Libro de Conferencias Sección A -...

Libro de Conferencias

Sección A

[email protected]/ Tremp, nº 7 bjo. D

28040 MADRID

V Congreso InternacionalAlimentación, nutrición y dietética

Conferencias Sección A: Nutrición y Dietética

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EUROPEAN RESEARCH ON THE FUNCTIONALEFFECTS OF ANTIOXIDANTS.

David G LindsayFood Science & Technology DepartmentCEBAS (CSIC)Apartado de Correos 419530080 MURCIAwww.ifr.bbsrc.ac.uk/EUROFEDA

BackgroundThe EUROFEDA project seeks to co-ordinate research on the functional role that dietary antioxidantsmight play in promoting health, by minimising the damage to cells from oxidative damage. It is achievingthis by pursuing the following objectives:

1. setting up a European network for the co-ordination and exchange of information on thefunctional effects of antioxidants in food;

2. identifying the priority research tasks and, as a result, attempting to stimulate the co-ordination of future research; and

3. disseminating the outputs to end users (consumers, regulatory bodies and industry) therebyassist in encouraging innovation and in improving health.

These objectives are being achieved through the organisation of a series of task group and plenarymeetings which are in the process of reviewing:

1. methods for the measurement of DNA damage and repair and other measures of oxidativedamage;

2. data on the bioavailability of antioxidants;3. their effects on gene expression and their possible role in limiting the decline in mitochondrial

efficiency with age.

The focus of the meetings will be to produce a review (to be published in Molecular Aspects of Medicine in2002) which will consider the effects of the following antioxidants and phytochemicals

1. Vitamins C & E2. Carotenoids3. Simple and complex phenols4. Precursors of glutathione and other redox thiols5. Selenium6. Antioxidant enzyme inducers (e.g. sulphur compounds in vegetables)

IntroductionSustained oxidative damage to cell constituents is generally considered to be one of the most importantmechanisms leading to the general decline in the function of cells and tissues which often precede



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pathological changes. The decline is associated with the ageing process and the onset of degenerativediseases, such as central nervous system dysfunction, immune system decline, and hormonaldysfunction1. It is clear that aerobic organisms have evolved a sophisticated system of antioxidantdefences to minimise such damage. Biochemical studies clearly indicate both direct and indirectly- actingantioxidants play a role in these defences.

Oxidative damage occurs through the generation of a series of reactive oxygen and nitrogen species(ROS). These species can react with lipid membranes, mitochondrial and nuclear DNA, and proteins (e.g.collagen and elastin, enzymes etc.) causing loss of function, cell death or neoplastic disease3. Themechanisms which give rise to ROS must be tightly regulated given the potential for their toxicity.However the process of regulation is not 100% efficient and oxidised DNA bases, lipids and proteins areformed in increasing amounts as humans age4,5.

There are strong associations between dietary factors and some degenerative diseases of great publichealth significance, such as cardiovascular disease and cancer2. The crucial role that diet may play indetermining the pattern and onset of disease is indicated by the very different patterns of cancer andcardiovascular disease that are found amongst first generation migrant populations6. A very consistentobservation that has emerged from these studies is that increasing intakes of fruit and vegetables result ina protection against the risk of cancer and cardiovascular disease7. This has lead to the development ofthe hypothesis that these diets are protective because they are rich in antioxidants and neutralise directly,or indirectly, the potential toxicity resulting from the generation of ROS.

There is both direct and indirect evidence for the involvement of mitochondrial damage in neurologicaldisorders, such as Alzheimer’s and Parkinson’s disease and ROS are generated within the mitochondria.In addition there is evidence that excessive intake of calories results in an increase in ROS generation bycomplexes I and III of the mitochondrial respiratory chain 7 , 8. It is possible that the diet may play animportant role, acting alone or in tandem with other factors e.g. infection, in determining the rate ofoxidative damage to cells and the rate of onset of disease in an individual.

The generation of ROS is also believed to underlie more general aspects of ageing, not directly related todisease e.g. the gradual decline in the rate of respiration and loss of immune response4,10. The effects ofdietary antioxidants on slowing down these processes is a subject where more research could result inmajor social and economic benefits, if preventative effects were to be demonstrated. The emphasis in thisproject is to critically review the current evidence on the potential health benefits of dietary antioxidantsespecially within the range of intakes that could be achieved by individuals consuming a diet rich in fruitand vegetables.

The specific effects of dietary antioxidants, which include the antioxidant vitamins (C and E), thecarotenoids, and the vast array of phenolic phytochemicals (with strong antioxidant activities in vitro), havebeen the subject of detailed studies in EU nutritional research activities. However there is as yet no strongevidence from intervention studies, using single or multiple antioxidants, that there are highly significanteffects on disease prevention. Indeed in trials involving the use of beta-carotene supplements theevidence is that health risks may increase 11, 12. The importance of identifying which compounds in fruitand vegetables do exert a protective effect against degenerative diseases still remains a distant objective.What is clear is that there are optimal levels of intake of the bioactive constituents of fruit and vegetables,but which matter and how they achieve these effects, at nutritionally-relevant levels of intake, remainmajor research challenges.

The main issues that remain to be resolved are: -



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n The development and validation of biomarkers that are clearly related to long-term risks ofdisease and that enable functional effects to be measured reliably and reproducibly.

n An improved understanding of the uptake, tissue and cellular distribution and localisation, andmetabolism and turnover of dietary antioxidants and phytochemicals that upregulateantioxidant defences

n The functional effects of antioxidants in the mitochondria particularly in relation to their effectson mitochondrial function and integrity.

n The effects of antioxidants on gene expression particularly in relation to the oxidative stress invulnerable tissues and cells

n The development of in vitro and in vivo systems that are a true reflection of the behaviour ofnormal human responses to antioxidant phytochemicals and their metabolites at levels ofexposure that are relevant to those ingested.

It is clear that many of these goals cannot be met solely through studies on humans given the limitationson studying effects at target tissues and within specialised cells. However animals are often poorsubstitutes for human responses and no more so than when they are used to study the metabolic effectsof the lipophilic antioxidants. New animal model systems and in vitro cell systems are going to have to bedeveloped in order to study dose-response and to know that the functional effects are likely to be thosefound in humans. Without this information it will neither be possible to understand the functional effects ofantioxidants, nor to determine the overall level of intake that will offer optimal protection against theadverse effects of ROS generation. There is likely to be little benefit in undertaking further expensive long-term intervention trials designed to demonstrate the potential for antioxidants to prevent disease unlessthis work is carried out beforehand.

References

1. Harmann D. (1986). Free Radical Theory of Ageing: Role of Free Radicals in the Origination ofLife, Ageing and Disease Processes. In “Free Radicals, Aging and Degenerative Diseases”. Eds.Johnson JE Jr, Walford R, Harman D and Miguel J. New York. pp3-49.2. Diplock A T (1994). Antioxidants and Disease Prevention. Molecular Aspects of Medicine. 15:293-376.3. Halliwell B. (1996). Oxidative Stress, Nutrition and Health: Experimental Strategies forOptimisation of Nutritional Antioxidant Intake in Humans. Free Radical Res. 25: 57-74.4. Papa S, Scacco S, Schliebs M, Trappe J and Seibel P. (1996). Mitochondrial Diseases andAgeing. Mol. Aspects Med. 17: 513-558.5. Mecocci P, Fano G, Fulle S, MacGarvey, U et al. (1999). Age-dependant increases in oxidativedamage to DNA, lipids, and proteins in human skeletal muscle. Free Rad. Biol. & Med. 26: 303-308.6. Doll R and Peto R (1981). The causes of cancer: quantitative estimates of the avoidable risks ofcancer in the United States Today. J.Natln. Cancer Inst. 66: 1191-1308.7. Saraste M (1999). Oxidative phosphorylation at the fin de siecle. Science 283: 1488-1493.8. Papa S, CapitanioN & Villani G. (1999) In “Frontiers of Cellular Bioenergetics. Molecular Biology,Biochemistry, and Physiopathology” Ed. by S. Papa, F. Guerrieri & J Tager. Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York pp. 49.9. Block G, Patterson B and Subar A. (1992). Fruit, vegetables and cancer prevention: a review ofthe epidemiological evidence. Nutrn. And Cancer. 18: 1-29.10. Beckman K B and Ames B N. (1998). The Free Radical Theory of Ageing Matures. Physiol. Rev.78: 547-581.11. Albanes D, Heinonen OP, Taylor PR, Virtamo, J, Edwards BK et al. (1996). Alpha–tocopherol andbeta-carotene supplementation and lung cancer incidence in the Alpha-Tocopherol, Beta-Carotene



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Cancer Prevention Study - effect of base-line characteristics and study compliance. J Natln. CancerInst 88: 1560-1570.12. Omenn GS (1998). Chemoprevention of lung cancer: the rise and demise of beta-carotene. AnnRev Public Health 19: 73-99.



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GLUCOSINOLATES ANDHUMAN HEALTH.

Ian.T. JohnsonInstitute of Food Research. Norwich Research ParkColney, NORWICH. NR4 7UA, UKTel. +44 (0)1603 [email protected]

AbstractThe glucosinolates are a large group of sulphur-containing glucosides found in brassica vegetables. Whenbrought into contact with the plant enzyme myrosinase, the glucosinolates break down, releasing glucoseand other products; the most important of these are the isothiocyanates. Glucosinolates can be degradedor leached during food processing, but thermal inactivation of myrosinase preserves some intactglucosinolates in cooked vegetables. Once ingested, the glucosinolates are either broken down by plantmyrosinase in the small intestine, or by bacterial myrosinase in the colon. Isothiocyanates are absorbedfrom the small bowel and colon, and the metabolites are detectable in human urine 2-3 hours afterconsumption of brassica vegetables. Isothiocyanates are potent inducers of Phase II enzymes in vitro,and they inhibit mitosis and stimulate apoptosis in human tumour cells, in vitro and in vivo. To define andexploit these potentially anticarcinogenic effects it is important to understand and manipulate glucosinolatechemistry and metabolism across the whole food-chain, from production and processing to consumption.

IntroductionPlant foods provide micronutrients, dietary fibre, and an immense variety of biologically active secondarymetabolites. A large number of cohort and case-control studies have established that a high consumptionof cabbages, broccoli, cauliflower, and Brussels sprouts leads to a decreased risk of carcinomas of thelung, stomach, colon and rectum (1). Plant families of the order Capparales, which includes all theBrassica vegetables, are characterised by the presence of the glucosinolates, of which more than 100have now been identified (2). All the glucosinolates possess a common structure comprising asulphonated moiety, a β-D-thioglucose group, and a variable side-chain derived from methionine,tryptophan, phenylalanine or various branched chain amino acids (3). The glucosinolates are chemicallystable and biologically inactive whilst they remain sequestered within sub-cellular compartmentsthroughout the plant. However tissue damage caused by pests, harvesting, food processing or chewinginitiates contact with the endogenous enzyme myrosinase, (thioglucoside glycohydrolase EC 3.2.3.1).This leads to rapid hydrolysis of the glucosidic bond, releasing glucose and an unstable intermediate,which undergoes a spontaneous rearrangement to form a complex variety of breakdown products. Theisothiocyanates, a group of hot and bitter compounds, commonly called mustard oils are probably themost important and thoroughly investigated of these products.

The bioavailability of glucosinolate breakdown products in the human dietThe absorption, metabolism and delivery of glucosinolate breakdown products to target tissues depend, toa large extent, upon the myrosinase activity of the vegetables when they are consumed. The activation ofmyrosinase is brought about by the physical disruption of the plant tissue during harvesting, processing,food preparation and consumption. Chopping induces glucosinolate hydrolysis only at the cut surfaces.



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Thus large intact leaves, or florets of broccoli or cauliflower, will undergo only minimal losses ofglucosinolates up to the point of cooking. If such vegetables are eaten raw, both intact glucosinolates andactive myrosinase are ingested simultaneously, which enables the breakdown of the glucosinolates tooccur within the alimentary tract. For example, when rats were fed benzyl glucosinolate in the presence ofactive myrosinase derived from Brussels sprouts, a substantial proportion of the administered doseappeared as isothiocyanate excretion products in the urine (4). Some of the ingested glucosinolates werealso broken down in the colon, but plant myrosinase appeared to be the dominant factor. Getahun &Chung (5) observed a similar phenomenon in human subjects, using watercress as a source of PEITC.Volunteers consumed 350g (475 µmol glucosinolates) of watercress in which the myrosinase had beencompletely inactivated by cooking, or 150g (972 µmol glucosinolates) of raw watercress, which retained itsmyrosinase activity. In the case of cooked watercress, the rate of conversion of glucosinolates toisothiocyanates ranged from 1.2 – 7.3%, compared to 17.2-77.7% for the raw plant material.

