Brotes de crucíferas: alimento natural y de gran riqueza fitoquímica

Documentos Poscosecha

Brotes de crucíferas: alimento natural y de gran riqueza fitoquímica

N. Baenas, D.A. Moreno*, C. García-Viguera *dmoreno@cebas.csic.es

www.poscosecha.com/es/publicaciones/ Grupo THM

Documentos Poscosecha

Brassicas, brotes

Brotes de crucíferas: alimento natural y de gran riqueza fitoquímica N. Baenas, D.A. Moreno* y C. García-Viguera *dmoreno@cebas.csic.es

Indice 1. Crucíferas en la dieta ................................................................................... 3 2. Compuestos bioactivos presentes en los brotes de crucíferas .................... 4 2.1.

Glucosinolatos .......................................................................................... 4

2.2.

Compuestos fenólicos .............................................................................. 5

3. Calidad de brotes de crucíferas: Biomasa y composición para la salud. ..... 6 4. Conclusión. ................................................................................................ 13 5. Bibliografía ................................................................................................. 14

http://www.poscosecha.con/es/publicaciones Grupo THM 2

Documentos Poscosecha

Brassicas, brotes

1. Crucíferas en la dieta Las especies de la familia Brassicaceae, también conocidas como crucíferas, representan una parte importante del consumo de hortalizas en todo el mundo.

España es el segundo país europeo con mayor producción de brócoli y coliflor, en concreto la Región de Murcia produce la mayor parte de estos cultivos en España (> 190.000 tm) (CARM, 2013).

Las crucíferas tienen gran relevancia económica debido a sus diferentes modos de empleo, la mayor parte son comestibles, incluyendo raíz (colirábano, nabo, rábano), hojas (col de Bruselas, grelos), flores (coliflor y brócoli) y semillas como condimento (mostaza), también se emplean para forraje y para la extracción de aceite (colza). Estos vegetales son de gran interés debido a su alto contenido en nutrientes y en compuestos bioactivos con diferentes propiedades biológicas, como son las vitaminas A, C, E y K, minerales, compuestos fenólicos y glucosinolatos (Jahangir, et al., 2009). El consumo de estos compuestos está relacionado con un efecto beneficioso para la salud, previniendo

el desarrollo

de

alergias,

enfermedades

cardiovasculares,

hipertensivas, inflamatorias, neurodegenerativas y algunos tipos de cáncer, como próstata, páncreas, mama, estómago, colon y pulmón (Kim y Park, 2009; Van Horn, et al., 2008). La mayoría de estudios sobre prevención de enfermedades en relación al consumo de estas hortalizas ponen de manifiesto que para proporcionar efectos beneficiosos en la salud es necesario que estos vegetales se consuman como parte habitual de la dieta.

El contenido en compuestos bioactivos entre diferentes especies de crucíferas varía según su origen genético y geográfico, genotipo, variedad, condiciones ambientales y de almacenamiento, procesado y métodos de cocinado. También http://www.poscosecha.con/es/publicaciones Grupo THM 3

Documentos Poscosecha

Brassicas, brotes

es importante la edad fisiológica de la planta, ya que durante los primeros días de germinación, los brotes o germinados de crucíferas alcanzan hasta 10 veces más concentración de compuestos fitoquímicos en comparación con una planta adulta, siendo también una excelente fuente de nutrientes (Cevallos-Casals, et al., 2010). Esto se debe a las características de la semilla, como órgano de reserva, donde se encuentra la mayor cantidad de compuestos. Conforme la planta se desarrolla, se produce una dilución o reducción de estos metabolitos en sus tejidos.

El consumo de brotes como alimento saludable y nutritivo, está cada vez más extendido en el mundo, destacando entre los de mayor consumo los brotes de soja, alfalfa y rábano, si bien, los brotes de crucíferas son, en general, un alimento novedoso por su funcionalidad, ya que estimulan los sistemas de defensa del organismo frente a enfermedades, y son ricos en nutrientes de forma natural, además de fáciles de consumir.

2. Compuestos bioactivos presentes en los brotes de crucíferas 2.1.

Glucosinolatos

Los glucosinolatos, compuestos nitrosulfurados característicos de la familia de las crucíferas, se clasifican en tres grupos dependiendo de su cadena lateral derivada de los aminoácidos: alifáticos (derivados de metionina), los cuales se encuentran en mayor cantidad en especies como Brassica oleraceae (brócoli, col roja, colirábano), B. napus (col rutabaga) y B. rapa (grelo); indólicos (derivados del triptófano), representando cantidades menores en el perfil de glucosinolatos; y aromáticos (derivados de la fenilalanina y la tirosina),

