Estudio de los compuestos fenólicos en diferentes variedades de pistacho y su transformación durante la digestión
Isabel Velasco Ruiz, José Luis Ordóñez-Díaz, María Lovera, Víctor OrtizSomovilla, Elsy De Santiago, Octavio Arquero, Gema Pereira-Caro y José Manuel Moreno-Rojas
Instituto Andaluz de Investigación y Formación Agraria, Pesquera, Alimentaria y de la Producción Ecológica
Instituto Maimónides de Investigación Biomédica de Córdoba (IMIBIC)
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Estudio de los compuestos fenólicos en diferentes variedades de pistacho y su transformación durante la digestión
Isabel Velasco Ruiz 1, José Luis Ordóñez-Díaz 1, María Lovera 2, Víctor Ortiz-Somovilla 1 , Elsy De Santiago 1, Octavio Arquero 2, Gema Pereira-Caro 1,3, José Manuel MorenoRojas 1,3*
1 Área de Agroindustria y Calidad Alimentaria. Instituto Andaluz de Investigación y Formación Agraria, Pesquera, Alimentaria y de la Producción Ecológica
2 Área de Ingeniería y Tecnología Agroalimentaria. Instituto Andaluz de Investigación y Formación Agraria, Pesquera, Alimentaria y de la Producción Ecológica
3 Grupo Foods for Health, Instituto Maimónides de Investigación Biomédica de Córdoba (IMIBIC)
*josem.moreno.rojas@juntadeandalucia.es
Índice
ISBN: 978-84-16909-63-6
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons ReconocimientoNoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
1. Introducción
Numerosos estudios han considerado la dieta mediterránea como el mejor patrón dietético para mantener un estado de salud óptimo. Esta dieta se caracteriza por incluir un importante número de alimentos de origen vegetal, como frutas, verduras, semillas, aceite de oliva y, por supuesto, frutos secos. Todos ellos se caracterizan por su elevado contenido en compuestos antioxidantes, que evitan el deterioro de las células del cuerpo, retrasan el envejecimiento, disminuyen la respuesta inflamatoria generalizada del organismo y previenen del desarrollo de numerosas patologías. (Pitsavos et al., 2005)
La importancia del consumo de frutos secos se ha transmitido a la población desde las primeras guías alimentarias. Tradicionalmente, el gran interés nutricional se debía a su característico perfil lipídico insaturado, directamente relacionado con su potencial cardioprotector. Sin embargo, en la actualidad, se han estudiado y puesto en valor otras propiedades nutricionales de los frutos secos, reforzando, de esta manera, la necesidad de incluirlos en un patrón de dieta saludable. Su elevado contenido en fibra fermentable, con un importante papel prebiótico (Lamuel-Raventos y St Onge, 2016), o su elevado contenido en compuestos bioactivos, como los antioxidantes (Paterniti et al., 2017), hacen que los frutos secos sean un alimento muy interesante para favorecer el desarrollo de una microbiotasaludable y para prevenir el desarrollo de enfermedades crónicas relacionadas con el estrés oxidativo y la inflamación (Cory et al., 2018) (Aravind et al., 2021). La Organización Mundial de la Salud (OMS) no establece una recomendación específica en gramos para la ingesta diaria de frutos secos. Sin embargo, diversas organizaciones de salud y nutrición sugieren consumir una porción diaria de frutos secos para aprovechar sus beneficios. Por ejemplo, la Fundación Española del Corazón aconseja ingerir un puñado al día, equivalente a aproximadamente 20-30 gramos. (Frutos secos, Fundación del Corazón) Además, la recomendación de múltiples organismos oficiales a nivel europeo es de una ingesta mínima diaria de 15g, promocionando su consumo (Hernández et al., 2020)
El pistacho (Pistacia vera L.) es originario de Oriente Medio, y su consumo se remonta a la prehistoria, donde ya se empezó a incorporar en la dieta debido al interés para la salud que se le atribuía (Bullo et al., 2011). Actualmente, las propiedades saludables de los pistachos han sido evaluadas y confirmadas a través de numerosos estudios (Mandalari et al., 2021), y son, junto con su bajo contenido calórico y su perfil lipídico más interesante al compararlo con otros frutos secos, motivos de reclamo para su consumo (Terzo et al., 2017). Además, debido a su versatilidad para el cultivo, actualmente se ha extendido a muchas regiones, como el Mediterráneo (Dreher et al., 2012). La creciente demandade los consumidores por alimentos saludables de origen vegetal, así como los beneficios económicos de su cultivo, han despertado el interés de los productores agrícolas en la implantación del pistacho, siendo en la actualidad uno de los cultivos con más proyección tanto a nivel nacional como internacional.