Given the considerable loss of glucosinolates that results from cooking in water, it is clear that the methodof preparation can make a very large difference, both to the intake of glucosinolates, and to thebioavailability of their breakdown products. Cooking reduces the concentration of glucosinolates in theplant tissue through thermal breakdown and leaching, but also inhibits the activity of myrosinase throughdenaturation of the enzyme. A mathematical model describing these effects has recently been developedby Dekker et al (6).

The bacterial microflora of the human colon also express myrosinase activity. Significant quantities ofisothiocyanate metabolites are excreted in the urine of healthy human volunteers after eating brassicavegetables, even when myrosinase has been completely inactivated by cooking (5, 7), however theexcretion falls to negligible levels when the numbers of colonic bacteria are reduced by antibiotics (7).Rabot et al. (8) isolated a strain of Bacteroides thetaiotaomicron (II8) from human faeces, which wascapable of degrading glucosinolates. Inoculated of previously germ-free rats with this bacterium caused aconsiderable increase in the excretion of glucosinolate metabolites, and a correspondingly lower faecalexcretion of intact sinigrin (9). This is clear confirmation that bacterial myrosinase activity can cause thebreakdown of glucosinolates in the distal gut. Presumably therefore, this mechanism accounts for theabsorption and metabolism of isothiocyanates from thoroughly cooked brassica vegetables observed inhuman studies (5).Clearly the relative concentrations of glucosinolates and myrosinase present in brassica vegetablesprepared for human consumption will vary in a complex way determined by the food production chain allthe way from the farm to the cooked food (6). The site of absorption within the upper gastrointestinal tractis not known with any precision, but this intraluminal “digestion” of glucosinolates by plant myrosinaseappears to be the major route for the delivery of isothiocyanates, and possibly other breakdown productssuch as nitriles, to the circulation. In the absence of myrosinase activity, some intact glucosinolates arethought to be absorbed from the human alimentary tract, but the biological significance of this is unknown.

Biological effects of glucosinolate breakdown products in humansPhase I enzymes such as the cytochrome p450 family are monooxygenases that metabolize lipophilicprocarcinogens, often converting them to highly carcinogenic epoxides in the process (10).Isothiocyanates such as phenethyl isothiocyanate (PEITC), benzyl isothiocyanate (BITC) andsulforaphane modify the balance of Phase I and II xenobiotic metabolizing enzymes that are expressed inliver, and in epithelial cells including those of the colon. Phase II enzymes such as the glutathionetransferase family (GST) metabolize the products of Phase I activity to form inactive, water-solubleconjugates that are readily excreted in urine. Hecht and colleagues have studied the effects of PEITC onthe induction of lung tumours in a rat model by 4-(methylnitrosamino)-1-(3-pyridyl)-1-butanone (NNK), inconsiderable detail. In one study, lung tumours were induced in 70% of the control rats given only NNK,but only 5% of those treated with both NNK and PEITC (11). In rats given PEITC there was a markedreduction in a blood borne biomarker of NNK activation, 4-hydroxy-1-(3-pyridyl)-1- butanone-releasing



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hemoglobin adducts, and a significant increase in excretion of two NNK metabolites, (4-(methylnitrosamino)-1-(3- pyridyl)-1-butanol and 4-(methylnitrosamino)-1-(3-pyridyl)-1-butanolglucuronide). Taken together, these findings provide good evidence that PEITC has the potential to blockthe carcinogenic effects of tobacco smoke.

Recent studies have provided good evidence that glucosinolate breakdown products can modify the riskof cancer in humans. In a cohort study, London et al. (12) studied the relationship between theconcentration of isothiocyanate metabolites in urine and subsequent risk of lung cancer in a group ofChinese men. The subjects were also tested for the presence of deletion-polymorphisms of the GSTM1and GSTT1 genes, which code for different members of the GST enzyme family. During 10 years offollow-up, smokers with detectable levels of isothiocyanate metabolites in urine were at a reduced risk ofcancer compared to controls (RR = 0.65 but the protective effect was observable only in subjects withhomozygous deletion of GSTM1 or GSTT1, and strongest in those with deletion of both GSTM1 andGSTT1 (RR = 0.28; p<0.01).

The GST enzymes play a major role in the detoxification of environmental mutagens, but they alsometabolise anticarcinogenic phytochemicals, including the isothiocyanates. Loss of GSTT1 and GSTM1would be expected to reduce the efficiency with which tobacco smoke carcinogens are metabolized.Individuals with null genotype for both GSTM1 and GSTT1 were at considerably greater risk of lungcancer if they lacked isothiocyanates in their urine vegetables (RR = 2.79). However the adverse effect ofthe reduced metabolic capacity resulting from GST-null status seemed to be outweighed in subjects whoshowed evidence of a high intake of glucosinolates. This can be explained by the reduced metabolism ofisothiocyanates, leading to a more prolonged exposure of target cells to their anticarcinogenic effects.Similar effects have recently been reported for another Chinese population (13).

Isothiocyanates have been shown to block the cell cycle and induce apoptosis in several different types ofcancer cells in vitro (14), and in the colon after treatment with the carcinogen 1,2 dimethylhydrazine(DMH) in vivo (15). This phenomenon probably provides a second anticarcinogenic mechanism, actingthrough the deletion of cells carrying potentially carcinogenic mutations (16). It is possible that thismechanism accounts for the protective effects of brassica vegetables against cancers of the alimentarytract. It has been shown that broccoli consumption reduces the risk of adenomatous polyps of the colonmost effectively in individuals with the GSTM1 null genotype (17). It remains to be established whetherisothiocyanates can induce apoptosis of precancerous cells in target tissues other than the rapidlyproliferating epithelial cells of the large intestine but this possibility deserves further investigation.

ConclusionsGlucosinolates are present at relatively high concentrations in the diet compared to some otherphytochemicals. For example, an individual consuming 3-4 portions of broccoli per week, which is thelevel at which a protective effect against adenomatous polyps has been reported (17), might easily beconsuming 300-400 mg of glucosinolates. However the level of exposure depends greatly upon thecommercial variety of vegetable eaten. The levels of glucosinolates in brassica vegetables can bemanipulated by selective breeding, and their presence influences both the palatability and the nutritionalproperties of these crops (18). Both issues need to be considered when breeding new varieties ofvegetable. As with synthetic drugs, plant secondary plant metabolites may have adverse side-effects aswell as beneficial properties [5]. Further research is needed to define the biological activities of theglucosinolate breakdown products in greater detail, so that the balance of benefit, risk and consumerpreference can be properly defined.

AcknowledgementsThe author acknowledges financial support from the European Commission (FAIR CT97 3029; Effects ofFood-Borne Glucosinolates on Human Health) for part of the work described in this paper.



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References1. van Poppel G, Verhoeven DT, Verhagen H, Goldbohm RA. Brassica vegetables and

cancer prevention. Epidemiology and mechanisms. Adv Exp Med Biol 1999;472:159-68.2. Fenwick GR, Heaney RK, Mullin WJ. Glucosinolates and their breakdown products in

food and food plants. Crit Rev Food Sci Nutr 1983;18:123-201.3. Mithen RF, Dekker M, Verkerk R, Rabot S, Johnson IT. The nutritional significance,

biosynthesis and bioavailability of glucosinolates in human foods. Journal of the Scienceof Food and Agriculture 2000;80:967-984.

4. Rouzard G, Duncan AJ, Rabot S, et al. Factors influencing the release of cancer-protective isothiocyanates in the digestive tract of rats following consumption ofglucosinolate-rich brassica vegetables. In: Johnson IT, Fenwick GR, eds. DietaryAnticarcinogens and Antimutagens: Chemical and Biological Aspects. Cambridge: RoyalSociety of Chemistry, 2000:92-95.

5. Getahun SM, Chung F-L. Conversion of glucosinolates to isothiocyantes in humans afteringestion of cooked watercress. Cancer Epidemiol Biomark Prev 1999;8:447-451.

6. Dekker M, R. Verkerk R, Jongen WMF. Predictive modelling of health aspects in the foodproduction chain: A case study on glucosinolates in cabbage. Trends in Food Science &Technology 2000;(in press).

7. Shapiro TA, Fahey JW, Wade KL, Stephenson KK, Talalay P. Human metabolism andexcretion of cancer chemoprotective glucosinolates and isothiocyanates of cruciferousvegetables. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 1998;7:1091-100.

8. Rabot S, Guerin C, Nugon-Baudon L, Szylit O. Glucosinolate degradation by bacterialstrains isolated from a human intestinal microflora. Proc. 9th International RapeseedCongress 1995;1:212-214.

9. Elfoul L, Rabot S, Khelifa N, Quinsac A, Duguay A, Rimbault A. Formation of allylisothiocyanate from sinigrin in the digestive tract of rats monoassociated with a humancolonic strain of Bacteroides thetaiotaomicron. FEMS Microbiol Lett 2001;197:99-103.

10. Johnson I, Williamson G, Musk S. Anticarcinogenic factors in plant foods: a new class ofnutrients? Nutrition Research Reviews. 1994;7:175-204.

11. Hecht SS, Trushin N, Rigotty J, et al. Complete inhibition of 4-(methylnitrosamino)-1-(3-pyridyl)-1-butanone- induced rat lung tumorigenesis and favorable modification ofbiomarkers by phenethyl isothiocyanate. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 1996;5:645-52.

12. London SJ, Yuan JM, Chung FL, et al. Isothiocyanates, glutathione S-transferase M1 andT1 polymorphisms, and lung-cancer risk: a prospective study of men in Shanghai, China.Lancet 2000;356:724-9.

13. Zhao B, Seow A, Lee EJ, et al. Dietary Isothiocyanates, Glutathione S-transferase -M1, -T1 Polymorphisms and Lung Cancer Risk among Chinese Women in Singapore. CancerEpidemiol Biomarkers Prev 2001;10:1063-7.

14. Smith TK, Clarke R, Scott J, Johnson IT. Raw Brussels sprouts block mitosis in colorectalcancer cells (HT29) and induce apoptosis in rat colonic mucosal crypts in vivo. In:Johnson IT, Fenwick GR, eds. Dietary Anticarcinogens and Antimutagens: Chemical andBiological Aspects. Cambridge: Royal Society of Chemistry, 2000.

15. Lund EK, Smith TK, Clarke RG, Johnson IT. Cell death in the colorectal cancer cell lineHT29 in response to glucosinolate metabolites. Journal of the Science of Food andAgriculture 2001;81:959-961.

16. Johnson IT. Mechanisms and anticarcinogenic effects of diet-related apoptosis in theintestinal mucosa. Nutrition Research Reviews 2001;14: (In Press).



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17. Lin HJ, Probst-Hensch NM, Louie AD, et al. Glutathione transferase null genotype,broccoli, and lower prevalence of colorectal adenomas [see comments]. CancerEpidemiol Biomarkers Prev 1998;7:647-52.

18. van Doorn HE, van der Kruk GC, van Holst G-J, et al. The glucosinolates sinigrin andprogoitrin are important determinants for taste preference and bitterness of Brusselssprouts. J Sci Food Agric 1998;78:30-38.



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FOLATOS: DEL ALIMENTO A LA FUNCIONALIDADY LA SALUD ÓPTIMA

Gaspar Ros BerruezoCatedrático de Nutrición y BromatologíaFacultad de Veterinaria. Universidad de Murcia

María José Bernal Cava. Ana Belén Olivares García.Becarias del proyecto QLK1-1999-00576(Folate: from food to functionality to optimal health –FOLATEFUNCHEALTH-) por su colaboración.

ResumenLos folatos son actualmente objeto de numerosos estudios relacionados con su disponibilidad ya quemodulan riesgos de enfermedades, defectos de nacimiento (síndrome de Down), enfermedadescardiovasculares/derrames cerebrales, y posiblemente cáncer de colon, además de otros ya conocidosefectos preventivos frente a malformaciones en el desarrollo del tubo neuronal de los recién nacidos o dealgunos tipos de anemias. El objetivo del proyecto Europeo titulado FOLETEFUNCHEALTH, no es otrosque poner en común la información existente sobre los folatos para conjuntar el interés común de losconsumidores Europeos sobre su salud y comerciales para las empresas de alimentación.

Qué son los folatos?Folatos es el nombre genérico de un número de compuestos que tienen actividad similar al ácido fólico(ácido pteroilglutámico o PGA) que están envueltos en reacciones de transferencia de carbono.

El ácido fólico es un compuesto sintético usado en la suplementación y enrriquecimiento de alimentos porsu estabilidad y por llegar activo al intestino después de su reducción. Sin embargo, en los alimentos dela dieta encontramos principalmente folatos naturales o reducidos, por ejemplo derivados detetrahidrofolato, tal como el 5-metiltetrahidrofolato, 5-formil-tetrahidrofolato y 5,10-metilen-tetrahidrofolato.Normalmente éstos son naturales, y existen principalmente como pteroilpoliglutamatos, con 9 moléculasde glutamato unida a un anillo de pteridina.

