alinasa en dialil disulfuros cuando los tejidos se dañan, cortan o maceran. La asociación entre el consumo de ajo o cebolla y el riesgo de padecer cáncer se ha evaluado en múltiples estudios epidemiológicos en los últimos 30 años. Se ha establecido que los individuos que consumen cantidades diarias muy elevadas de ajo (20 g) son menos susceptibles al cáncer que otros con un bajo consumo, particularmente en el caso del cáncer de estomago e intestino. Además, numerosos estudios in vivo e in vitro han demostrado que los compuestos organosulfurados de estas hortalizas presentan efecto anticancerígeno, antiaterosclerosis, antitrombótico, antiinflamatorio y antimicrobiano y poseen una elevada actividad antioxidante (Frankel et al., 2016).

Otro ejemplo de compuestos organosulfurados son los glucosinolatos presentes en los vegetales de la familia Cruciferae, a la que pertenecen la col (Brassica oleracea var. capitata L.), coles de Bruselas (B. oleracea var. gemnifera), coliflor (B. oleracea var. botrytis L.), nabos (B. campestris var. rapifera), brocoli (Brassica oleracea L. var. italica Plenck) y col rizada o kale (Brassica oleracea var. acephala). El cuadro 5 muestra ejemplos de hortalizas con un contenido alto en glucosinolatos.

Las sustancias verdaderamente activas en estos vegetales son los isotiocianatos (RN=C=S) que se forman a partir de los glucosinolatos bajo la acción de la enzima mirosinasa que se libera y entra en contacto con estos compuestos (sustratos) cuando los tejidos de estas hortalizas se cortan, maceran, descongelan, dañan y probablemente también en el tracto gastrointestinal cuando la hortaliza se ingiere. Además de los isotiocianatos, se obtienen otros compuestos bioactivos como sufuranos, nitrilos y tiocianatos, dependiendo de las condiciones de reacción y las proteínas asociadas. Los isotiocianatos así liberados actúan como agentes quimioprotectores induciendo las llamadas enzimas detoxificantes de fase 2, como la glutation-transferasa, quinonatransferasa y epóxido hidrolasa, enzimas relacionadas con el efecto protector contra el cáncer. Existen numerosos estudios epidemiológicos que muestran que la ingesta de isotiocianatos como el sulforafano, isotiocianato derivado de la glucorafanina, y el indol-3-carbinol, derivado de la glucobrasicina, reduce el riesgo de padecer cáncer (Ares et al., 2013).

Carotenoides. Los compuestos carotenoides presentes en los alimentos vegetales son de especial relevancia debido a su doble función como nutrientes y como compuestos bioactivos. En primer lugar, algunos carotenoides como α-, β-caroteno y β-criptoxantina son precursores de la vitamina A. Además, el consumo regular de ciertos carotenoides, como β-criptoxantina, licopeno, neoxantina o violaxantina, ha sido asociado con efectos beneficiosos para la salud por ser potentes antioxidantes y reducir el riesgo de padecer enfermedades crónicas como aterosclerosis, obesidad, ciertos tipos de cáncer y enfermedades oftalmológicas relacionadas con la edad (degeneración macular). Estas últimas relacionadas con los pigmentos luteína y zeaxantina (Maiani et al., 2009). El cuadro 6 muestra algunos ejemplos de hortalizas con una alta concentración en compuestos carotenoides. Destacamos la col rizada o kale que presenta un contenido de compuestos carotenoides 1.6 veces mayor que el de la zanahoria, destacando por su alto contenido en luteína y zeaxantina (USDA, 2016).

Compuestos Bioactivos en Productos Vegetales de IV gama.

Las frutas y hortalizas deben ser procesadas por razones económicas, logísticas, para mejorar su digestibilidad, en función de los hábitos de consumo de cada país, preparaciones culinarias, etc. En la actualidad, al creciente interés que muestran los consumidores por la relación dieta y salud, se une la falta de tiempo para preparar y cocinar alimentos. En este contexto se están estudiando nuevos sistemas de procesado y conservación que modifiquen mínimamente los compuestos nutricionales y compuestos bioactivos presentes en las frutas y hortalizas. Las productos obtenidos mediante nuevas tecnologías de procesado mínimo”, grupo en el que se incluyen las frutas y hortalizas de IV y V gama, cumplen con las exigencias del consumidor actual.