http://www.poscosecha.con/es/publicaciones Grupo THM 4

Documentos Poscosecha

Brassicas, brotes

encontrándose en grandes cantidades en especies como Sinapis alba (mostaza) y Lepidium sativum (berro) (Baenas, et al., 2012). Estos metabolitos secundarios,

responsables

en

muchos

casos

de

las

características

organolépticas de estos vegetales, están siendo ampliamente estudiados en el ámbito científico y biomédico debido a sus compuestos de hidrólisis, los isotiocianatos, como el sulforáfano, bencil-isotiocianato o el indol-3-carbinol, los cuales se asocian a una acción anticancerígena en distintas fases del desarrollo del tumor, antiaterogénica y antioxidante (Devi, et al, 2012). Esta hidrólisis es catalizada por la enzima mirosinasa, localizada también en la célula, y que entra en contacto con los glucosinolatos cuando el tejido vegetal es físicamente dañado, como en la masticación o durante el procesado del alimento. Debido a que los brotes de crucíferas son consumidos en fresco, sin someterlos a un proceso térmico como el procesado industrial o doméstico responsable de la inactivación de la enzima, pueden ejercer un mayor efecto beneficioso para la salud que los vegetales cocinados, ya que los glucosinolatos presentes en los brotes pueden ser convertidos en isotiocianatos tanto por la enzima mirosinasa presente en la célula como por la actividad mirosinasa de nuestra flora intestinal (Cartea y Velasco, 2008).

2.2.

Compuestos fenólicos

El perfil fenólico de los brotes de crucíferas está compuesto principalmente por derivados del ácido hidroxicinámico, siendo los más abundantes los derivados del ácidos sinápico, p-coumárico y cafeico, y también presentan una porción de flavonoles (derivados glucosilados de quercetina y kaempferol en su mayoría, además de la isoramnetina presente en los vegetales de la especie B. rapa).

Los flavonoides y derivados del ácido caféico, presentes en los germinados, http://www.poscosecha.con/es/publicaciones Grupo THM 5

Documentos Poscosecha

Brassicas, brotes

son, al menos en parte, responsables de las propiedades organolépticas de los alimentos, y han sido muy estudiados por su papel como antioxidantes naturales

y

porque

pueden

ejercer

diversas

actividades

biológicas

responsables de le prevención del desarrollo de enfermedades como la diabetes, el cáncer, enfermedades neurodegenerativas y cardiovasculares (Cartea, et al., 2011).

3. Calidad de brotes de crucíferas: Biomasa y composición para la salud.

Con el fin de aportar un nuevos conocimientos sobre la composición fitoquímica de los brotes de crucíferas, se ha realizado un estudio donde se han identificado y cuantificado los distintos glucosinolatos, polifenoles, actividad antioxidante y producción de biomasa durante 12 días de germinación, de 8 variedades diferentes de brotes de crucíferas (Tabla 1), con el objetivo de fomentar su desarrollo y aprovechamiento a nivel industrial como alimento enriquecido en compuestos beneficiosos para la salud de forma natural.

La caracterización de compuestos se llevó a cabo a día 0 (semillas), día 4, 8 y 12 de germinación, obteniendo, de este modo, resultados sobre la fecha óptima de recolección y consumo, maximizando el contenido en compuestos beneficiosos para la salud, una vez que los brotes han alcanzado una longitud aceptable para su consumo.

http://www.poscosecha.con/es/publicaciones Grupo THM 6

Documentos Poscosecha

Nombre común

Brassicas, brotes

Nombre científico

Brócoli

Brassica oleracea var. itálica

Col lombarda

Brassica oleracea var. capitata

Colirábano

Brassica oleracea var. gongylodes

Col rutabaga

Brassica napus var. napobrassica

Nabo

Brassica rapa var. rapa

Grelo

Brassica rapa var. rapa

Rábano

Raphanus sativus

Berro tierra

Lepidium sativum

Mostaza blanca

Sinapis alba

Tabla 1. Brotes o germinados de crucíferas objeto de estudio

http://www.poscosecha.con/es/publicaciones Grupo THM 7

Documentos Poscosecha 3.1.

Los

Brassicas, brotes

Biomasa

brotes de brócoli,

mostraron

los mayores

valores de

biomasa

multiplicándose por 2 y por 3 su peso, los días 4 y 12 de germinación, respectivamente, como indicador de mayor crecimiento. A partir del día 8 de germinación, todos los brotes alcanzaron el tamaño deseable para su recolección y consumo, entre 4 y 5 centímetros de longitud, mientras que los brotes de 4 días de edad, no eran lo suficientemente largos para su manipulación. Además del brócoli, a día 8 los brotes de col rutabaga, grelo y rábano, crecieron en mayor medida (2-3 veces más biomasa) en comparación al resto de variedades. A día 12, los brotes de col lombarda y mostaza blanca, también mostraron una longitud óptima de consumo. Este parámetro de calidad no invasivo, resulta muy interesante para realizar una selección de las mejores variedades de brotes de crucíferas para su producción y comercialización.