La función de los folatos es en forma de coenzima en múltiples reacciones de aceptación, procesos redoxy transferencia de unidades de un carbono, incluyendo nucleotidos y ciertos aminoácidos. Los procesosmetabólicos que requieren folatos están influidos por la ingesta de folatos, ingesta de otros nutrientesesenciales, incluyendo vitamina B12 y B6, así como las moléculas que tienen un polimorfismo genéticocomún. Las estimaciones de los requerimientos de folatos han sido basadas en la ingesta, asociada conel mantenimiento de concentraciones de folatos normales en plasma y eritrocitos y con un test funcionalque refleja anormalidades en reacciones folatos dependientes.



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En 1998, dos eventos intensificaron el enfoque de la ingesta de folatos (Lewis y col., 1999). Primero, lanecesidad de regular la fortificación de ciertos productos de granos de cereal con folatos (en la práctica,ácido fólico sintético) (FDA, 1996a). La discusión sobre la fortificación de alimentos suministrada por elácido fólico sintético comienza en el año 1990 cuando la Food and Drug Administration (FDA) y otrosservicios públicos de salud revisaron la relación entre los folatos y la incidencia de defectos del tuboneural (FDA 1996b). Segundo, la National Academy of Sciences Intitute of Medicine (IOM) publicaron uninforme estableciendo los requerimientos de ingesta dietéticas (RDIs) para folatos así como para otrasvitaminas del grupo B (FNB, 1998). Las RDI para folatos que han sido desarrolladas recientemente estánbasadas principalmente en los estudios en los cuales la concentración de folato eritrocítico eraconsiderada el mayor indice de adecuado nivel (Bailey and Gregory, 1999).

METABOLISMO

AbsorciónLos folatos en los alimentos principalmente se presentan como poliglutamatos por lo que necesitan serhidrolizados por la enzima conjugasa (γ-glutamilhidrolasa, EC 3.4.22.12) antes de ser absorbidos. Enhumanos el primer lugar de desconjugación es la membrana del borde en cepillo de la mucosa yeyunal(Chandler y col., 1986).

Los monoglutamatos son entonces transportados a través de la membrana del borde en cepillo por unmediador de transporte activo dependiente de energía, aunque altas concentraciones de folatos tambiénpuede tener lugar mediante difusión pasiva (Halsted, 1990).

Los folatos de la dieta son entonces reducidos produciendo derivados tetrahidrofolatos que son metiladosen las células de la mucosa antes de entrar en la circulación portal como 5-metil-tetrahidrofolato.Aproximadamente entre el 10% y 20% del monoglutamato es retenido en el hígado y el resto esdistribuido a otros tejidos (Gregory, 1995). Los folatos experimentan una circulación enterohepática ypresentan una vida media alrededor de 100 días (Gregory, 1997).

Por tanto, bajo condiciones normales el 5-metil-tetrahidrofolato (como monoglutamato) es solo la formapresente en plasma, principalmente unido a proteínas. Alrededor de 50% de los folatos almacenados enel cuerpo, estimado en 13-28 mg, se considera que están presentes en el hígado (FNB, 1998; EuropeanCommission, 2000).

BiodisponibilidadLa biodisponibilidad de las formas de folatos del alimento ha sido estimada en 50% (Sauberlich y col.,1987). El ácido fólico ingerido con el alimento es 85% biodisponible pero los folatos en los alimentos sonsolo un 50% biodisponibles, el ácido fólico ingerido con el alimento es 85/50 veces más disponible quelos folatos.

La biodisponibilidad de los monoglutamatos puede variar entre el 70 y 120% con respecto al ácido fólico(100%) (Tamura y Stokstad, 1973). Los monogluamatos son enteramente absorbidos en el yeyuno. Parahacer una buena evaluación de los estudios de biodisponibilidad, se necesita más información sobre elcontenido de folatos en los alimentos (Konings, 1999).

Para incrementar la ingesta de folatos, tres estrategias pueden ser consideradas, usar suplementos deácido fólico, consumo de alimentos fortificados en ácido fólico y consumo de alimentos ricos en folatos.Sin embargo, la efectividad de esas intervenciones y en especialmente la biodisponibilidad de los folatosen los alimentos está bajo discusión (Cuskelly y col., 1996).



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Una variedad de diseños experimentales se ha usado para evaluar la biodisponibilidad en humanos, estoincluye bioensayos con medidas de incremento en plasma, células rojas y en la orina de folatos enrespuesta a un test simple o de dosis múltiple, así como técnicas de isótopos basados en la recuperaciónde folatos marcados o metabolitos en orina después de la dosis del test (Gregory, 1995).

En sujetos con un estado bajo de folatos, estos son transportados desde el plasma a las células másrápidamente y en menor cantidad se excretan los folatos por la orina. El ratio de absorción podría estarinfluido por condiciones patológicas (por ej., malabsorción) o condiciones fisiológicas tales comocrecimiento, embarazo y lactancia. Otros factores con un efecto en la absorción pueden incluir la matrizdel alimento, el valor de pH en la superficie de la mucosa yeyunal, el tiempo de tránsito intestinal, o lainhibición de la actividad de la γ-glutamilhidrolasa por compuestos no conocidos del alimento (Gregory,1995).

En humanos el intestino es expuesto a dos fuentes de folatos: a una fuente dietética donde la vitamina esabsorbida en el intestino delgado, y una fuente bacteriana del intestino grueso, donde la vitamina essintetizada por la flora microbiana normal y absorbida en el intestino grueso (Said y col., 2000).

En un estudio realizado por Houghton y colaboradores (1997) se sugiere que el consumo depolisacáridos no-almidonados esta significativamente asociado con las concentraciones de folatos séricos(P<0.001). Por cada gramo de incremento de polisacáridos no almidonados ingeridos se incrementa un1.8% la concentración de folato sérico. En resumen, nosotros proponemos que un incremento de laingesta de polisacáridos no almidonados puede promover la biosíntesis intestinal de folatos,suministrando una estrategia complementaria para realzar los folatos en humanos.

ALTERACIONES POR DÉFICIT DE FOLATOS

La ingesta adecuada de folatos es vital para la división celular y la homeostasis debido al papelesencial de las coenzimas folato en la síntesis de ácidos nucléicos, regeneración de la metionina,y en el transporte, oxidación y reducción de unidades de un carbono requeridas para el normalmetabolismo y regulación (Wagner, 1995).

La distribución de las coenzimas folato in vivo depende primariamente de la cantidad y biodisponibilidadde folatos ingeridos y del ratio de pérdidas por rutas urinarias y fecales y a través del catabolismo.Durante periodos de inadecuada ingesta de folatos o malabsorción, los cambios bioquímicos asociadoscon un inadecuado status de folatos permite el comienzo de anormalidades en el metabolismo de uncarbono. Estas anormalidades (por ejemplo, hiperhomocisteinemia o hipometilación del ADN) puedenresultar en consecuencias deletorias, incluyendo el riesgo de aumento de ciertos tipos de enfermedadescrónicas (Boushey y col., 1995, Mason 1999) y desórdenes del desarrollo como defectos del tubo neural(Scott y col., 1995).

1.- Enfermedades cardiovascularesLas enfermedades cardiovasculares constituyen el principal grupo de enfermedades con mayorprevalencia en países desarrollados. Muchos estudios sugieren que la homocisteína en el plasmaes un factor de riesgo para dichas enfermedades (Boushy y col., 1995)

La homocisteína es un aminoácido sulfidrilo derivado de la demetilación metabólica de lametionina de la dieta, la cual es abundante de las proteínas de origen animal. Los nivelesnormales de homocisteína sérica se encuentran en un rango de 5 a 15 µmol/L (Still y McDowell,1998, Refsum, y col., 1997) y mayores valores en ayuno son clasificados como



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hiperhomocisteinemia moderada (16-30), hiperhomocisteinemia intermedia (31-100) ehiperhomocisteinemia severa >100 µmol/L.

Actualmente, se ha sugerido que alrededor de dos tercios de las hiperhomocisteinemias sondebidas a unos inadecuados niveles de una o más de las vitaminas B9 o ácido fólico, B6 y B12.

Los folatos, en la forma de 5-metil-tetrahidrofolato, es un co-sustrato obligatorio en la conversiónde homocisteína en metionina mediante la metionina sintetasa. Consecuentemente la deficienciade folatos, por la causa que sea, decrece la conversión de homocisteína a metionina, con elresultado del incremento de las concentraciones serológicas de homocisteína. Se ha estimadoque, bajo condiciones normales, aproximadamente la mitad de toda la homocisteína disponible esmetabolizada a través de la remetilación (Mudd y Poole, 1975)

Un estudio realizado en hombres sanos, de mediana edad demuestra que una estado moderadoo alto de folatos provoca un incremento en la reducción en la incidencia de casos coronariosagudos (Voutilainen y col., 2000).

2.- Carcinogénesis

Una inadecuada ingesta también ha sido implicada en el desarrollo o realce de ciertos tipos decáncer. Las hipótesis propuestas respecto al papel de los folatos en la carcinogénesis relacionanla estructura del ADN, estabilidad y regulación transcripcional; lo que incluye un aumento de lasusceptibilidad a la rotura de la hebra de ADN, misincorporación del uracilo e hipometilación en elADN. Esta misincorporación del uracilo que se observa en el déficit de folatos va acompañadapor un aumento en la frecuencia de micronucleo celular, una medida del daño del ADN y delcromosoma (Blount y col., 1997).

Por otro lado, las reacciones de metilación son requeridas para la biosíntesis de muchos eimportantes productos, pero la metilación del ADN se ha demostrado que regula la expresión delos genes en eucariotas. La extensión de la metilación varia en genes específicos de un tejido aotro y cambian durante el desrrollo. Se ha observado que en muchos casos la baja metilaciónfavorece la expresión de los genes mientras que el aumento de la metilación está relacionado conel silenciamiento genético (Wagner, 1995).

3.- Prevención de defectos del tubo neural

La epidemiología de los defectos del tubo neural (DTNs) demostró que factoresmedioambientales causan un incremento en la prevalencia de DTNs durante periodos de escasezy hambre. Este hecho sugirió que la deficiencia de algunos nutrientes en la dieta era importanteen la patogénesis de la lesión producida en dichas enfermedades, entre los que destaca el ácidofólico o folatos y la cobalamina, dos sustancias estrechamente relacionadas (Scott y col., 1995).La reducción del riesgo de defectos del tubo neural por la suplementación ha sido definitivamentemostrado por ensayos de intervención controlada como se informó previamente (Scott y col.1995). El mecanismo por el cual una ingesta adecuada de folatos reduce el riesgo de defectos enel tubo neural durante la crucial fase de desarrollo embriónica del mismo es desconocido. Noobstante, aumentando la ingesta de folatos se aumenta la concentración de coenzimas folato enlos tejidos y, así puede superarse un defecto metabólico no identificado en la producción deproteínas y/o ADN y en regulación de la expresión genética al tiempo del desarrollo y cierre deltubo neural (FNB, 1998). Así, numerosos estudios han demostrado claramente un efectoprotector de la suplementación periconcencional de ácido fólico en la incidencia de defectos deltubo neural.



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La evidencia de la asociación del deterioro del estatus de folatos con la reducción del peso infantilal nacimiento ha sido estudiada en U.S. (O’Scholl y col., 1996).

Como consecuencia, varias autoridades de la salud en Europa y en los Estados Unidosaconsejan que todas las mujeres en edad maternal consuman 0.4 mg de ácido fólico al día parareducir el riesgo de tener defectos del tubo neural (CDC 1992, Commission of the EuropeanCommunities 1993, Koletzko and von Kries 1994, Societe francaise de pediatrie-Comité denutrition 1995, Tönz y col. 1996)

4.- Anemia megaloblástica

Severas deficiencias de folatos producen un específico tipo de anemia, la denominada anemiamegaloblástica (Lindenbaum y Allen 1995). Los megaloblastos son células grandes y amorfas,que son precursoras de eritrocitos; en una deficiencia de folatos, estos megaloblastos seacumulan y son hallados en la médula ósea. La anemia no es la única manifestación de ladisminución de la división celular ya que también existe disminución del número de plaquetas ycélulas blancas. Hay deterioro general de la división celular relacionada con el papel de losfolatos en la síntesis de los ácidos nucleicos, la cual es más aparente en los tejidos que vuelvenrápidamente, tales como el sistema hematopoyético y las células de revestimiento del tractodigestivo (Lindenbaum y Allen, 1995).

Situación general del estado vitamínico de la población española

En las sociedades desarrolladas las deficiencias vitamínicas con sintomatología clínica son pocofrecuentes, esto hace aparentemente innecesario el empleo de suplementos. Pero aún así la dieta noalcanza para cubrir las necesidades dietéticas recomendadas en un alto número de individuos, y existeun porcentaje apreciable en el que los niveles séricos de distintos nutrientes muestran la existencia dedeficiencias subclínicas.