Los productos vegetales de IV gama también llamados frescos cortados (fresh-cut) o vegetales mínimamente procesados, son productos vegetales acondicionados para su consumo directo mediante un proceso de varias etapas: selección, lavado del producto entero, pelado, cortado, lavado y desinfección, aclarado, secado, envasado bajo atmosfera modificada (MAP) y almacenamiento refrigerado. El producto mantiene sus propiedades naturales y frescas, sin incorporar ningún tipo de aditivo ni conservante, y exige como requisito imprescindible el mantenimiento de la cadena de frio para su perfecta conservación, con una vida útil en torno a los 7-15 días dependiendo de la matriz vegetal. Por tanto, los productos de la IV gama son vegetales que deben presentar características sensoriales, fisicoquímicas, nutricionales y funcionales similares a las del producto fresco de partida y proporcionar a los consumidores un alimento listo para consumir (ready-to-eat). Los productos vegetales de IV gama más consumidos son: las ensaladas de lechugas, de una sola variedad o mezcla de varias; pimientos rojos y verdes cortados; zanahoria cortada o pequeñas zanahorias enteras (baby); patata pelada y cortada; acelgas; espinacas, etc. (Ancos et al., 2015).

En general, un producto vegetal de IV gama debe tener una composición similar de compuestos bioactivos que el vegetal fresco entero inicial. Sin embargo, las distintas etapas de un procesado mínimo pueden modificar los compuestos bioactivos de forma distinta dependiendo de las variables de proceso en cada etapa y sobre todo de la matriz vegetal estudiada. Operaciones como, pelado, cortado, tratamientos higienizantes, envasado bajo atmosfera modificada (MAP), o tratamientos con radiación UV, pueden modificar el metabolismo de los vegetales frescos y producir un aumento de la síntesis de compuestos bioactivos aumentando los propiedades beneficiosas para la salud de dicho vegetal (Cisneros-Zevallos, 2003).

A continuación se describen los compuestos bioactivos en algunos ejemplos de hortalizas consideradas como alimentos funcionales y en algunos casos publicitadas como “superalimentos” que han sido procesadas como productos de IV gama.

Brasicáceas. Los vegetales del genero Brassica (Brassicaceae) como el brocoli y el kale presentan un alto contenido en compuestos bioactivos como la vitamina C, compuestos fenólicos, glucosinolatos, carotenoides y minerales antioxidantes como el selenio con propiedades beneficiosas para la salud (Ares et al., 2013). Existen numerosos estudios sobre el efecto del procesado mínimo en el contenido de vitamina C, compuestos fenólicos y carotenos en hortalizas como el tomate, zanahoria y lechuga (Odriazola-Serrano et al., 2008; Simoes et al., 2011; Selma et al., 2012) pero son muchos menos los que se encuentran sobre otras hortalizas consideradas alimentos funcionales o superalimentos como el brocoli y el kale (Jonas et al., 2006). En la actualidad, en España se comercializan productos de IV gama de brocoli y se ha introducido un producto nuevo de brotes de kale de IV gama publicitado como “superalimento” (Figura 1).

El kale (Brassica oleracea L. var. acephala) o col rizada, también conocido en España como col gallega, ha recibido gran atención por parte de los científicos por ser un vegetal con una actividad antioxidante muy alta (1051.3 mg equivalentes de trolox/100 g pf) debido a presentar en su composición distintos compuestos bioactivos en concentraciones también altas. Así, destaca en su composición la vitamina C (120 mg/100 g pf, cuadro 3), flavonoides (73 mg/100 g pf, cuadro 4), glucosinolatos (100.7 mg/100 g pf, cuadro 5), carotenoides antioxidantes y provitamina A (19.61 mg/100 g pf, cuadro 6), así como micronutrientes como hierro (1.47 mg/100 g pf), zinc (0.56 mg/100 g pf) y manganeso (0.659 mg/100 g pf) y macronutrientes como calcio (150 mg/100 g pf) y magnesio 47 mg/100 g pf) (USDA, 2016). También existen numerosos estudios in vitro e in vivo que muestran que el consumo de kale tiene un impacto positivo en la prevención de enfermedades crónicas como las enfermedades cardiovasculares y cáncer (Becerra-Moreno et al., 2014). Teniendo en cuenta su alta concentración en compuestos funcionales, el kale esta considerado como un “superalimento”.