3.2.

Compuestos bioactivos y actividad antioxidante

En cuanto a la concentración de compuestos bioactivos (glucosinolatos y fenoles) que presentaron estos brotes, identificados y cuantificados por la técnica de cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC), encontramos que la mayor cantidad de estos compuestos se encuentra en las semillas, y la tendencia general en todas las variedades es a disminuir con el tiempo (Figura 1 y 2). Desde las semillas, hasta el día 12 de germinación, la pérdida de glucosinolatos y polifenoles es de entre un 50 y un 90% dependiendo de la variedad estudiada. Los brotes de brócoli, col rutabaga, grelo y rábano experimentaron una mayor retención de glucosinolatos, por el contrario, el colirábano, col roja y nabo, presentaron la mayor retención de compuestos

http://www.poscosecha.con/es/publicaciones Grupo THM 8

Documentos Poscosecha

Brassicas, brotes

fenólicos. El día 8 de germinación, ha sido considerado el óptimo para el consumo de brotes, ya que el tamaño de los mismos permite su manipulación y comercialización, además de contener una concentración alta de compuestos aceptable para panelistas y consumidores.

Figura 1. Glucosinolatos totales y por clases (alifáticos, indólicos y aromáticos) en las distintas variedades de brotes crucíferas.

Con respecto a la identificación de glucosinolatos, en las semillas encontramos más variedad de glucosinolatos en comparación con los brotes, ya que el perfil de estos compuestos varía según el órgano o tejido de la planta estudiado. Es conveniente destacar que los glucosinolatos que han sido estudiados, en la

http://www.poscosecha.con/es/publicaciones Grupo THM 9

Documentos Poscosecha

Brassicas, brotes

actualidad, por su efecto beneficioso para la salud: los brotes de brócoli y colirábano a día 8, muestran un contenido alto en glucorafanina (siendo el 35% del total), el glucosinolato que da lugar al isotiocianato sulforafano, ampliamente estudiado por su efecto anticancerígeno (Devi, et al 2012). Los brotes de col lombarda presentaron cantidades significantes de sinigrina (20% del total), el glucosinolato que da lugar al alil-isotiocianato. Los brotes de rábano contienen gran cantidad de glucorafenina (65% del total), y los de mostaza blanca y berro, presentaron glucosinalbina como glucosinolato mayoritario (87 y 80%, respectivamente), el cual es un glucosinolato aromático responsable de las propiedades organolépticas de estas especies, que se usan en gran medida como condimento. Los brotes de grelo y nabo mostraron mayor concentración de gluconapina (75 y 50% del total, respectivamente), el cual no ha sido estudiado por su efecto para la salud, pero se ha relacionado con el amargor y el sabor característico de estas hortalizas. Además de la gluconapina, la col rutabaga presentó el glucosinolato 4-hidroxiglucobrasicina (25% del total cada uno de ellos), como mayoritario. Numerosos estudios han mostrado evidencias de los efectos quimiprotectores de los glucosinolatos, en concreto, de sus productos de hidrólisis los isotiocianatos, en modelos preclínicos y clínicos de estudio del desarrollo del cáncer. En particular, la actividad anticancerígena de estos compuestos se ha visto desde las etapas iniciales hasta la progresión de la enfermedad, y se ha observado una inhibición del desarrollo de tumores. Además, se han producido importantes avances en la comprensión de los múltiples mecanismos por los que los isotiocianatos ejercen sus efectos protectores. Los retos del futuro se centran en la capacidad de traducir estos resultados de laboratorio a la población,

http://www.poscosecha.con/es/publicaciones Grupo THM 10

Documentos Poscosecha

Brassicas, brotes

aunque ya se están llevando a cabo estudios en poblaciones de alto riesgo de desarrollo de cáncer en humanos (Dinkova-Kostova, 2013). Actualmente, existen 30 estudios clínicos en progreso en diferentes países para un amplio rango de enfermedades y tipos de cáncer (clinicaltrials.gov - Servicio del Instituto Nacional de Salud, EE.UU).