La situación media de la población española parece aceptable, pero eso no significa que todos losindividuos estén libres de sufrir una carencia. Las deficiencias más frecuentemente detectadas en lasociedad española son las de riboflavina, piridoxina, fólico, vitaminas A, D y E, pero existen carenciasprácticamente para todas las vitaminas.

Actualmente las Ingestas Dietéticas Recomendadas para el ácido fólico o vitamina B9 son las que siguen.Así en relación a estas recomendaciones de ingesta se han realizado numerosos estudios con la finalidadde conocer la situación de la población española en relación a esta vitamina.

La contribución a esta ingesta de los distintos grupos de alimentos también ha sido estudiada, de talforma que se ha establecido que son las verduras, cereales (20% en ambos casos), legumbres (12.6%) yfrutas (12%) los que aportan un mayor contenido de folatos, seguidos por patatas y lácteos (ambos conun 11%) y en menor medida huevos, carne y pescado con un 5, 3 y 3% respectivamente (Aranceta ycol., 2000).



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edad µµg/díalactantes 0.0-0.5

0.5-12535

Niños 1-34-67-10

5075100

varones 11-1415-1819-2425-5051+

150200200200200

mujeres 11-1415-1819-2425-5051+

150180180180180

embarazo -- 400lactancia 1º semestre

2º semestre280260

INGESTA DE ÁCIDO FÓLICO EN LA POBLACIÓN ESPAÑOLA

MEDIA±± DT (µµg/día)mujeres 252±103hombres 267±108



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References

n Aranceta, J.; Serra, L.; Pérez, C.; Llopis, J.; Mataix, J.; Ribas, L.; Tojo, R. y Tur, J.M. Las vitaminas enla alimentation de los españoles. Estudio eVe. Libro Blanco. Cap., 2:49-93. Ed. Panamericana 2000.

n Bailey, L.B. and Gregory III, J.F. Folate metabolism and requeriments. J. of Nutr. 129:779-782. 1999.n Blount, B.C.; Mack, M.M.; Wehr, C.M.; MacGregor, J.T., Hiatt, R.A.; Wang, G.; Wickramasinghe, S.N.;

Everson, R.B.; Ames, B.N. Folate deficiency causes uracil misincorporation into human DNA andchromosome breakage: implications for cancer and neuronal damage. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.94:3290-3295. 1997.

n Boushey, C.J. Beresford, S.A. A., Omenn, G.S., Motulsky, A.G. A quantitative assesmentof plasmahomocysteine as a risk factor for vascular disease. Probable benefits of increasing folic acid intakes.J. Am. Med. Assoc. 274:1049-1057. 1995.

n Boushy CJ, Beresford SAA, Oman GS y Motulsky AG (1995). J. Amer Med. Assoc. 274: 1049-1057.n Brattström LE, Israelsson B, Jeppsson JO, Hultberg BL. (1988). Folic acid - an innocuous means to

reduce plasma homocysteine. Scand J Clin Lab Invest. 48: 215-221.n CDC (Centers for Disease Control) (1992). Recommendations for the use of folic acid to reduce the

number of cases of spina bifida and other neural tube defects. Morb. Mortal. Wkly. Rep. 41: 2-8n Chandler CJ, Wang TTY y Halsted CH, (1986). Pteroylpolyglutamate hydrolase from human jejunal

brush borders. Purification and Characterization. J. Biol. Chem. 261: 928-933.n Commission of the European Communities (1993). Reports of the Scientific Committee for food: 31 st

series. Nutrient and energy intakes for the European Community. Office for Official Publications of theEuropean Communities, Luxembourg.

n Cuskelly GJ, McNulty H, Scott JM (1996). Effect of increasing dietary folate on red-cell folate:implications for prevention of neural tube defects. Lancet. 347: 657-659

n Departamento de Nutrición: Ingestas recomendadas de energía y nutrientes para la poblaciónespañola. Departamento de Nutrición. Madrid 1994.

n Erik J.M. Konings (1999). A Validated Liquid Chromatographic Method for Determining Folates inVegetables, Milk Powder, Liver, and Flour. Journal of AOAC International Vol, 82, No. 1.

n European Commission, Scientific Commitee on Food. Opinion of the Scientific on Food on theTolerable Upper Intake Level of Folate, 19 October 2000.

n Food and Drug Administration 1996a. Food standars; amendment of standars of identify for enrichedgrain products to require addition of folic acid, final rule. Fed Regist; 61: 8781-97

n Food and Drug Administration 1996b. Food labeling; health claims and label statements; folate andneural tube defects, final rule. Fed Regist, 61: 8752-81.

n FNB, Food and Nutrition Board. Institute of Medicine. National Academy of Sciences, Subcommitteeon folate, Other B Vitamins, and Choline. 1998. Dietary Reference Intakes: Thiamin, Riboflavin,Niacin, Vitamin B-6, Folate, Vitamin b-12, Panthothenic Acid, Biotin and Choline (Pre-publication).National Academy Press, Whashington, DC.

n Gregory JF, 1995. The bioavailability of folate. In: Folate in Health and Disease. Bailey, LB (eds.) p.195-235. Marcel Dekker, Inc., New York.

n Gregory JF, 1997. Bioavailability of folate. Eur. J. Clin. Nutr. 51 (S1): 54-59.n Halsted CH, 1990. Intestinal absorption of dietary folates. In: Folic acid Metabolism in Health and

Disease. Picciano MF, Sockstad ELR and Gregory JF (eds.), p 23-45. Wiley-Liss, New York.n Houghton LA, Green TJ, Donovan UM, Gibson RS, Stephen AM and O´Connor (1997). Assosiation

between dietary fiber intake and the folate status of a group of female adolescents.. Am J Clin Nutr.66: 1414-1421.

n Koletzko B., von Kries R. (1994). Prävention von Neuralrohrdefekten durch Folsäurezufuhr in derFrühschwangerschaft (Prevention of neural tube defects by folic acid supplementation during earlypregnancy). Der Frauenarzt. 35: 1007-1010.



17

n Lewis CJ, Crane NT, Wilson DB and Yetley EA (1999). Estimated folate intakes: data updated toreflect food fortification, increased bioavailability, and supplement use. Am J Clin Nutr. 70: 198-207.

n Lindenbaum, J.; Allen, R.H. Clinical spectrum and diagnosis of folate deficiency. Bailey L.B. eds.Folate in Health and Disease. 1995. Marcel Dekker New York, NY.

n Mason, J. Folate status: effects on carcinogenesis. Bailey L.B. eds. Folate in Health and Disease1995: 361-378. Marcel. Dekker New York, NY.

n Mudd SH y Poole JR (1975). Labile methyl balances for normal humans on varius dietary regimens.Metabolism. 24: 721-735.

n O’Scholl, T.O.; Hediger, M.L.; Schall, J.I.; Khoo, C.S.; Fisher, R.L. Dietary and serum folate: theirinfluence on the outcome of pregnancy. Am.J. Clin. Nutr. 63:520-525. 1996.

n Refsum H, Fiskerstrand T, Guttormsen AB, Ueland PM. Assessment of homocysteine status. J. InheritMetab Dis. 20: 286-294.

n Said HM, Chatterjee N, Haq RU, Subramanian VS, Ortiz A, Matherly LH, Sirotnak FM, Halsted C,Rubin SA (2000). Adaptive regulation of intestinal folate uptake: effect of dietary folate deficiency. AmJPhysiol Cell Physiol. 279: C 1889-C1895.

n Sauberlich HE, Kretsch MJ, Skala JH, Johnson HL y Taylor PC (1987). Amer. J. Clin. Nutr. 46: 1016-1028.

n Scott JM, Weir DG and Kirke PN (1995). Folate and Neural Tube Defects. In: Folate in Health andDisease. Bailey, LB (eds.) p. 329-360. Marcel Dekker, Inc., New York.

n Selhub, J.; Jacques, P.F.; Bostom, A:G., D’Agostino, R.B.; Wilson, P.W.F.; Belanger, A.J.; O’Leary,D.H.; Wolf, P.A.; Schaefer, E.J.; Rosenberg, I.H. Association between plasma homocysteineconcentrations and extracranial carotid-artery stenosis. N. Engl. J. Med. 332:286-291,. 1995.

n Still RA, McDowell IF. (1998). Clinical implications of plasma homocysteine measurement incardiovascular disease. J. Clin. Pathol. 51: 183-188.

n Tamura T y Stokstad ELR, (1973). The availability of food folate in man. Brt. J. Haematol. 25: 513-532.

n Tönz O., Luthy J., Raunhardt O. Folsäure zur Verhütung von (1996). Neuralrohrdefekten (Folic acidfor prevention of neural tube defects). Schweiz. Med. Wochenschr.;126:177-187

n Wagner, C. Biochemical role of folate in cellular metabolism. Bailey L.B. eds. Folate in Health andDisease 1995:23-42 Marcel Dekker New York, NY.



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V PROGRAMA MARCO EUROPEO:NUTRACÉUTICOS PARA UNA VIDA MÁS SANA.

Dra. Montserrat Rivero Urgell.Directora de la División Científica.Laboratorios Ordesa.BARCELONA

Cada vez hay una mayor evidencia científica acerca del papel que desempeña la alimentación en lapromoción de la salud, y de los beneficios de los llamados ingredientes funcionales en la mejora de lacalidad de vida y la prevención de enfermedades. Algunas de las principales áreas de investigación eningredientes funcionales comprenden los ácidos grasos poliinsaturados, prebióticos, probióticos,antioxidantes, vitaminas, minerales, fibra dietética, péptidos y aminoácidos bioactivos, etc.

Las investigaciones científicas sobre los distintos ingredientes funcionales han propiciado el desarrollo denuevos alimentos enriquecidos. En esta línea, Laboratorios Ordesa participa desde el año 2000 y hastael 2003 en un proyecto europeo que lleva por título “Nutraceuticals for a Healthier Life: n-3Polyunsaturated fatty acids and 5-Methyl-tetra-hydro-folate (NUHEAL)” (QLK1-CT-1999-00888) quese desarrolla dentro del V Programa Marco europeo.

En el proyecto participan 6 equipos de la industria y 9 equipos de distintas universidades europeas. Elobjetivo global es el desarrollo de productos nutracéuticos enriquecidos en determinados ingredientesfuncionales para suplir las deficiencias observadas en la dieta de la población Europea. Se trata deformulaciones nuevas y óptimas para la utilización por la industria alimentaria de nutracéuticos: ácidosgrasos poliinsaturados de cadena larga (AGPI-CL) y 5-metiltetrahidrofolato (5-MTHF). ConcretamenteLaboratorios Ordesa participa en el desarrollo dos productos: un producto para mujeres embarazadas yuna fórmula infantil, enriquecidos con nutracéuticos.

El aporte de ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (AGPI-CL), y en especial del ácidodocosahexanoico (DHA) durante el embarazo es de gran importancia, ya que se deben satisfacer laselevadas necesidades por el rápido crecimiento del feto y del niño. Se sabe que en ciertos tejidos como elcerebro y la retina los niveles de AGPI-CL son particularmente elevados. Los estudios realizados enniños recién nacidos han demostrado que el aporte de estos AGPI-CL en los recién nacidos a término nosólo consigue unos niveles plasmáticos similares a los que presentan los niños alimentados con la lechematerna, sino que mejora el desarrollo funcional del niño, particularmente a nivel cerebral y visual.Puesto que el desarrollo de estos tejidos se inicia durante la vida intrauterina a partir de la semana 20 degestación, ciertos estudios han apuntado la posibilidad que la ingesta de estos nutrientes por la madrepuede comportar beneficios en el desarrollo del feto y tras el nacimiento del bebé.

La suplementación con ácido fólico (400 µg) durante las primeras semanas embarazo reduce de formasignificativa la incidencia de defectos del tubo neuronal. Además, el aporte de ácido fólico disminuye losniveles plasmáticos de homocisteína, lo cual podría tener efectos beneficiosos en el embarazo al mejorar



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la vascularización de la placenta y el intercambio de nutrientes maternofetal. En relación con ello, algunosestudios sugieren que la suplementación con ácido fólico podría estar asociada con mayoresconcentraciones de DHA en el feto. El 5-metil-tetrahidro-folato (5-MTHF) es uno de los metabolitosactivos del ácido fólico y constituye la forma más abundante de folatos en el organismo.

El estudio que Laboratorios Ordesa está llevando a cabo permitirá confirmar los beneficios de lasuplementación conjunta con AGPI-CL y 5-MTHF durante el embarazo. Los efectos tanto bioquímicoscomo a nivel funcional y clínico de los productos desarrollados se investigaran en ensayos clínicos enhumanos que se llevaran a cabo en tres hospitales pediátricos universitarios de países europeos distintos(Granada, España; Munich, Alemania ; Pecs, Hungría).