La elección de la atmosfera de envasado debe realizarse no solo en base a la calidad microbiológica o sensorial, sino también hay que considerar otros criterios como la calidad funcional, es decir, buscar atmosferas de envasado que mantengan mejor los niveles iniciales de compuestos bioactivos en el vegetal. En el caso de kale IV gama, el envasado en una atmosfera modificada y almacenamiento refrigerado 1 °C (15 días), mantiene bien los niveles iniciales de flavonoles (quercetina y kempferol) y carotenoides (violaxantina y neoxantina), si bien se reduce ligeramente la concentración de luteína y β-caroteno (Kobori et al., 2011).

Los glucosinolatos presentes en el brocoli pertenecen a dos tipos de estructuras distintas, alquenil glucosinolatos e indol glucosinolatos, siendo mayoritarios la glucorafanina y glucobrasicina (cuadro 7). El envasado de floretes de brocoli en atmosferas modificadas (polipropileno microperforado orientado) mantuvo bien los niveles iniciales de glucosinolatos durante 8 días, si bien la concentración de alquil-glucosinolatos fue menor que la de los indol-glucosinolatos. El envasado bajo una atmosfera del 1% 02 + 21% de CO₂ se considero adecuado para mantener los niveles iniciales de glucosinolatos y buena apariencia externa de floretes de brocoli durante 7 días a 8 ºC (cuadro 7) (Schreiner et al., 2007).

Los floretes de brocoli de IV gama no solo mantiene los niveles iniciales de glucosinolatos, sino también los compuestos fenólicos. En el cuadro 8 se muestran los resultados de un estudio que compara el contenido en compuestos bioactivos (compuestos fenólicos y organosulfurados) de brocoli y zanahoria, y sus correspondientes productos de IV gama que han sido procesados industrialmente (Alarcón-Flores et al., 2014).

El brocoli (entero fresco y IV gama) presenta mayor concentración de fotoquímicos (compuestos fenólicos y organosulfurados) que la zanahoria debido a la presencia de los glucosinolatos. Esta alta concentración en compuestos fenólicos y glucosinolatos le confiere las características de superalimento. En general, el producto de brocoli de IV gama presenta niveles similares de fotoquímicos o compuestos bioactivos que el vegetal fresco inicial. Las familias de fotoquímicos mayoritarias en el brocoli fueron ácidos fenólicos (ácidos clorogénico y ferúlico), flavonas (apigenina, baicaleina, luteolin y derivados glicosidados), flavonoles (quercetina, isoramnetina y kaempferol y sus derivados glicosidados) y glucosinolatos (glucoerucina, glucoiberina, gluconasturtina, glucorafanina, sinigrina, sulforafano). Si bien se observa una menor concentración de todas las familias de compuestos bioactivos (excepto en flavonas) en el producto de IV gama comparado con el vegetal fresco entero, las diferencias no fueron estadísticamente significativas. Cabe destacar, que la concentración de glucorafanina (3737.8 mg/kg ps), glucosinolato mayoritario en el brocoli, se redujo un 34% en el brocoli IV gama si bien esta diferencia no fue significativa. Por otro lado, la concentración inicial de la flavona baicaleina (4.0 mg/kg ps) se incremento significativamente un 240% en el brocoli IV gama. En general, el brocoli IV gama presento inalteradas con respecto al producto fresco las propiedades beneficiosas para la salud relacionadas con la presencia de compuestos fenólicos y organosulfurados (Alarcón-Flores et al., 2014).