Este preciado cultivo está emergiendo a nivel mundial, con un incremento en los últimos 20 años (2001-2021) tanto en hectáreas cultivadas (aumento del 175%) como en producción (t) (aumento del 300%), sobre pasando los 1,2 millones de toneladas (datos de 2021). Los principales países productores a nivel mundial son Estados Unidos, Irán, Turquía, China y la República Árabe de Siria, siendo los tres primeros responsables del 95% de la producción mundial de pistacho (2021). En Europa, según los datos disponibles (2001-2017), en los últimos
años el cultivo del pistacho también se ha extendido (aumento del 195% en la producción), siendo Grecia, España e Italia los principales productores europeos (FAOSTAT 2021).
En España, se ha registrado una expansión del cultivo del pistacho desde 2005 (2500 ha cultivadas) que continua hasta los últimos datos registrados en 2021 (44000 ha cultivadas). Además, en 2021, el pistacho experimentó la mayor expansión agrícola registrada para todos los frutos secos, con un aumento del 58% de la superficie total registrada (Superficies y producciones anuales de cultivos. MAPA.) En concordancia con dichos datos del 2020 a 2021 se ha producido un incremento de la producción total nacional de pistacho del 24%.
En Andalucía, existe un gran número de variedades bien adaptadas a las condiciones climáticas y edáficas regionales, con un importante número de zonas que cumplen con las necesidades de los árboles para su explotación (Kaska, 2002). El pistacho requiere de un número mínimo de horas de frío que influyen en la posterior floración y fertilidad, y unas características de temperatura, humedad y suelo que favorezcan la producción y maduración del pistacho de forma homogénea (Benmoussa et al., 2017). En 2022, Andalucía era la segunda productora de pistacho con el 15% de la producción nacional que siendo solo el 9% de la superficie total cultivada (Informe anual de consumo alimentario, 2022. MAPA) demostrando la importante adaptación de este cultivo a esta región. Además, de 2020 a 2021 se ha producido un incremento de la producción total en Andalucía del 42% (Datos ministerio sobre producciones agrícolas: frutas y hortalizas, 2021. MAPA) remarcando la buena respuesta de este cultivo a las características agronómicas y climatológicas de Andalucía. De esta manera, el pistacho aparecería como una alternativa emergente para los agricultores interesados en el cultivo de frutos secos, añadiendo más opciones al tradicional cultivo del almendro, y como una alternativa excelente para evitar el monocultivo del olivo en el sur de España, altamente dependiente de las fluctuaciones de la producción y los precios (Observatorio de precios y mercados, 2024. Consejería de Agricultura, Pesca, Agua y Desarrollo Rural)
El pistacho se compone de diferentes partes: la parte más externa del fruto, una cascara carnosa que se retira antes de la comercialización del fruto seco, que le sirve de reservorio de micronutrientes y antioxidantes y que es especialmente interesante como subproducto; una cáscara interna dura (endoscarpio), que no es comestible, sin interés nutricional/saludable aparente y que constituye aproximadamente el 50% del peso del pistacho; la piel, denominada pellejo (exocarpio), que es la parte comestible que cubre la semilla y un importante almacén de compuestos saludables, y que se caracteriza por cambiar el color de verde a amarillo-rojo dependiendo de la madurez; y la semilla, que es la parte carnosa comestible del fruto, con una piel fina y una pulpa de color verde claro con un sabor característico. (Dreher, 2012) (Cardullo et al., 2021)
Este fruto seco se comercializa crudo, tostado, salado o aromatizado, y se suele usar en el hogar como aperitivo o tentempié, pero industrialmente también se utiliza en productos de panadería o confitería, en helados o salsas, o en la elaboración de carnes fermentadas o púdines. (Dreher, 2012) (Gentile et al., 2007). En España, los frutos secos son el aperitivo saludable más consumido a nivel nacional, representando el 19,3% del total del consumo de aperitivos en 2022. La compra de pistacho ha experimentado uno de los crecimientos más importantes dentro del segmento de frutos secos, con variaciones que superan el 20% (Informe anual de consumo alimentario, 2022. MAPA)