El proyecto se enmarca en las líneas de investigación actuales de Laboratorios Ordesa y complementaotros estudios que se están realizando en colaboración con distintos grupos de nuestro país.



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IMPLICACIONES EN LA SALUD DELOS POLIFENOLES DE LA DIETA.

Celestino Santos BuelgaUniversidad de Salamanca. Departamento deQuímica Analítica, Nutrición y Bromatología,Facultad de Farmacia. Campus Miguel de Unamuno,37007-Salamancae-mail: [email protected]

IntroducciónLa dieta humana incluye gran variedad de componentes no nutritivos cuyo papel sobre la salud no estábien establecido. Muchos de ellos no ejercen seguramente ningún efecto en el organismo en lascantidades en que son ingeridos, pero otros, incluso en baja cantidad, podrían tener acciones benéficas.Los compuestos fenólicos son el grupo más extenso de sustancias no energéticas presentes enalimentos de origen vegetal, como frutas y hortalizas y sus productos derivados (zumos, confituras,cervezas, vinos, ...). En los últimos tiempos se han acumulado evidencias de que algunos compuestosfenólicos ingeridos con la dieta habitual pueden tener implicaciones sobre la salud humana, al haber sidoasociados en distintos estudios epidemiológicos con variaciones en la incidencia de enfermedadescardiovasculares y algunos tipos de cáncer. Las sustancias polifenólicas se integran en dos familiasprincipales: ácidos fenólicos y flavonoides. Además de éstos hay otros compuestos fenólicos, entre losque se incluyen diversos fenoles simples y estilbenos como el resveratrol. En el presente informe serevisarán mayoritariamente los aspectos referidos a flavonoides.

EstructurasLos flavonoides son compuestos fenólicos que se encuentran ampliamente distribuidos en frutas yvegetales. Se clasifican en diversas familias de acuerdo al grado de insaturación y sustituyentes en elheterociclo central. Dentro de cada familia pueden presentarse gran variedad de compuestos, que sediferencian entre sí según el número y posición de grupos hidroxilo en la molécula y los distintossustituyentes que éstos pueden presentar (metilos, azúcares, ácidos orgánicos). En la figura 1 serecogen las estructuras básicas de los principales tipos de flavonoides encontrados en alimentos.

Las flavonas y flavonoles poseen un grupo ceto en posición 4 y una insaturación entre los carbonos C2 yC3; los flavonoles presentan un grupo hidroxilo adicional en C3. Habitualmente se encuentran en lostejidos vegetales en forma de heterósidos. Se encuentran ampliamente distribuidos en todas plantassuperiores, aunque en las frutas suelen ser más abundantes los flavonoles. Las flavanonas(dihidroflavonas) son análogos de las flavonas con el anillo C saturado. Constituyen un grupo minoritariode flavonoides en los alimentos. Están, por ejemplo, en frutas cítricas. Las isoflavonas poseen el anillobencénico lateral en posición C3 y sólo suelen ser importantes en algunas leguminosas como la soja. Losantocianos constituyen uno de los grupos más importantes de pigmentos vegetales. Existen siempre enforma de heterósidos, cuyo aglucón (o antocianidina) es un derivado del ion flavilio, en el cual los tresanillos de la estructura se encuentran conjugados. El aglucón, se encuentra unido a una o variasmoléculas de azúcar, que, a su vez, pueden estar esterificadas con diferentes ácidos orgánicos. Losflavanoles se pueden encontrar en la naturaleza en forma de compuestos monómeros o condensados de



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diverso grado de polimerización. Al contrario que en otros flavonoides, sus combinaciones de tipoheterosídico son poco habituales, aunque se les puede encontrar esterificados sobre todo con ácidogálico. Los flavanoles más comunes en los alimentos son los de tipo flavan-3-ol, que pueden existir enforma de estructuras monómeras (catequinas) o condensados entre sí (proantocianidinas o taninoscondensados).

Ingesta alimentariaNo es posible evaluar con precisión la ingesta de polifenoles realizada con la dieta, ya que se carece dedatos suficientes y fiables sobre su contenido en alimentos. De modo muy general se ha estimado quelos ácidos fenólicos podrían representar aproximadamente 1/3 de los polifenoles ingeridos y losflavonoides los 2/3 restantes. No obstante, tanto la cantidad como la proporción de los diferentespolifenoles ingeridos van a variar ampliamente según el tipo de alimentos consumidos en función de loshábitos dietéticos y las preferencias. Por ejemplo, los bebedores de cantidades importantes de cafépueden consumir más ácidos fenólicos que flavonoides. Las principales fuentes de flavonoides en la dietason las frutas y algunas bebidas (vino, té, cerveza, chocolate), mientras que las hortalizas, legumbres ycereales contribuyen en menor extensión. Se estima que los antocianos y flavanoles (catequinas ytaninos condensados) constituyen las dos clases de flavonoides mayoritarios en la dieta, representandoen su conjunto más de 2/3 del total de la ingesta total de flavonoides. Hasta ahora se conoce el dato máso menos preciso de ingesta de flavonas y flavonoles para la población holandesa, estimados en 2 y 21mg/día respectivamente. Para isoflavonas se ha establecido un consumo de 30-40 mg/día en la poblaciónjaponesa. Para los flavanoles se han estimado consumos medios en torno a 50 mg/día, en el caso de lapoblación holandesa, y de 18 a 31 mg/día para la población española (con oscilaciones entre 12 y 47mg/día, según regiones). No existen datos similares para el consumo de antocianos o de otrosflavonoides.

Actividad biológica de los flavonoidesLa mayoría de los estudios disponibles sobre actividad biológica de flavonoides han sido realizados ensistemas in vitro o ex vivo, generalmente utilizando compuestos purificados. Existen, sin embargo, pocosestudios realizados in vivo, ya sea en animales o en el hombre. Los efectos más habitualmenteestudiados son la actividad antioxidante y captadora de radicales libres y la afinidad por proteínas, ésteúltimo sobre todo en relación con flavanoles.

- Actividades antioxidante y captadora de radicales libresExisten diversas especies de oxígeno altamente reactivas (‘reactive oxygen species’, ROS), como óxidonítrico (NO), oxígeno singlete (1O2), anión superóxido (O2°

-) o radicales hidroxilo (OH°) o alquil peroxilo,que son regularmente producidas en nuestro organismo. Estos productos causan daño a lípidos,proteínas y ácidos nucleicos y participan en la génesis de patologías diversas y del envejecimiento.Contra ellos existen mecanismos fisiológicos de defensa, que actúan bien captando radicales,complejando metales implicados en su formación o reparando los daños producidos. Se supone que elconsumo con la dieta de antioxidantes naturales, como vitaminas E y C, carotenoides o flavonoidescontribuye a estas defensas.Los flavonoides tienen capacidad para actuar como antioxidantes y captar radicales, en virtud de laspropiedades reductoras de los múltiples grupos hidroxilos sustituyentes de sus anillos aromáticos y sucapacidad para deslocalizar el radical resultante dentro de su estructura, al generar un radical fenoxilorelativamente estable. Entre las características estructurales con mayor influencia sobre la eficaciaantioxidante y captadora de radicales de los flavonoides se encuentran las siguientes:

a. Presencia de un grupo hidroxilo en posición 3 en el heterociclo insaturado, quecontribuye activamente a la deslocalización electrónica. Cuando este grupo no existe oestá sustituido disminuye sustancialmente la actividad antioxidante.



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b. Existencia de un doble enlace en posición 2,3 junto con los grupos ceto en 4 e hidroxiloen 3 del anillo C. Todos ellos aumentan la posibilidad de deslocalización electrónica através de la estructura y, por tanto, la capacidad antioxidante

c. Estructura o-dihidroxi en el anillo aromático B. En los flavonoides con el anillo C saturado(como los flavanoles), el sitio para la formación del radical es el anillo B. La existencia deun solo grupo hidroxilo en este anillo no contribuye a la actividad antioxidante.

d. La existencia de grupos hidroxilo libres en 5 y 7 del anillo A puede también contribuir a laactividad antioxidante.

En algunos estudios epidemiológicos se ha relacionado el consumo de alimentos ricos en flavonoides concierta protección cardiovascular, asociándolo a su capacidad para proteger las lipoproteínas de bajadensidad (LDL) de su oxidación. La acción protectora de los flavonoides sobre la oxidación de las LDL invitro está bien establecida, pero no está tan claro que esta actividad pueda llegar a ejercerse in vivo. Paraello los flavonoides no sólo deben poseer potencial donador de hidrógenos, sino también capacidad paraalcanzar este objetivo fisiológico, lo cual dependerá de su biodisponibilidad y de la accesibilidad a la faselipofílica de las LDL. Se desconocen aún los mecanismos de absorción y rutas de biotransformación de lagran mayoría de los flavonoides. Sin embargo, no parece que, en general, vayan a encontrarse en elplasma como tales en cantidad significativa, sino en forma de metabolitos más polares que, por lo tanto,es difícil que lleguen a ser incorporados por las LDL. No obstante, aún en ese caso podrían seguirejerciendo un cierto papel protector de las mismas, como ocurre en el caso el ácido ascórbico, quetampoco posee características lipófilas.

Además de presentar actividad antioxidante, los polifenoles que poseen grupos o-dihidroxifenil sonexcelentes quelantes de metales de transición, como Fe(III), Al(III) o Cu(II), que juegan un papelfundamental en la formación de radicales e influyen sobre la peroxidación lipídica. De este modo, lacomplejación de metales por parte de los polifenoles contribuye a la protección frente al daño ejercido porestos procesos. La complejación puede, además, tener otras consecuencias biológicas. Así, se pierde lafuncionalidad del agrupamiento o-dihidroxi y, por tanto, se reduce la capacidad reductora del compuestofenólico. Cuando la complejación se produce en el tracto gastrointestinal, se inhibirá la absorción de estosmetales. La capacidad para formar complejos de coordinación es menor en el caso del Fe(II), por lo quesu disponibilidad no se encuentra tan afectada por los polifenoles de la dieta, especialmente cuando seencuentra asociado a la molécula de hemoglobina. Asimismo, la presencia de ácido ascórbico, quefavorece la formación de Fe(II), reducirá la captación del hierro por los polifenoles.

- Interacción con proteínasAlgunos polifenoles y, sobre todo, los taninos son capaces de unirse a proteínas. Estas interacciones sonbásicamente un fenómeno de superficie, generalmente reversible, en el que las principales fuerzas queintervienen son efectos hidrofóbicos reforzados por el establecimiento de algunos enlaces hidrógenoentre grupos fenólicos, dadores de protones, y grupos carbonilo de las proteínas, aceptores. La fuerza dela interacción depende tanto de la naturaleza de la proteína como de la de la molécula de tanino. Lasproteínas ricas en prolina, como colágeno, gelatina y proteínas salivares muestran la mayor afinidad. Laexistencia de restos carbohidrato en las proteínas puede aumentar la afinidad y especificidad de lainteracción. Por parte de los taninos son factores importantes el peso molecular, la existencia degaloilación y el grado de hidroxilación. En los taninos condensados (proantocianidinas) la afinidad porproteínas aumenta a medida que lo hace el grado de polimerización desde el dímero al heptámero paraluego descender; no existiendo interacción apreciable en los compuestos más polimerizados. Lapresencia de grupos galoilo conlleva un aumento de la afinidad por proteínas.

Muchos efectos fisiológicos, tanto benéficos como deletéreos, que se han asociado a los taninos de ladieta pueden ser explicados por su capacidad para interaccionar con proteínas (enzimas, hormonas,



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toxinas, etc). Es conocido que los animales monogástricos alimentados con dietas ricas en taninos tienenmenor ganancia de peso, lo que se atribuye a la interacción directa con proteínas de la dieta e inhibiciónde enzimas digestivas. Estos efectos son parcialmente contrarrestados por diversos mecanismosfisiológicos, como aumentos en la secreción de proteínas salivares y de algunas proteasas y lipasasdigestivas, así como de ácidos biliares, que neutralizan los efectos inhibitorios de los taninos sobre laactividad hidrolasa del cepillo intestinal. La cantidad de proteínas salivares secretadas por herbívoros, yposiblemente también por humanos, aumenta por la exposición dietética a taninos, en lo que seconsidera un mecanismo de defensa frente a los mismos.

La afinidad por proteínas tiene también efectos beneficiosos. Plantas ricas en taninos se usan enmedicina tradicional para tratar diarreas, lo que se atribuye a la complejación de proteínas de la mucosadel intestino con formación de una capa protectora. Otro mecanismo que puede contribuir a explicar laacción antidiarreica de los taninos es la complejación de compuestos secretagogos, como la toxina delcólera o la reina. Las proantocianidinas pueden también prevenir la caries dental al inhibir la actividad delas glicosil transferasas que catalizan la formación de glucano insoluble a partir de glucosa, así comotambién por inhibición de streptococci cariogénicos. La afinidad por proteínas, junto con la complejaciónde metales necesarios para el metabolismo celular, se ha también relacionado con la actividadantimicrobiana inespecífica que presentan algunos polifenoles.