Pimiento Rojo (Capsicum annumm L.). El pimiento rojo se considerara un superalimento en base a su alto contenido en vitamina C (190 mg/100 g pf) (cuadro 3). Además, presenta niveles altos de fenoles totales, compuestos flavonoides como quercetina y es una fuente dietética importante de carotenoides como capsantina, zeaxantina y β-criptoxantina (cuadro 6) (Cervantes-Paz et al., 2012). La concentración de compuestos bioactivos varia mucho en función del cultivar, de la atmosfera de envasado y temperatura de conservación. En general, el pimiento IV gama conserva bien los niveles iniciales de vitamina C siempre que la temperatura de almacenamiento sea inferior a 8 °C ya que este es uno de los factores que más influyen en la degradación del acido ascórbico. Así, el nivel inicial de vitamina C en pimiento rojo (160 mg/100 g pf) se redujo en un producto de IV gama cortado en rodajas un 3 % después de 9 días a 4 °C y un 7.8% a 8 °C (Raffo et al., 2007). Teniendo en cuenta los niveles finales de vitamina C del producto de pimiento IV gama, este producto puede ser considerado “superalimento” con respecto al contenido de vitamina C.

Uno de los factores del proceso que más pueden afectar la estabilidad de los compuestos funcionales durante el procesado mínimo es la fase del corte (Gil et al., 2006). El corte o troceado en algunos vegetales produce un incremento de la actividad de la enzima fenilalanina amonio liasa (PAL), responsable de la síntesis de compuestos fenólicos, lo que se traduce en una mayor concentración de compuestos fenólicos en el producto de IV gama en comparación con el producto entero. Así, en un producto de IV gama de pimiento rojo se observaron incrementos significativos en el contenido de derivados del acido hidroxicinámico (de 8.9 a 19.9 mg/100 g pf) y en el contenido de flavonides totales (de 20.8 a 30,5 mg/100 g pf) después de nueve días de conservación a 8 °C (Raffo et al., 2007). La conservación a 4 °C inhibió la biosíntesis de compuestos fenólicos en el producto de pimiento IV pero mantuvo prácticamente inalterada la concentración inicial del vegetal fresco entero. Este incremento en la concentración de compuestos fenólicos también se observo en pimientos verdes, amarillos y rojos después de 14 días a 4 °C (Barbagallo et al., 2012). La capsantina es el principal carotenoide del pimiento rojo (60% del total). La conservación a 8 °C de un producto de pimiento rojo de IV gama produjo un incremento progresivo de la concentración de carotenoides, llegando a ser el contenido de capasantina un 40% más alto que el inicial después de 6 días de conservación. Sin embargo, la conservación del pimiento rojo de IV gama a temperaturas más bajas, dio lugar a una reducción del 40 % del nivel de capsantina después de 8 días de conservación a 4 °C. Por tanto, la conservación a 8 °C puede incrementar significativamente la concentración de compuestos funcionales en pimiento rojo de IV gama y puede ser una estrategia a tener en cuenta para incrementar las propiedades saludables de este producto sin olvidar la seguridad microbiológica y calidad sensorial del producto (Raffo et al., 2007).

Cebolla. La cebolla (Allium cepa L.) pertenece a la familia de las Liliaceas (Liliaceae). La cebolla es rica en compuestos bioactivos entre los que cabe destacar los flavonoides como la quercetina y los compuestos organosulfurados como los S-alqu(en)il-L-cistein sulfóxidos (ACSOs) entre otros (González-Peña et al., 2013; Colina-Coca et al., 2014). La cebolla es la principal fuente dietética de quercetina que se encuentra en forma de mono- y di-glucosidos de quercetina (quercetina-4ʹ-O-glucosido y quercetina-3,4ʹ-O-diglucosido) y en menor concentración como aglicona. Además, se han identificado en la cebolla otros glucosidos de quercetina, kaempferol e isoramnetina, así como antocianinas en las de coloración morada. Una concentración aproximada de quercetina en cebolla de 300 mg/kg frente 100 mg/kg en brocoli, 50 mg/kg en manzana o 30 mg/kg en el te, nos informa del potencial de la cebolla como alimento funcional (Hollman y Arts, 2000). La quercetina es uno de los compuestos bioactivos más estudiados por sus propiedades antioxidantes in vitro e in vivo, anticarinogénicas, efectos en el metabolismo lipídico y en el sistema respiratorio, prevención del riesgo de enfermedades cardiovasculares, efecto antiinflamatorio, efecto hipoglucémico, efecto hipotensivo, efecto antiartrítico y antimicrobiano (González-Peña et al., 2013, 2015).