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El pistacho, además, destaca por su alto contenido en ácidos grasos insaturados, proteínas y fibra dietética, así como de al menos 15 micronutrientes diferentes (magnesio, potasio, cobre, manganeso, fósforo, cromo, folato, hierro, zinc y selenio, vitamina B1, B3 y B6, vitamina E y K) y otros compuestos importantes con poder antioxidante como polifenoles, fitoesteroles, tocoferoles y carotenoides. El consumo moderado de todos estos compuestos dentro de una dieta general saludable ayuda a preservar un buen estado de salud mediante el control de la glucemia, la mejora de la salud cardiovascular, el mantenimiento de un bajo estado inflamatorio y el control del peso (Liu et al., 2014) (D’Evoli et al., 2015). Además, los estudios de intervención (realizados con humanos) han demostrado que existe una correlación entre el consumo de pistachos y la reducción de los factores de riesgo para el desarrollo de enfermedades crónicas (Sari et al., 2009) (Hernández-Alonso et al., 2014) (Ghanavati et al., 2020).
De entre todos los compuestos saludables del pistacho, esta investigación se ha centrado fundamentalmente en el estudio de los polifenoles, compuestos saludables con elevada capacidad antioxidante característicos de los alimentos de origen vegetal. Estos compuestos contribuyen directamente a las propiedades para frenar la oxidación, la inflamación y retrasar el envejecimiento del pistacho (Mandalari et al., 2021) (Bulló et al., 2015), lo que justifica su elevado interés funcional.
Los polifenoles se clasifican en cinco grupos principales: ácidos fenólicos, flavonoides, estilbenos, ligninas y otros. Estos grupos se subdividen en familias (Figura 1), destacando los ácidos fenólicos, formados por dos grandes familias, los ácidos hidroxibenzoicos y los ácidos hidroxicinámicos; y los flavonoides, el grupo de compuestos fenólicos más abundante en los vegetales, que se subdivide, a su vez, en las familias de los flavan-3-oles, flavonas, flavonoles, flavanonas, chalconas, isoflavonas y antocianinas (López-Fernández et al., 2020).
Tradicionalmente, los estudios sobre los polifenoles del pistacho se han centrado en estudiar la cascara carnosa, la parte del pistacho no comestible que se retira antes de su comercialización, debido a su interés como subproducto en ganadería. Esta cascara carnosa del pistacho puede utilizarse para enriquecer los piensos de animales, reutilizándose y revalorizándose. Sin
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embargo, los estudios relacionados con la caracterización de los compuestos saludables en la semilla y la piel del pistacho son bastante limitados, a pesar de que estas partes comestibles son las verdaderas responsables del efecto saludable en los consumidores.
Además, hay que tener en cuenta que los antioxidantes que se encuentran inicialmente en el pistacho no son los que, finalmente, ejercen realmente un efecto saludable en el consumidor sino sus metabolitos. Es decir, sufren modificaciones durante la digestión a lo largo de todo el aparato digestivo. Durante este proceso, estos compuestos inicialmente presentes en el pistacho son transformados en otros compuestos distintos, denominados metabolitos, con propiedades diferentes (Di-Lorenzo et al., 2021) (Wojtunik-Kulesza et al., 2020) (DomínguezAvila et al., 2017).
Además, los polifenoles pueden interaccionar con otros compuestos presentes en la matriz del pistacho, lo que puede afectar a nuestra capacidad de absorberlos y utilizarlos. La Figura 2 muestra el efecto saludable de los compuestos del pistacho y de sus metabolitos tras la digestión. Son estos metabolitos los verdaderos responsables de sus efectos saludables en el organismo. Debido a esto, entender los cambios que se producen durante el proceso de digestión es esencial para poder determinar el efecto saludable que realmente tiene el consumo de pistachos. Para esto, es necesario describir cuales son los metabolitos resultantes de la digestión y metabolización de los compuestos originales del pistacho. Con este fin, los métodos in vitro, que consisten en simular la digestión humana a lo largo de todo el sistema digestivo (boca, estomago, intestino y colón), han sido ampliamente utilizados (Ordoñez-Díaz et al., 2020) (Pereira-Caro et al., 2021).