Flavonoides y prevención del cáncerSe ha sugerido que los flavonoides pueden ejercer un papel protector frente a algunos cáncereshumanos, basándose en sus efectos antioxidantes y complejación con proteínas. En estudiosepidemiológicos no se ha podido asociar la protección frente a mortalidad total por cáncer con la ingestade flavonas y flavonoles, para los cuales existen algunos datos relativamente fiables de presencia ycontenido en alimentos. No se dispone, sin embargo, de estudios similares para otros grupos deflavonoides, ya que no existen datos suficientes sobre su distribución y contenido en alimentos. Noobstante, sí existen estudios epidemiológicos que relacionan el consumo de té con una reducción en lamortalidad por cáncer, apoyados por datos obtenido en ensayos con animales. Así, se ha visto queextractos de polifenoles del té administrados oralmente a ratas y ratones, tienen efectos protectoresfrente a la carcinogenicidad inducida por diversos agentes químicos. El efecto protector se ha asociado aflavanoles, al ser los flavonoides mejor representados en el té, tanto en forma de catequinas, comoepigalocatequina-3,O-galato (EGCG), principal compuesto fenólico del té verde, como de polímerosderivados de su oxidación, existentes en té negro. Se ha visto que estos polímeros son capaces de inhibirla mutagenicidad de agentes mutagénicos muy diversos en el test de Ames y que también son capacesde inhibir la transformación ex vivo de líneas celulares de epidermis de ratón y la proliferación de célulasde carcinoma epidérmico humano, tratadas con distintos agentes inductores, así como de promover laapoptosis en líneas celulares de linfoma y cánceres de estómago humanos.

Aunque la mayoría de estudios tienden a demostrar la propiedades anticarcinógenas de los polifenoles,también se han obtenido algunas evidencias en sentido contrario. Por ejemplo, la nuez de betel (rica enproantocianidinas) se ha relacionado con cánceres de esófago en poblaciones humanas que la masticanregularmente, aunque hay que tener en cuenta que también se trata de un producto rico en alcaloides.Asimismo, extractos de esta planta se han mostrado mutagénicos en el test de Ames y han sido capacesde inducir lesiones precancerosas en boca y estómago en animales. Igualmente, la quercetina esaltamente mutagénica en el test de Ames, aunque no ha podido demostrarse que sea carcinógena enanimales, posiblemente debido a su inactivación metabólica por conjugación, especialmente o-metilación,que elimina la actividad redox de su agrupamiento o-dihidroxi.

Biodisponibilidad de flavonoidesLa biodisponibilidad de los flavonoides no está aún bien establecida. Los escasos datos existentesindican que sólo una pequeña parte del compuesto es absorbido como tal y encontrado en plasma u



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orina. En general, los porcentajes de flavonoides recuperados en orina son inferiores al 7% delcompuesto ingerido y sólo para algunas isoflavonas, como genisteina y daidzeina, o flavanonas, comohesperidina, se han obtenido en algunos estudios recuperaciones en torno al 25%. En condicionesnormales de ingestión de alimentos, los niveles de flavonoides intactos en plasma humano rara vezexceden concentraciones del orden de 1 µM y, además, decrecen muy rápidamente, alcanzándose elmáximo aproximadamente 1-2h después de la ingestión. En estas condiciones es difícil que losflavonoides como tales puedan llegar a ejercer una acción directa en el organismo, salvo en casos dealgunos compuestos concretos que sean mejor absorbidos o que una ingestión frecuente y repetidapudiera llegar a inducir un fenómeno de acumulación.

Las características de absorción están determinadas por la estructura del flavonoide. Algunas clases deflavonoides (flavonas, flavonoles, isoflavonas y antocianos) existen normalmente glicosilados, conazúcares diversos, en una o varias posiciones de la molécula; los azúcares puede estar, además,esterificados con distintos ácidos. Todo ello influirá sobre sus características de solubilidad en faseorgánica y acuosa y, por tanto, determinará su capacidad para atravesar las membranas biológicas y sureparto entre distintos compartimentos celulares. Así, por ejemplo, los aglucones de flavonoles sonmucho menos hidrofílicos que sus correspondientes glicósidos y, por tanto, podrán difundir másfácilmente y través de las membranas biológicas. En compuestos glicosilados cabe pues suponer quesea necesaria la pérdida del resto hidrofílico para que la pared del intestino delgado pueda seratravesada por difusión pasiva. En el organismo humano no parece existir desglicosidación no enzimáticaen las condiciones ácidas del estómago. Por tanto, el primer paso del metabolismo debería ser laeliminación del azúcar por enzimas glicosidasas, ya sean enzimas vegetales que puedan existir en elalimento, endógenas del organismo o secretadas por la microflora del colon. Existen algunas enzimashumanas endógenas que muestran actividad β-glucosidasa, como la lactasa florizin hidrolasa (LPH),presente en la parte externa de la membrana del cepillo intestinal. Se ha visto que esta enzima es capazde separar la glucosa de algunos flavonoides, aunque no otros azúcares que no son sustratospotenciales de la misma. Existen también β-glucosidasas citosólicas, tanto en intestino como en hígado,aunque su papel en relación con la biotransformación de flavonoides no está bien establecido.

Algunos flavonoides, como los flavanoles no existen normalmente glicosilados, pero sí puedenencontrarse acilados, especialmente con ácido gálico. La galoilación afecta menos al coeficiente dereparto y no influye sobre la biodisponibilidad de modo tan drástico como la glicosilación. De este modo,los flavanoles podrían atravesar las membranas biológicas sin desconjugación ni hidrólisis. En estoscompuestos, la absorción está también influida por el tamaño y las moléculas de elevada masamolecular, como las proantocianidinas, no son fácilmente absorbidas en el intestino delgado. En estudiosrealizados in vitro con monocapas de células intestinales humanas se ha observado que sólo losmonómeros, dímeros y trímeros son capaces de atravesar en cierta medida las líneas celulares.

Una vez que el aglucón es absorbido a través de la pared intestinal, los flavonoides son conjugados en elpropio epitelio intestinal por metilación, sulfatación y/o glucuronidación y, una vez que han cruzado labarrera intestinal, sufrirán un proceso adicional de metabolización en el hígado. Sólo en el caso dealgunos antocianos y flavonoles se han detectado, aunque en baja concentración, los compuestosinalterados y no conjugados en plasma humano. Las reacciones de conjugación no sólo facilitan laexcreción de los compuestos, sino que, además, como consecuencia de las mismas, en los tejidoshumanos no van seguramente a sobrevivir compuestos con grupos o-dihidroxifenil, lo que afecta a sucapacidad antioxidante y limita la formación de quinonas potencialmente tóxicas. Éste es un hecho muyrelevante, ya que la mayor parte de los estudios sobre flavonoides se han realizado en sistemas in vitroutilizando compuestos intactos, cuyo destino fisiológico y actividad diferirán sustancialmente de los de losaglucones y las formas conjugadas.



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Los flavonoides no absorbidos pasarán al colon donde podrán ser metabolizados por la flora bacteriana.Además, los compuestos absorbidos y metabolizados en el hígado pueden regresar al intestino víacirculación enterohepática y alcanzar, así, el colon en una forma química diferente. El colon posee unenorme potencial catalítico e hidrolítico. Las reacciones de desconjugación tienen lugar rápidamente,liberando los aglucones de los flavonoides. Algunas bacterias son capaces también de hidrolizar losaglucones hacia compuestos fenólicos más sencillos, como ácidos fenilacéticos y fenilpropiónicos, quepueden ser absorbidos, como lo denota el hecho de que son encontrados en orina después del consumode flavonoides. Este tipo de metabolitos son ácidos aromáticos que aún poseen grupos fenólicos libres ypueden, por tanto, retener parte de la capacidad reductora de la molécula madre. Esto contribuiría aexplicar el aumento en la capacidad antioxidante de plasma observada tras el consumo de productosricos en flavonoides, como el vino tinto, té o algunos zumos de frutas. Se debe también tener en cuentaque las concentraciones de estos metabolitos (y también de flavonoides) serán mucho mayores en elintestino que en plasma, por lo que no se puede descartar que ejerzan efectos locales.

PerspectivasCon el objeto de llegar a establecer el posible papel de los flavonoides de la dieta en la prevención deenfermedades es necesario profundizar aún en muchos aspectos. Entre otras se pueden señalar lassiguientes necesidades de investigación:

n Obtener datos precisos sobre contenidos de flavonoides en alimentos, que permitan calcular demanera fiable su ingesta dietética.

n Conocer más sobre los procesos de absorción y biotransformación de flavonoides y establecer elpapel de la flora del colon en estos procesos.

n Determinar los tipos de metabolitos formados y su actividad, ya que podrían contribuir de maneramás importante que los compuestos originales a explicar los efectos biológicos observados.

n Establecer los receptores específicos a los cuales se unen los distintos metabolitos y los niveles delos mismos que es necesario alcanzar en el tejido para desencadenar una respuesta benéfica para lasalud.

El conocimiento de estos aspectos permitirá establecer los potenciales efectos beneficiosos de losflavonoides de la dieta y podrá también redundar en el establecimiento de recomendaciones dietéticasoptimizadas para grupos particulares de población, así como en el diseño de nuevos productosalimentarios que puedan satisfacer necesidades futuras.

Algunas referencias de interésn Harborne, J.B. (ed). The Flavonoids. Advances in research since 1986. Chapman & Hall, Londres,

UK (1994).n Haslam, E. Practical Polyphenolics. From structure to molecular recognition and physiological

action. Cambridge University Press, Cambridge, UK (1998).n Kühnau, J. The flavonoids: a class of semi-essential food components. Their role in human

nutrition. World Rev. Nutr. Diet. 24: 117-191 (1976).n Lindsay, D.; Clifford, M. (guest editors). Special issue devoted to critical reviews produced within

the EU concerted action ‘Nutricional Enhancement of Plant-based Food in European Trade’(NEODIET). J. Sci. Food Agric. 80 (2000).

n Rice-Evans, C.A.; Packer, L. (eds.). Flavonoids in health and disease. Marcel Dekker, Inc., NYork, USA (1997).

n Scalbert, A.; Williamson, G. Dietary intake and bioavailability of polyphenols. J. Nutr. 130 (8S):2073-2085 (2000).

n Steinmetz, K.A.; Potter, J.D. Vegetables, fruit, and cancer prevention: A review. J. Am. Diet.Assoc. 96: 1027-1039 (1996).



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Figura 1. Estructura básica de flavonoides y principales familias presentes en alimentos.

O

OH

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OHO

OH O

R

R

HO

OH

OH

OHO

O

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FLAVONAS FLAVONOLES

DIHIDROFLAVONAS

FLAVANOLES ANTOCIANOS

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OH O

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OR

O2

3

456

78

3'

1'

2' 4'

5'6'

A

B

C



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TOMATO ANTIOXIDANTS AND IT’S DERIVATES.BENEFITS FOR HEALTH.

Pascal Grolier1, Mariette Gerber2, Rod Bilton3, CarloLeoni4 and Gérard Bartholin5

1) INRA, UMMM, Vitamin group, 63122 St GenèsChampanelle, France2) INSERM-CRLC, Rue des apothicaires, ParcEuromédecine, 34298 Montpellier, France3) Liverpool John Moores University, School ofbiomolecular sciences, Liverpool L3 3AF, UK4) SSICA, Stazione sperimentale per l’industria delleconserve alimentari, 43100 Parma, Italy5) CTCPA, Station Pierre Mainguy, 84911 Avignon, France

IntroductionSeveral epidemiological studies suggest that the consumption of fruit and vegetables would be beneficialto human health by reducing the risk of developing cancer and cardio-vascular diseases. However, thisprotective aspect is more difficult to estimate when one particular group of vegetables or one particularfamily of nutrients or micro-nutrients is considered.

Recently a great deal of attention has been focused on the tomato and its products. Studies fromGiovannucci et al.(1995) and Franceschi et al.(1994) reported that the consumption of tomatoes, tomatosauce and pizza was associated with a reduced risk of developing digestive tract and prostate cancers.Tomatoes are also one of the main part of the Mediterranean diet which has been associated with a lowmortality from cardio-vascular troubles. Because tomatoes constitute the almost exclusive source oflycopene, this pigment could be one of the active agents of this protection.

Experimental studies reported that lycopene exhibited antioxidant activities, suppressed cell proliferationand interfered with the growth cancer cells. However, tomatoes are also rich sources of the essentialnutrients vitamin C, potassium and folic acid, as well as beta-carotene, gamma-carotene, phytoene,selenium, flavonoids and phenolic acids which may exhibit antioxidant, immunostimulant, photoprotectoror even chemopreventive activities on in vitro and animal models. In consequence, several of theseconstituents would contribute to the disease-preventive properties. However, the following information willfocuse on lycopene, the more specific antioxidant in tomatoes.