Existen varios trabajos que muestran que el producto de cebolla IV gama presenta mayor contenido en fenoles totales, flavonoides y actividad antioxidante que la cebolla entera de origen debido a la activación del metabolismo de producción de compuestos fenólicos por acción de la enzima fenilalanina amonio liasa (PAL) activada por el corte y el material de envasado (Martínez et al., 2005; Pérez-Gregorio et al., 2011; Siddiq et al., 2013). El contenido de quercetina total en cebolla troceada, lavada con agua o hipoclorito sódico (100 ppm) y envasada bajo atmosfera modificada se incremento un 19.5% (agua) y 22% (hipoclorito sódico) después de 15 días de conservación a 4 °C (Martínez y col. 2015). Otros autores también han observado incremento de los derivados glicosidados de quercetina en cebolla cortada en rodajas, lavada con hipoclorito sódico y envasado en tarrinas de polietilentereftalato (PET) o poliestireno (PS) después de 16 días de almacenamiento a 1-2 °C y en ausencia de luz. El incremento del flavonoles totales fue de un 28% en el envase de PS y de un 14 % en el de PET, mientras que en la cebolla cortada envasada al vacío mantuvo el nivel de flavonoles totales iniciales durante todo el almacenamiento refrigerado. Cuando la conservación se realizo con luz, el incremento fue mayor alcanzando un incremento en el contenido de flavonoles totales en PS del 58%. El incremento del contenido de flavonoides por la acción de la luz es un fenómeno conocido. Una posible causa del incremento de flavonoles en los envases de PS y PET y no en el envase al vacío puede ser debido a la presencia de oxigeno y etileno formado por el corte del tejido debido a la activación de la enzima PAL. Estos envases de PS y PET podrían ser posteriormente utilizados en el procesado conocido como “cocción al vacío” ya que se ha visto que este sistema de preparación de los alimentos no modifica el contenido de flavonoles (Pérez-Gregoria et al., 2011).

Compuestos Funcionales en Productos Vegetales de V gama.

La mayoría de las hortalizas con un alto contenido en compuestos bioactivos no se pueden consumir crudas y han de ser sometidas a distintos procesos culinarios. Por tanto, es necesario desarrollar nuevas tecnologías de procesado de los alimentos que consigan mantener mínimamente modificados los niveles iniciales de compuestos funcionales presentes en el producto vegetal de partida.

Los alimentos vegetales de la V gama son aquellos que han sido sometidos a distintos procesos culinarios, envasados al vacío seguido de un tratamiento térmico con un estricto control de tiempo y temperatura entre 50-85 °C (sous-vide) y después conservados en refrigeración sin la adición de aditivos. Estos alimentos únicamente necesitan una preparación mínima o calentamiento previo para su consumo, en horno microondas u horno convencional. Estos tratamientos consiguen un producto con una calidad microbiológica adecuada para prolongar su vida útil entre 1-3 meses (dependiendo de la intensidad del tratamiento térmico seleccionado) almacenados a temperatura de refrigeración. Están listos para consumir, son cómodos, prácticos y de buena calidad. Antes de ser consumidos se requiere la denominada “regeneración”, que consiste en un calentamiento en horno convencional o microondas, baño maría, etc., sin necesidad de grandes manipulaciones. También existe una línea de productos de V gama esterilizados que pueden ser almacenados a temperatura ambiente (Baldwin, 2012).