Figura 2. Efecto de los compuestos parentales y los metabolitos fenólicos tras su absorción y metabolismo en el colon
Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue caracterizar el perfil de polifenoles para once variedades diferentes de pistachos cultivados en Andalucía (España) durante dos años de cosecha (2019 y 2020) complementándolo con el estudio de sus características antioxidantes. También se estudió el efecto del proceso de digestión gastrointestinal sobre la estabilidad de los antioxidantes de una selección de dichas variedades.
2. Materiales y métodos
Preparación de la muestra
Los pistachos (Pistacia vera L.) se obtuvieron de un campo experimental de variedades del IFAPA de Guadix (Granada, Andalucia). Fueron recolectados durante dos temporadas consecutivas (2019 y 2020). Se incluyeron en el estudio de caracterización, un total de once variedades de pistacho: Aegina, Avdat, Golden Hills, Joley, Kalehghouchi, Kastel, Kerman, Larnaka, Lost Hills, Mateur y Sirora. El diseño experimental consistió en la distribución de las once variedades en cuatro bloques al azar, por lo que tras el muestreo se obtuvo un total de cuatro muestras por variedad, una por bloque, que se analizaron de manera independiente. Tras la recolección, los pistachos fueron pelados y molidos con un homogeneizador y almacenados a -80 °C hasta su análisis.
Para la segunda parte del estudio, en la que se simulaba la digestión de los pistachos, se seleccionaron seis de las once variedades: Aegina, Golden Hills, Kastel, Kerman, Larnaka y Sirora. Estas variedades se seleccionaron según su contenido total en compuestos polifenoles (alto, medio y bajo)
Digestión y fermentación simulada (in vitro)
Se realizó un procedimiento de digestión gastrointestinal in vitro siguiendo la metodología de Ordoñez-Díaz et al., (2020) donde se simularon las condiciones oral, gástrica e intestinal en tres pasos (Figura 3). Todo el proceso tuvo lugar en un baño de agua con agitación y temperatura (37 °C), donde se encontraban los frascos de vidrio que contenían: para la digestión oral, 2g de muestra de pistacho, enzima α-amilasa, CaCl2 y agua destilada; para la digestión gástrica, la muestra resultante de la fase anterior, enzima pepsina, CaCl2 y agua destilada; y para la fase intestinal, el resultado de la fase anterior, fluidos intestinales simulados junto con solución de pancreatina, sales biliares, CaCl2 y agua destilada. También se ajustaron los tiempos de digestión y el pH para cada fase de la digestión simulada, con el fin de que las condiciones fueran lo más similares posibles a la digestión humana. Estas muestras se liofilizaron y se almacenaron a -80 °C.
Figura 3. Localización de las distintas fases del proceso de digestión y fermentación simulada digestivo
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Posteriormente, las muestras digeridas de pistacho se sometieron a una fermentación in vitro siguiendo el método descrito por Pereira-Caro et al., (2021) Adaptado. Durante la fermentación fecal, se tomaron muestras os después de 0, 4, 8 y 24 h de proceso, y se almacenaron a -80 °C hasta su análisis.
Extracción de los polifenoles
La extracción de los polifenoles tanto de las muestras de las once variedades de pistacho como de las muestras digeridas y fermentadas se adaptó de Ordóñez-Díaz et al. (2020) con algunas modificaciones. La extracción de los polifenoles se realizó utilizando una mezcla de metanol/agua acidificada (80:20 v/v). Los extractos se almacenaron a -80 °C hasta su análisis.
Medición de la capacidad antioxidante (CA) y del contenido total de polifenoles (CTP)
Se evaluó la capacidad antioxidante de las muestras de pistacho frescas y las digeridas, mediante tres métodos distintos: ABTS, DPPH y ORAC. En todas ellas cada muestra fue medida por triplicado, y la media de estas mediciones fue expresada como milimoles de equivalentes de Trolox por 100 gramos de muestra (mmol TE/100 g).
Contenido total de polifenoles
Se realizó utilizando el método de Folin-Ciocalteu únicamente sobre las muestras de pistacho frescas, diferenciando entre las once variedades evaluadas. Los resultados se expresaron como mmol de ácido gálico por 100 g de muestra (mmol GAE/100 g).