Intakes and tomato compositionIn the United States, about 29% of daily lycopene intakes (0.5-5 mg/day) come from tomato sauces, 12%from ketchup, 8% from juice, 8% from pizzas (total from processing tomato products: 57%) and only 12%from fresh tomatoes.

Composition tables show that the tomato (Lycopersicon esculentum) contains 93-95% water and lowlevels of solid matter. Tomatoes are relatively rich in antioxidants: vitamin C (160-240 mg/kg), provitaminicA carotenes (6-9 mg/kg) and phenolic compounds, flavonoids (5-50 mg/kg) and phenolic acids (10-50



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mg/kg). Also present in small quantities are vitamin E (5-20 mg/kg), flavonoids (5-50 mg/kg) and traceelements such as copper (0.1-0.9 mg/kg), manganese (1-1.5 mg/kg) and zinc (1-2.4 mg/kg) which arepresent in several antioxidant enzymes. Most often the tomato variety is not indicated and the reportedvalues are a mean concentration of the constituents in tomatoes found in local markets. In addition, tablescontain values for the whole fruit but heterogeneous distribution of the compounds may occur in the fruit.Thus, antioxidant intakes may be different if skin or seeds are discarded. Hence, the “Campbell 146”variety was shown to contain 4 and 59 mg/kg whole fruit of �-carotene and lycopene respectively. But theconcentration of �-carotene was 4-fold higher in the locular cavity than in the pericarp whereas theconcentration of lycopene was 2-fold higher in the pericarp than in the locular cavity. Flavonoids andphenolic acids also seem more concentrated in the skin than in the flesh and vitamin E appearsspecifically located in seeds.

MetabolismThe carotenoids are insoluble within the aqueous environment of the GI tract and therefore to beabsorbed by the body they must be released from the food matrix and solubilised within a lipophilic pool.Within the gastric environment the principal pool is the lipid ingested within the meal. During digestion,carotenoids are transferred from food matrix to mixed micelles. Release from the food matrix is enhancedby efficient particle breakup of the food material either by separation of the plant cells or by their completedisruption. Heating of foods prior to ingestion can also improve carotenoid availability as a result of thedissociation of the protein-carotenoid complexes or dispersion of the crystalline aggregates.

Similarly, if the solubilisation of the carotenoid within a lipid phase is allowed to occur during processing,for example by heating tomato juice with supplemental lipid then the measured absorption of lycopene isenhanced.

Carotenoids are passively absorbed from the micellar phase. However, it is not known if all thecarotenoids present in a mixed micelle is absorbed, or whether some is left behind in association withunabsorbed bile salts and cholesterol, perhaps to be absorbed more distally or lost to the large intestine.Factors that increase the thickness of the unstirred layer on the surface of the gut, for example solubledietary fibre, act as a barrier to the absorption of dietary fats and may, therefore, also inhibit theabsorption of carotenoids. Various types of dietary fibre were found to reduce the bioavailability ofcarotenoids in foods. Matrix effects were proposed as an explanation for the lack of improvement invitamin A status in Indonesian women fed green leaf vegetables compared with a manufactured wafercontaining a similar amount of carotene in oil solution.

The absorbed carotenoids are transported through the enterocyte from the lumenal side to the serosalside, where they are re-excreted in chylomicrons into the thoracic duct and hence find their way into thecirculating blood. The cleavage of some of the retinol precursor carotenoids by 15, 15’ dioxygenaseoccurs in the enterocyte. The resulting retinal is reduced to retinol and subsequently esterified to theretinyl ester which also enters the mesenteric lymph with the chylomicrons. The chylomicron remnants,including residual carotenoids, are then cleared from the circulation by passage through the liver. The liverre-exports lipids in the form of very low density lipoproteins (VLDL) and these contain carotenoidsdissolved in the lipid portion.

The hydroxy carotenoids (lutein, zeaxanthin) are found almost equally distributed between the LDL andthe high density lipoproteins (HDL) in fasting subjects whereas more than 80% of carotene (�-carotene,lycopene) are distributed in VLDL.

Biological activitiesIn addition to the provitamin A activity, carotenoids can also exhibit important biological properties such asantioxidant, immuno activator and anticarcinogenic activities.



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In plants carotenoids play a role in helping to quench and prevent the formation of Reactive OxygenSpecies (ROS), especially singlet oxygen that is formed during photosynthesis. The importance of thisinteraction in healthy animals is uncertain. However, singlet oxygen can be formed during the process oflipid peroxidation, and it has also been suggested by Tatsuzawa (1999) that singlet oxygen is alsoproduced during the activation of neutrophils. Singlet oxygen quenching by carotenoids occurs viaphysical or chemical mechanisms. Isomerisation of the carotenoid may occur during this process. Thequenching activity will largely depend upon the number of conjugated double bonds and is influenced to alesser extent by acyclic or cyclic end-groups. Lycopene has 11 conjugated and 2 non-conjugated doublebonds, and is one of the most efficient singlet oxygen quenchers (100 more active than vitamin E).

Carotenoids were shown to interact with free radicals by one electron transfer (formation of a carotenoidcation radical) or by addition reactions. Hence, concerning the first type of reaction (NO° and ATBS°scavenging), lycopene was clearly more efficient than �-carotene and xanthophylls. At the opposite,xanthophylls were shown to scavenge peroxyl radicals (free radical adduct) more efficiently than didcarotene.

Several studies have suggest that lycopene cation radical might be reduced and thus regenerated byvitamin C and vitamin E. At the opposite, lycopene was shown to quench efficiently xanthophyll radicals.Then this raises the possibility of a synergystic activity between the carotenoids and the more polarxanthophylls present, prior to the interaction with tocopherol. Indeed Stahl (1998) indicated that anantioxidant synergism between lycopene and lutein exists when multilamellar liposomes were oxidisedusing AMVN.

The potential prooxidant effects of the carotenoids depends upon the formation of carotenoid peroxylradical. This specie is easily formed as carbon centred radical and usually very stable due to extensivedelocalisation of electrons within the polyene structure. This radical will interact with oxygen to form theperoxyl radical. Alternatively the carotenoid may interact with a lipid peroxyl radical to form a carotenoidradical adduct. This may then go on to react with molecular oxygen to yield reactive peroxyl radical. Thisprooxidant effect is dependent upon several factors such as oxygen partial pressure, concentration of thecarotenoid, synergism with other antioxidants. In vitro studies indicate that at low oxygen tensions,carotenoids behave as a chain breaking antioxidants whilst at higher tensions they exhibits prooxidantbehaviour.

Gap junctions are small, narrow hydrophilic pores connecting the cytosol of adjacent cells. These poresallow the intracellular transport of small molecules (<1000 Da). This enables the transfer of nutrients andions, the transfer of electrical signals and the promotion of effective cell signalling in tissues. Tumourpromoters such as the phorbol esters activate protein kinase C and this subsequently causes a decreasein the expression of Gap junctions. In contrast carotenoids and retinoids induce the expresssion of gapjunctions. It has been noted that natural and synthetic carotenoids bearing a five or six-membered ringsystem promote an increase in the expression of Gap junctions, whereas open chain polyene compoundshad no significant effect upon Gap junction expression. This property was not related to vitamin A activitynor to antioxidant activity.

The effects of carotenoids on the immune response are quite heterogenous and require moreinvestigations.

Health benefitsAll these data support the hypothesis that carotenoids could be involved in the prevention of degenerativediseases. Such hypothesis was tested through epidemiological studies. Most studies on the protectiveeffect of tomatoes on cancers of upper aero-digestive tract, as well as lung and stomach have suggestedthat subjects with high intake, or high plasma concentration of common antioxidants, namely �-carotene



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and vitamin C exhibit a lower risk of cancers of aero-digestive tract, as well as lung and stomach.However, lycopene, the specific carotenoid of tomato, was not associated to these cancer sites in sixstudies out of 8. Although the difficulty in assessing lycopene intake and plasma concentrations has to bekept in mind, these observations suggest that it is not lycopene which is responsible for the protectiveeffect of tomato against upper aero-digestive tract, as well as lung and stomach cancers, but the othercompounds present in tomatoes, �-carotene and vitamin C, and possibly phenolics. These compoundsmight act additively or synergistically. Thus, it is the food as a whole which is most likely to be protective,and this may be extended to food habits or typology.

So far, no effect of tomatoes on other cancers has been demonstrated except for the suggestion of aprotective effect of cooked tomatoes against prostate cancer.This suggests a role for lycopene sincecooking and processing tomatoes concentrates lycopene and makes it more absorbable, whereas vitaminC is decreased in cooked and processed tomatoes. Again, in five studies investigating the relationship oflycopene and prostate cancer, two showed a risk reduction for prostate cancer, especially in aggressivecases.

Fruit and vegetable consumption was shown to be associated with a strong protective effect againststroke and a weaker protective effect against coronary heart disease. Concerning the studies of dietaryintake, only one included tomato. In this study, significant correlations were obtained for carrots/squashand salads/green vegetables, but no correlation was obtained for tomatoes.

As part of a European multicentre case-control study on antioxidants (EURAMIC), carotenoids weremeasured in adipose tissue in 683 individuals with non fatal myocardial infarction (MI) and 727 controls. Aborderline significant decreased risk of intima media thickness was observed in the ARIC study based onlycopene plasma concentration after adjustment for all confusion factors. An inverse association wasfound between carotenoids and MI. After adjustment for age, body mass index, socioeconomic status,smoking, hypertension, and maternal and paternal history of disease, lycopene remained independentlyprotective, with an odd ratio of 0.52 for the contrast of the 10th and 90th percentiles. Lycopene, or somesubstance highly correlated which is in a common food source, may contribute to the protective effect ofvegetable consumption on myocardial infarction risk.

Similarly, in a multicentric ecological study, Bobak et al., (1999) reported that plasma carotenoidsincluding lycopene were inversely related to the coronary heart disease mortality rates. In contrast, in theStreet et al.,’s study, (1994), based on the determination of carotenoids concentrations in the sera ofpatients with MI and controls, no association was observed with lycopene level. Thus to date studies areinsufficient to conclude that lycopene is protective against cardiovascular diseases.

In conclusion, we can assume that tomatoes contain several antioxidant micronutrients (vitamin C,polyphenols, carotenoids) with lycopene as the more characteristic of the fruit. Lycopene was shown toinduce gap junction between cells and to significantly quench singlet oxygene and scavenge free radicalthrough one electron transfer reaction. Whether lycopene is involved in prevention of cancers andcardiovascular diseases is still unclear and further studies are required.

AcknowledgementThis text is a part of the white book on the antioxidants in tomatoes and tomato products and their healthbenefits, published by CMITI Sarl as a supplement of Tomato News-ISSN 1145-9565, CMITI BP 235,84010 Avignon Cedex 1.

The concerted action was supported by the European commission (FAIR CT97-3233).



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ALIMENTOS RESTRINGIDOS Y FAVORECIDOS¿ES NECESARIO LIMITAR EL CONSUMO DE HUEVOS?

Prof. Dra. Rosa M. Ortega. Departamento deNutrición, Facultad de Farmacia, UniversidadComplutense de Madrid

La mejora de la situación nutricional es un tema que preocupa a toda la población (1), sin embargo elconocimiento en temas de alimentación/nutrición es escaso (2,3), esta realidad lleva al seguimiento depautas no siempre acertadas.

Con frecuencia los mensajes publicitarios “sin colesterol”, “sin conservantes”, “sin colorantes”, “sinaditivos”.... llevan a los consumidores a pensar que es más importante lo que un alimento “no tiene”, sinayudarle a valorar los nutrientes que pueden perderse al restringir el consumo de algunos alimentos.

Es más frecuente la información sobre alimentos “buenos/saludables” y “malos/perjudiciales para lasalud” que los mensajes sobre las características de una alimentación correcta (4). Esto crea unasituación de confusión que en nada favorece el conseguir mejorar la alimentación de la población.

Todo alimento en defendible, cuando se introduce en la dieta en las debidas proporciones, sin embargolos alimentos que gozan de mayor prestigio pueden resultar negativos en la situación nutricional, y saluddel consumidor, si se consumen en cantidad que excede lo aconsejable (4).

Pese a esta realidad, algunos alimentos, en concreto el huevo, han sido mirados con recelo, por unaúnica razón, su contenido en colesterol. Este temor llevó a un descenso gradual, y probablementeexagerado, en el consumo de estos alimentos, que paso a ser en algunos colectivos de 2 huevos/semanao incluso inferior (5,6).