Los productos de V gama reúnen todas las características que demanda el consumidor actual, es decir, productos listos para el consumo, de una alta calidad sensorial, nutricional, con una alta concentración en compuestos bioactivos o fotoquímicos y que sean similares a los productos de elaboración domestica pero con una mayor vida útil (1-3 meses en refrigeración), pero siempre con todas las garantías de seguridad microbiológica. Los principales productos vegetales de V gama son verduras cocinadas (cocidas, asadas, parrilla, etc.), sopas mezclas de vegetales, o verduras combinadas con carne, entre otras preparaciones. La principal ventaja de los productos de V gama frente a las conservas tradicionales es su mayor calidad nutricional y sensorial, que el consumidor asocia a un “producto artesanal” o “domestico recién elaborado”. La mayor calidad sensorial, nutricional y funcional de los alimentos vegetales de V gama se debe a que se utilizan tratamientos térmicos controlados, conocidos como “sous-vide” o “cocción al vacío”, con temperaturas inferiores a 100 °C preferiblemente en el rango 82-85 °C. En condiciones de “sous-vide” se mantiene intacta la pared celular pero se inicia la disolución del material que mantiene unidas las células, proceso que se inicia entre 82-85 °C. Esta temperatura mínima es necesaria para ablandar el tejido vegetal. La “cocción al vacío” mantiene mejor las clorofilas, carotenos, compuestos fenólicos y actividad antioxidante de hortalizas que un tratamiento térmico tradicional. También los compuestos volátiles originales son mejor conservados en el proceso “sous vide” que la cocción tradicional. Temperaturas inferiores a 100 °C reducen la degradación de las clorofilas y además, la “cocción al vacío” se realiza en ausencia de oxigeno y luz, circunstancia que ayuda a reducir la degradación de los compuestos carotenoides (Chiavaro et al., 2012; Guillen et al., 2017). Con respecto a los compuestos fenólicos, la “cocción al vacío” (“sous-vide”) consigue una mayor retención de estos fotoquímicos en distintos vegetales que la cocción tradicional. Así, una importante retención de compuestos fenólicos del 89.9% se consiguió en el brocoli tratado por “cocción al vacío” mientras que con la cocción tradicional dio lugar a una retención de solo el 42% (Figura 2) (Guillen et al., 2017).

Los tratamientos térmicos afectan considerablemente el contenido de glucosinolatos en las crucíferas. En primer lugar, estos compuestos son solubles en agua y pueden lixiviarse en el agua de cocción. La cocción de las crucíferas por inmersión en agua de 9-15 min dio lugar a una importante reducción del contenido de glucosinolatos del 18-59%. Además, los tratamientos térmicos intensos aplicados por inmersión en agua o vapor (más de 10 min) o microondas (750-900 watts) inactivan la enzima mirosinasa, por lo que no tiene lugar la hidrolisis de los glucosinolatos y la formación de los compuestos activos como los isotiocianatos (Rungapamestry et al., 2006). También el contenido de vitamina C de los floretes de brocoli se reduce drásticamente tanto en la cocción tradicional por inmersión en agua como por el procesado con microondas. Así, los floretes de brocoli cocinados por cocción tradicional 0.5, 1.5 y 5 min reducen el contenido de vitamina C un 19.2%, 47.5% y 65.9%, siendo similar la perdida de vitamina C en los tratamientos por microondas con tiempos similares. Sin embargo, utilizando la técnica de “cocción al vacío”, la retención de vitamina C en el brocoli es casi del 80%.

Por tanto, las hortalizas requieren tecnologías de procesado mínimo así como técnicas culinarias que empleen temperaturas controladas como la “cocción al vacío a baja temperatura”, con el fin de evitar la perdida de sus nutrientes y compuestos bioactivos (vitamin C, compuestos fenólicos, carotenoides y glucosinolatos). Por tanto, los productos de IV y V gama cumplen con las demandas de los consumidores de alimentos seguros pero con un alto contenido en compuestos bioactivos que les proporcionan beneficios para mejorar la salud, prevenir enfermedades y alcanzar un bienestar general.

Agradecimientos

Este trabajo ha sido realizado en el marco de la Red CYTED HORTYFRESCO (113RT0480): Producción artesanal de hortalizas de IV y V gama: inocuidad y valor funcional.

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Notas de autor

Autor de correspondencia. E-mail: ancos@ictan.csic.es