En cuanto al estudio de la capacidad antioxidante de los germinados de crucíferas y los tipos de polifenoles presentes en ellos, los fenoles derivados de los ácidos hidroxicinámicos (ácidos sinápicos y clorogénicos), los cuales poseen función estructural y de defensa en la planta, fueron los que se encontraron en mayor concentración en todas las variedades (Figura 2). Los brotes con mayor cantidad de polifenoles totales a día 8, óptimo de comercialización y consumo, fueron los de col lombarda, colirábano, nabo y rábano, coincidiendo con unos resultados mayores de actividad antioxidante, justificándose este hecho porque los polifenoles podrían ser las principales responsables de la alta capacidad antioxidante que los alimentos vegetales poseen (Kurilich, et al., 2002). Muchos estudios han relacionado estos compuestos con la reducción del riesgo de contraer enfermedades como el cáncer, enfermedades cardiovasculares y la diabetes. La col lombarda destaca porque presenta mayor actividad antioxidante en comparación con el resto de germinados estudiados.

http://www.poscosecha.con/es/publicaciones Grupo THM 11

Documentos Poscosecha

Brassicas, brotes

Figura 2. Compuestos fenólicos totales y por clases (derivados del ácido sinápico, derivados del ácido clorogénico y flavonoles) en las distintas variedades de brotes crucíferas.

http://www.poscosecha.con/es/publicaciones Grupo THM 12

Documentos Poscosecha

Brassicas, brotes

4. Conclusión.

A modo de conclusión, y teniendo en cuenta tanto la necesidad como el interés creciente por parte de los consumidores por disponer de vegetales y frutas, sanos y nutritivos, con el fin de obtener beneficios para la salud desde la dieta, los brotes de crucíferas son una opción excepcionalmente rica y asequible como alimento natural, ricos en nutrientes y compuestos bioactivos, destacando los brotes de brócoli, nabo, colirábano y col roja, como las variedades más interesantes por su mayor peso fresco (biomasa), y contenido en compuestos saludables.

La selección de las variedades apropiadas por el tiempo de germinación, tamaño y calidad, es imprescindible para maximizar sus propiedades beneficiosas. Además, deben de ser estudiados los puntos críticos que presentan su producción industrial y posterior vida útil para maximizar su consumo en el contexto de una dieta sana y variada, rica en frutas y hortalizas, como recomendaremos siempre.

http://www.poscosecha.con/es/publicaciones Grupo THM 13

5. Bibliografía 1. Baenas, N., Moreno, D.A., García-Viguera, C. 2012. Selecting sprouts of Brassicaceae for optimum phytochemical composition. J. Agric. Food Chem. 60, 11409-11420.

2. CARM. 2011. Estadística agraria de la región de Murcia.

3. Cartea M.E., Velasco, P. 2011. Phenolic compounds in Brassica vegetables.

Molecules. 16, 254-280.

4. Cartea M.E., Velasco, P. 2008. Glucosinolates in Brassica foods: bioavailability in food and significance for human health. Phytochem. Reviews. 7, 213-229.

5. Servicio del Instituto Nacional de Salud de EE.UU. http://www.clinicaltrials.gov/ 6. Devi, J.R., Thangam, E.B. 2012. Mechanisms of Anticancer Activity of Sulforaphane from Brassica oleracea in HEp-2 Human Epithelial Carcinoma Cell Line. Asian Pacific J. Cancer. Prev. 13 (5), 2095-2100.

7. Dinkova-Kostova,

A.T.

2013.

Chemoprotection

Against

Cancer

by

Isothiocyanates: A Focus on the Animal Models and the Protective mechanisms.

Top Curr. Chem. 329, 179-202.

8. Jahangir, M., Kim, H.K., Choi, Y.H., Verpoorte, R. 2009. Health-affecting compounds in Brassicaceae. Compr. Rev. Food. Sci. Food Saf. 8, 31-43.

9. Kim, M.K., Park, J.H.Y. 2009. Cruciferous vegetable intake and the risk of human cáncer: epidemiological evidence. Proc. Nutr. Soc. 68, 103-110.

10. Kurilich, A. C.; Jeffery, E. H.; Juvik, J. A.; Wallig, M. A.; Klein, B. P. 2002.

Antioxidant capacity of different broccoli (Brassica oleracea) genotypes using the oxygen radical absorbance capacity (ORAC) assay. J. Agric. Food Chem. 50, 5053-5057.

11. Van Horn, L.; McCoin, M.; Kris-Etherton, P. M.; Burke, F.; Carson, J. A. S.; Champagne, C. M.; Karmally, W.; Sikand, G. 2008. The evidence for dietary prevention and treatment of cardiovascular disease. J. Am. Diet. Assoc. 108, 287-331.

Documentos Poscosecha

Brassicas, brotes

Brotes de crucíferas: alimento natural y de gran riqueza fitoquímica

N. Baenas, D.A. Moreno* y C. García-Viguera (*) *dmoreno@cebas.csic.es

(*)En la actualidad, estos autores pertenecen a los grupos de investigación que componen los equipos promotores de la empresa AQP&Ingredients SL están dirigidos por Micaela Carvajal y Cristina García Viguera, ambas Profesoras de investigación del CSIC, Murcia, España

http://www.poscosecha.con/es/publicaciones Grupo THM 15

Documentos Poscosecha

Brassicas, brotes

http://www.poscosecha.con/es/publicaciones Grupo THM 16