Análisis de polifenoles mediante UHPLC-HRMS
La identificación y cuantificación de los polifenoles de las muestras de pistacho fresco, las digeridas y las fermentadas, se llevaron a cabo mediante cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas (UHPLC-HRMS).
Análisis estadístico
Para el estudio y exploración de los datos obtenidos, se aplicó un ANOVA a las muestras frescas, a las digeridas y a las fermentadas, utilizando el software R (v. 3.6.3, R Core Team, Viena, Austria)
3. Resultados y discusión
Determinación de la capacidad antioxidante (CA) y el contenido total en polifenoles (CTP)
Se observaron diferencias significativas en la capacidad antioxidante de las once variedades de pistacho con todos los métodos utilizados. En los tres métodos, la variedad Larnaka mostró los valores de capacidad antioxidante más elevados (Figura 4). Las variedades Aegina, Mateur y Avdat fueron las siguientes variedades con mayor poder antioxidante, aunque los resultados entre ellas variaban según el método utilizado. Las variedades Kalehghouchi y Golden Hills reportaron los valores más bajos de capacidad antioxidante.
Por otro lado, también se evaluó el contenido en polifenoles totales (CTP) mediante el método de Folin-Ciocalteu para todas las variedades. Se observaron diferencias significativas entre las variedades. La variedad Larnaka destacaba por su alto contenido en polifenoles totales, seguida
de Aegina, Mateur y Advat. Además, se observó que existía una relación entre el contenido total en polifenoles y la capacidad antioxidante de cada variedad.
Figura 4. Capacidad antioxidante evaluada por el método DPPH y contenido total en polifenoles evaluado por el ensayo de Folin-Ciocalteu para las once variedades de pistacho en el año de cosecha 2020
También se evaluó la influencia del año de cosecha sobre el CTP y el CA en las once variedades de pistacho. En dos de los tres métodos de medición aplicados (ABTS y DPPH) se observó que el año de cosecha (2019 o 2020) influyó de manera significativa en la capacidad antioxidante de las distintas variedades (Tabla 1). De igual manera, el contenido total en polifenoles se veía influenciado de manera significativa por el año de cosecha. Tanto el CTP como el CA de las muestras cosechadas en 2019 fueron significativamente inferiores que las cosechadas en 2020.
Tabla 1. Contenido total en polifenoles según el año de cosecha
Anualidad 2019 2020
CTP
b
a
Determinación del contenido en polifenoles en las muestras de pistacho
Se identificaron y cuantificaron un total de 56 polifenoles en las once variedades de pistachos evaluadas para ambas temporadas de cosecha (2019 y 2020). Entre ellos se incluyen trece ácidos hidroxibenzoicos, diez derivados del galloil, cinco ácidos hidroxicinámicos, cuatro flavonas, diez flavonoles, nueve flavan-3-oles, cuatro flavanonas y un estilbeno.
Las once variedades de pistacho estudiadas mostraron un perfil de polifenoles similar, pudiendo encontrarse las mismas familias y los mismos compuestos en todas ellas. No obstante, se encontraron diferencias entre ellas en términos cuantitativos, siendo diferente tanto el contenido total de compuestos CTP como las cantidades individuales por familias o compuestos concretos (Figura 5). Se pueden apreciar tres grupos en las variedades: Larnaka, Avdat, Aegina y
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Mateur con un contenido elevado en polifenoles totales; Sirora, Kastel y Joley con un contenido intermedio; y Lost Hills, Kerman, Golden Hills y Kalehghouchi con un contenido menor.
Figura 5. Contenido polifenólico por familias de las once variedades de pistacho
Respecto al contenido por familias, resalta en todas las variedades el grupo de los ácidos hidroxibenzoicos, que fue el más abundante para las once variedades estudiadas, representando entre el 71-86% del contenido total de polifenoles. Después de este, serían los flavan-3-oles, el segundo grupo más abundante para todas las variedades, entre el 8 y el 24% del total de compuestos. La variedad Larnaka, Avdat, Aegina y Mateur mostraron una concentración de ácidos hidroxibenzoicos tres veces superior y de flavan-3-oles entre seis y ocho veces superior al resto de variedades.
Numerosos estudios clínicos han evaluado la eficacia de concentrados de estos compuestos antioxidantes para la prevención de diversas patologías como el síndrome coronario agudo, la angina de pecho, la diabetes tipo II, el ictus o efectos adversos de tratamientos frente al cáncer, como la cardiotoxicidad. Ensayos con preparados concentrados del ácido protocatecuico, el compuesto polifenolico mayoritario en el pistacho, han demostrado sus propiedades antioxidantes, anticoagulantes, hipolipidémicas, antiapoptóticas, antiinflamatorias, vasodilatadoras y promotoras de la angiogénesis (Okpara et al., 2022) (Zhang et al, 2021). Además, respecto a los flavan-3-oles, la segunda familia con mayor relevancia cuantitativa en el pistacho, numerosos ensayos aleatorizados y controlados han reportado que un consumo continuado de alimentos ricos en esta familia se relaciona con una reducción de los niveles de colesterol, de la presión arterial y la rigidez arterial, una reducción de la glucosa en ayunas y un menor riesgo de trombos (Fraga et al., 2019).
En cuanto al resto de familias minoritarias, los derivados del galloil representaban entre el 0.893.14%, las flavanonas entre el 0.74-2.10%, los flavonoles entre el 0.70-1.73%, las flavonas entre el 0.59-1.61%, los flavonoles entre el 0.13-0.85% y los ácidos hidroxicinámicos entre el 0.070.22% del contenido total en polifenoles.
Además, se observó una relación entre el contenido en flavan-3-oles, el segundo grupo mayoritario, y el contenido total en polifenoles. Las variedades de pistacho con un mayor contenido en polifenoles totales son aquellas que sintetizan un mayor contenido en flavan-3oles. Las variedades con un mayor contenido en polifenoles totales (Larnaka, Avdat, Aegina y Mateur) presentaban un contenido relativo superior de flavan-3-oles (20.65-24.5%) que las variedades con un menor contenido total en polifenoles (Lost Hills, Kerman, Golden Hills y Kalehghouchi) con un menor contenido relativo en flavan-3-oles (8.30-17.72%). Por ello, son estas variedades con menor contenido en polifenoles totales las que presentan un contenido relativo superior del grupo mayoritario, los ácidos hidroxybenzoicos (74.93-86.92%), frente a las variedades con mayor contenido total, con una cantidad relativa inferior de este grupo (71.8074.92%). Esto podría explicarse por una diferencia en las rutas de síntesis de las diferentes familias de polifenoles en el fruto, el pistacho.
Determinación del contenido en (polifenoles) tras la digestión simulada
Tras la digestión simulada, las seis variedades de pistacho evaluadas sufrieron un descenso global en el contenido total de polifenoles, con un comportamiento similar para todas ellas durante las tres etapas (DDO: después de la digestión oral; DDG: después de la digestión gástrica; DDI: después de la digestión intestinal). El comportamiento del contenido total en polifenoles en las seis variedades a lo largo de la digestión simulada se muestra en la Figura 6. La digestión oral fue la etapa que mayor efecto sobre el contenido total de polifenoles en todas las variedades, con descensos de entre el 50% y el 73% sobre el contenido inicial. Las variedades Aegina, Golden Hills, Kastel y Sirora fueron las más afectadas por la digestión oral, con disminuciones del contenido inicial de polifenoles que oscilaron entre el 70% y el 73%. En las variedades Kerman y Larnaka la disminución fue del 50% y del 60%, respectivamente. La digestión gástrica también influyó en el contenido total de polifenoles en todas las variedades, con una disminución significativa hasta alcanzar unas tasas de recuperación del 10-18% respecto al contenido inicial. Finalmente, la digestión intestinal mostró un menor impacto sobre la concentración total de polifenoles.
Además, se observaron diferencias significativas en el comportamiento de los polifenoles por familias de compuestos, aunque fue similar en las seis variedades durante toda la digestión gastrointestinal. La Figura 7 muestra el comportamiento de las diferentes familias de polifenoles durante las tres fases de la digestión en la variedad Larnaka a modo de ejemplo. El contenido total de las familias de los ácidos hidroxicinámicos y los flavonoles aumenta significativamente en todas las variedades tras la digestión oral, mientras que el resto de las familias ven disminuida su concentración durante esta etapa. Posteriormente, durante la digestión gástrica, todas las familias sin excepción sufren una disminución notable en todas las variedades. Finalmente, como se puede ver en la figura de ejemplo (Figura 7) de la variedad Larnaka, en general la digestión intestinal tuvo un menor impacto sobre los compuestos. Por ello, se puede afirmar que estos antioxidantes del pistacho se liberan principalmente en el compartimento gástrico.
Estudio de los compuestos fenólicos en diferentes variedades de pistacho
Figura 6. El comportamiento del contenido total en polifenoles de las variedades a lo largo de las tres etapas de la digestión simulada. ADO: antes de la digestión oral; DDO: después de la digestión oral; DDG: después de la digestión gástrica; DDI: después de la digestión intestinal
Figura 7. Contenido en polifenoles por familias en la variedad Lamaka durante las tres etapas de la digestión simulada. ADO: antes de la digestión oral; DDO: después de la digestión oral; DDG: después de la digestión gástrica; DDI: después de la digestión intestinal. HB: Ácidos hidroxibenzoicos; AV: Flavan-3oles; DG; Derivados del galloil; HC; Ácidos hidroxicinámicos; VO Flavonas; ON; Flavonoles; VA: Flavanonas
Consumo - Alimentación Saludable
Finalmente, los compuestos polifenolicos que han permanecido tras todo el proceso de digestión, denominados bioaccesibles, serán los que podrían estar disponibles para ser absorbidos y utilizados por el organismo. De esta manera, las variedades Kerman y Larnaka demostraron tener la mayor bioaccesibilidad (9%), seguidas por Golden Hills (8%) y Sirora (7%), mientras que las variedades Aegina y Kastel tuvieron un 6% y un 5% de bioaccesibilidad, respectivamente. El efecto saludable va a depender sustancialmente de la bioaccesibilidad de los compuestos.
Evolución del contenido en (polifenoles) durante la fermentación simulada
La fermentación colónica influyó de manera significativa en el contenido de polifenoles de las seis variedades de pistacho (rangos de recuperación respecto al contenido inicial del 10,8%24,6%). Los perfiles de transformación de las diferentes familias de polifenoles para las 0, 4, 8 y 24 h del proceso de fermentación en la variedad Larnaka se muestran en la Figura 8. Al inicio de la fermentación, la familia de los ácidos hidroxibenzoicos fueron el grupo mayoritario, pero tras 24h de proceso se produjo una disminución significativa en las seis variedades (rangos de recuperación del 7% - 15%). Finalmente, tras las 24h de incubación fecal, sólo quedaban tres compuestos de esta familia en todas las variedades, el ácido 3,4-dihidroxibenzoico, el compuesto predominante, el benceno- 1,2-diol y el ácido 3,4,5-trihidroxibenzoico. La concentración de flavan-3-oles aumentó tras 4h y 8 h de la fermentación colónica en Aegina, Golden Hills, Kerman, Larnaka y Kastel. Sin embargo, tras 24h de incubación fecal también mostró una disminución significativa en todas las variedades. La epicatequina y el galato de epicatequina son los únicos compuestos de esta familia que permanecieron tras 24h de fermentación fecal. El grupo de las flavonas fue el más estable a lo largo del proceso de fermentación en todas las variedades de pistachos. Además, los ácidos hidroxicinámicos fueron completamente metabolizados tras las 24h por la microbiota intestinal. Al final del proceso de fermentación colónica (24 h), el principal grupo de polifenoles eran los ácidos hidroxibenzoicos en las variedades Aegina, Kerman y Larnaka, y las flavonas en las variedades Golden Hills, Kastel y Sirora.
Figura 8. Contenido de polifenoles por familias en la variedad Larnaka durante la fermentación fecal. HB: Ácidos hidroxibenzoicos; AV: Flavan-3-oles; DG; Derivados del galloil; HC; Ácidos hidroxicinámicos; VO Flavonas; ON; Flavonoles; VA: Flavanonas
Estudio de los compuestos fenólicos en diferentes variedades de pistacho
Los resultados revelan que durante la fermentación en el colón hay una elevada conversión de los compuestos polifenólicos parentales en sus catabolitos. Tras 24h de fermentación colónica, se pudieron identificar y cuantificar doce catabolitos. Estos catabolitos encontrados en el medio de fermentación fecal son el resultado de la metabolización de los polifenoles inicialmente presentes en el pistacho por la microbiota del colón. La Figura 9 se representa una vía catabólica simplificada del galato de epigalocatequina, el principal compuesto de los flavan-3-oles en los pistachos.
Figura 9. Vía catabólica tentativa simplificada de la conversión del epigallocatechin gallate en sus catabolitos por la microbiota colónica, todos ellos identificados en el medio de fermentación fecal. Se muestran los porcentajes de recuperación de los diferentes catabolitos. Los compuestos en azul se presentan antes de la fermentación fecal, los compuestos en negro se formaron durante la fermentación fecal (Legeay et al., 2015)
De entre los doce catabolitos identificados, es el ácido 3-(3-hidroxifenil)propanoico el principal compuesto en todas las variedades, oscilando entre el 70% del total de catabolitos en Kerman, y el 37% del total en la variedad Sirora. El segundo compuesto mayoritario fue el ácido 3hidroxifenilacético en todas las variedades excepto en la variedad Aegina, oscilando entre el 18 y el 33% del contenido total de catabolitos identificados. Otros catabolitos identificados en cantidades significativas fueron el ácido 3-hidroxifenil propanoico, que fue el segundo compuesto principal en la variedad Aegina, el ácido 3-(3,4-dihidroxifenil)propanoico y 3,4dihidroxifenil-gamma-valerolactona.
Finalmente, estos resultados pondrían de manifiesto que, durante el proceso de fermentación en el colón, se produce una amplia conversión de los compuestos fenólicos parentales del pistacho, debido al efecto de la microbiota colónica, produciéndose una amplia gama de catabolitos fenólicos que serían los compuestos que potencialmente puedan acceder al torrente sanguíneo y que, por tanto, pueden ejercer su potencial efecto saludable.
4. Conclusiones
En este estudio se han caracterizado 56 compuestos polifenólicos con capacidad antioxidante en once variedades diferentes de pistachos cultivados en Andalucía. Las variedades Larnaka, Avdat, Aegina y Mateur presentaron la mayor cantidad de polifenoles totales, mientras que Kalehghouchi, Joley, Lost Hills, Kerman y Golden Hills fueron las variedades con menor contenido. Además, Larnaka mostró ser la variedad con mayor capacidad antioxidante en dos de los tres métodos analizados, seguida de las variedades Aegina, Mateur y Avda. Por ello el consumo habitual de estas variedades podría colaborar en la prevención del desarrollo de numerosas patologías.
Por un lado, los resultados sugieren que la actividad antioxidante es atribuible principalmente al contenido en polifenoles totales, siendo las familias de los ácidos hidroxibenzoicos y los flavan-3-oles las más abundantes en todas las variedades. En cuanto a la temporada de cosecha, se encontraron diferencias significativas (p < 0,01) entre 2019 y 2020 tanto en la cantidad total de polifenoles como en el contenido por familias de compuestos.
Por otra parte, la digestión in vitro y la fermentación fecal simulada permitió describir la estabilidad y bioaccesibilidad de estos compuestos polifenólicos del pistacho. Durante las fases oral y gástrica de la digestión in vitro se produjo una disminución significativa del contenido total de polifenoles, sobre todo de los dos grupos mayoritarios, los ácidos hidroxibenzoicos y flavan3-oles. Las variedades Kerman y Larnaka, seguidas de las variedades Golden Hills y Sirora, mostraron mayor disponibilidad para ser absorbidas y utilizadas por el organismo al final de la digestión simulada. Al finalizar la fermentación fecal (24h), los principales grupos de polifenoles fueron los ácidos hidroxibenzoicos para las variedades Aegina, Kerman y Larnaka, y flavonas para las variedades Golden Hills, Kastel y Sirora. Además, durante la fermentación fecal los compuestos que permanecieron tras la digestión del pistacho se transformaron en sus catabolitos de degradación, pudiéndose identificar un total de 12 catabolitos en las seis variedades de pistacho analizadas. Estos podrían ser los principales compuestos al final del proceso de fermentación y los responsables de los posibles beneficios para la salud asociados al consumo de pistachos.
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