Sin embargo distintos estudios epidemiológicos han puesto de relieve que no hay razón para considerar aun alimento aislado (en concreto el huevo) como peligroso en relación con la prevención cardiovascular(7), en el huevo hay otros componentes que deben ser considerados. En concreto tiene una composiciónlipidica (contenido en ácidos grasos poliinsaturados y monoinsaturados, fosfolipidos..) favorable encomparación con la observada en otros alimentos de origen animal, proporciona nutrientes antioxidantes(vitaminas A, E, zinc, selenio), vitaminas que intervienen en el metabolismo lipidico (ribofflavina, niacina),o que ayudan a rebajar las cifras de homocisteina (folatos, piridoxina, vitamina B12), también la lecitinatiene efecto hipocolesterolemico y antiaterogénico e interviene en el metabolismo de la homocisteína (8).

De hecho algunos estudios ponen de relieve que las personas con mayor consumo de huevos tieneningestas más altas de colesterol, pero también de diversos nutrientes (vitaminas B2, B12, A, D), susituación nutricional global es más satisfactoria y sus niveles séricos de colesterol y lipoproteínas sonsimilares a los de individuos con consumo de huevos inferior (6). En estas personas con consumo dehuevos de 50 g/día, o más, el cociente colesterol/HDL-colesterol resulta más favorable que en aquellasque toman cantidades inferiores de huevos (6). Los resultados de este y otros estudios (6,7) avalan quees la dieta total y no el consumo de un alimento aislado lo que debe ser analizado.

Por otra parte, cuando se recomienda restringir producto, es necesario considerar que va a aumentar elconsumo de otros, y que el resultado final y la ingesta de energía y nutrientes puede ser más



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desfavorable que la inicialmente existente. Quizá se consiga disminuir el riesgo de mortalidadcardiovascular de un colectivo, pero aumente su mortalidad por otras causas, o tal vez incluso elresultado en la prevención cardiovascular no sea el esperado y el resultado sea más desfavorable quebeneficioso (9).

Hasta ahora las pautas restrictivas han sido las principales al pensar en la mejora nutricional y sanitariade la población, sin embargo las carencias deben ser evitadas, y los riesgos físicos y psiquícos de lasrestricciones deben ser considerados. Existen desequilibrios en la dieta media (como el excesivoconsumo de grasas y escaso aporte de carbohidratos, fibra y algunas vitaminas y minerales) cuyacorrección parece prioritaria en la mejora sanitaria de la población (4,9).

Por otra parte, hay grupos de población (en concreto ancianos y niños) en los que las consideraciones decarácter general sobre la dieta más adecuada en la prevención cardiovascular pueden ser inadecuadas.Estos colectivos necesitan criterios y cuidados especiales (10,11).

El huevo es un alimento de elevado valor nutritivo que no debe ser mirado con recelo por su contenido encolesterol, la frecuencia de consumo debe ser establecida en función del individuo concreto y de la dietatotal, pero el mensaje que aconseja limitar el consumo de huevos, como pauta de carácter general,dirigida a toda la población, carece de fundamento científico y en muchos colectivos (especialmenteniños, gestantes, lactantes, ancianos....) puede ser negativa.

El transmitir a la población las características de una alimentación correcta es una prioridad y lasimplificación de catalogar a los alimentos como buenos o malos debe ser evitada (9).

Referencias

1. ORTEGA R.M., REQUEJO A.M., SÁNCHEZ-MUNIZ F.J., QUINTAS M.E., SÁNCHEZ-QUILES B., ANDRÉS P.,REDONDO M.R., LOPEZ-SOBALER A.M. (1997). Concern about nutrition and its relation to the food habits of agroup of young university students from Madrid (Spain). Z Ernährungswiss 36: 16-22.

2. ORTEGA R.M., REQUEJO A.M., QUINTAS M.E., ANDRÉS P., REDONDO M.R., LÓPEZ-SOBALER A.M. (1996).Desconocimiento sobre la relación dieta-control de peso corporal de un grupo de jóvenes universitarios. Nutr. Clin.16(4): 147-153.

3. ORTEGA R.M., REQUEJO A.M., LÓPEZ-SOBALER A.M., NAVIA B., PEREA J.M., MENA M.C., FACI M., LOZANOM.C., NAVARRO A.R. (2000). Conocimiento respecto a las características de una dieta equilibrada y su relación conlos hábitos alimentarios de un colectivo de jóvenes universitarios. Nutr. Clin. 20(5):19-25.

4. ORTEGA R.M., REQUEJO A.M. (2000). Guías en alimentación: consumo aconsejado de alimentos. En: Nutriguía.Manual de Nutrición Clínica en Atención Primaria. Capítulo 3. Requejo AM, Ortega RM eds. Madrid: EditorialComplutense. pp. 15-26.

5. ORTEGA R.M., ANDRÉS P., REDONDO M.R., ZAMORA M.J., LÓPEZ-SOBALER A.M., ENCINAS-SOTILLOS A.(1995). Dietary assessment of a group of elderly Spanish people. Internat. J. Food. Sci. Nutr. 46(2): 137-144.

6. ORTEGA R.M., QUINTAS M.E., ANDRÉS P., GASPAR M.J., LÓPEZ-SOBALER A.M., NAVIA B. REQUEJO A.M.(1997). Ingesta de alimentos, energía y nutrientes en jóvenes de sexo femenino en función de su consumo dehuevos. Repercusión en los parámetros lipídicos cuantificados en suero. Nutr. Clin. 17: 31-37.

7. HU, F.B; STAMPFER, M. J.; RIMM, E.B.; MANSON, J.E.; ASCHERIO, A.; GOLDITZ, G.A.; et al. A prospectivestudy of egg composition and risk of cardiovascular disease in men a women. JAMA 1999; 281: 1387-1394.

8. ORTEGA R.M. (1998). El huevo en el contexto de la Dieta Mediterránea. Nutr. Clin. 18: 34-37.9. ORTEGA R.M., REQUEJO A.M. (2000). Introducción a la Nutrición Clínica. En: Nutriguía. Manual de Nutrición

Clínica en Atención Primaria. Capítulo 9. Requejo AM, Ortega RM eds. Madrid: Editorial Complutense. pp. 85-93.10. ORTEGA R.M. (1999). Utilidad y riesgos del seguimiento de pautas dietéticas, encaminadas a disminuir el riesgo

cardiovascular, desde la infancia. Ann. Esp. Pediatría. 50: 576-580.11. ORTEGA R.M., ANDRÉS P., LÓPEZ-SOBALER A., ORTEGA A. (1994). Nutrición y enfermedades cardiovasculares

en las personas de edad avanzada. Rev. Clin. Esp. 194(2): 112-115.



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IMPORTANCIA DE LAS FRUTAS COMO ALIMENTOSCON ALTA ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE

Mª Antonia Murcia Tomás.Dpto. de Nutrición y BromatologíaFacultad de veterinariaUniversidad de Murcia

RESUMEN

Hoy día el concepto de alimento está cambiando y también nuestra forma de comer y es que algunosestudios han mostrado una asociación negativa significativa entre la ingesta de frutas y vegetales y lamortalidad por enfermedades cardíacas, menor incidencia de varios tipos de cáncer y menor presiónsanguínea. La explicación se atribuye al hecho de que algunos alimentos pueden proporcionar unamezcla de fitoquímicos, tales como antioxidantes naturales, fibras y compuestos bioactivos.

La Organización Mundial de la Salud nos recomienda el consumo de al menos cinco raciones de frutasy/o vegetales por día, lógicamente como alternativa al consumo de estas cinco porciones, algunosfabricantes venden suplementos dietéticos que nos ayudan a incrementar la ingesta dietética deantioxidantes. Las investigaciones alimentarias y la industria de los alimentos en general han reaccionadoa estas recomendaciones mejorando el procesado tradicional o proporcionando nuevas solucionestecnológicas para crear productos (por ejemplo, light y alimentos funcionales) que ayuden a losconsumidores a mantenerse en forma con estos alimentos.

La relación entre antioxidantes y salud viene avalada porque los antioxidantes son compuestos queinhiben o retrasan la oxidación de otras moléculas mediante la inhibición de la iniciación o propagación delas reacciones de oxidación en cadena bloqueando los radicales libres que dañan células, lípidos,proteínas y ADN hasta que sean captados y recuperen una estructura estable.

En el metabolismo normal de oxígeno en células vivas, la polución medioambiental, las radiaciones, lospesticidas, algunos medicamentos, el agua contaminada, se generan radicales libres derivados deloxígeno, implicados en más de 100 enfermedades en humanos, como artritis, shock hemorrágico,aterosclerosis, isquemia, lesión por reperfusión en muchos tejidos, gastritis, generación de tumores,SIDA, desórdenes neurológicos como la epilepsia y la inflamación. Lo normal es tener un equilibrio entreradicales libres prooxidantes y compuestos antioxidantes, pero la enfermedad o una nutrición insuficientepueden alterar este balance, y esto puede ser un factor implicado en el desarrollo de enfermedad.

Meltzer y Malterud (1997) asociaron algunas de las substancias dietéticas como vitamina E, vitamina C,�-caroteno, flavonoides, fenoles, minerales (selenio, zinc, manganeso), fibra dietética, glucosinolatos,indoles, terpenoides (incluidos los carotenoides), fitosteroles, inhibidores de la proteinasa y compuestosderivados del azufre, con una disminución del riesgo de enfermedad. Las frutas, especias y vegetales sonlas principales fuentes de estos compuestos, haciendo a estos alimentos esenciales para la saludhumana (Martínez Tomé y col., 2001a; 2001b).

Muchos de estos flavonoides, exhiben un amplio rango de efectos biológicos, incluyendo antibacterianos,antivíricos, antiinflamatorios, antialérgicos y acciones vasodilatadoras. También los flavonoides pueden



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inhibir los enzimas que toman parte de la replicación de rhinovirus y del virus VIH. Isoflavonas y lignanos,también son conocidos como fitoestrógenos, y previenen el desarrollo de cáncer hormono-dependientetales como el de pecho y próstata, a los que se atribuye débil cantidad de estrógenos.

Rice-Evans y col. (1996) estudiaron las propiedades químicas de los bioflavonoides en términos dedisponibilidad de hidrógenos fenólicos como captadores de radicales donadores de hidrógeno ybloqueantes del singulete de oxígeno. Los flavonoides también se han reconocido como captadores deradicales hidroxilo, inhibidores de la peroxidación lipídica, moduladores de sistemas enzimáticos incluidaslas cicloxigenasa y lipoxigenasa y queladores de los metales pesados tóxicos.

La actividad antioxidante de los fenólicos se debe sobre todo a las propiedades redox, que les permiteactuar como agentes reductores, donadores de hidrógeno, bloqueantes del singulete de oxígeno ycaptadores de radicales OH· (Murcia y Martínez Tomé, 2000). Retrasan la degradación oxidativa de loslípidos y por tanto mejoran la calidad y el valor nutricional de los alimentos. Además, tienen un potencialde quelación de metales. Velioglu y col. (1998) y Kalt y col. (1999) observaron que el coeficiente decorrelación entre los fenólicos totales y las actividades antioxidantes fueron estadísticamentesignificativas.

Los flavonoides y otros fenólicos se implican en un papel preventivo del desarrollo del cáncer (actividadantipromotora, efecto anti-invasivo e inhibición de enzimas como la proteína tirosina kinasa), trombosis(inhibición de la agregación plaquetaria, influencia sobre el metabolismo del ácido araquidónico conniveles reducidos de tromboxano y niveles incrementados de prostaciclina) y enfermedades del corazón.

Dentro de este contexto nos planteamos utilizar varias frutas Mediterráneas (manzana, albaricoque,cerezas, uva negra, uva blanca, limón, mandarina, níspero, melón, naranja, melocotón, pera, ciruela,fresa y sandía) y Tropicales (aguacate, plátano, bábaco, kumquat, lima, mango, maracuyá, papaya, frutade la pasión, alquejenje y piña) para valorar su actividad antioxidante comparada con la de los aditivosalimentarios (BHA (E-320), BHT (E-321) y propilgalato (E-310)). Entre las Mediterráneas, la uva negra yciruela fueron más efectivas captadoras de radicales peroxilo (p<0,05) que BHA, BHT y propilgalato. Elplátano en las frutas Tropicales fue el mejor captador de los radicales peroxilo.

Las frutas Mediterráneas y Tropicales mostraron muy buena actividad captadora de los radicales OH·,protegiendo así la desoxirribosa mejor incluso que BHA y BHT. La capacidad de las frutas Mediterráneaspara captar el HClO fue, en orden decreciente, limón, ciruela, albaricoque, uva blanca, melón, uva negra,mandarina, sandía, melocotón, níspero, manzana, naranja, cerezas y fresa. Sin embargo las cuatrovariedades de pera resultaron pobres captadores (p<0,05). Entre las frutas Tropicales el orden de eficaciaen la captación de HClO fue maracuyá > lima > fruta de la pasión > kumquat > aguacate > piña >alquejenje > papaya > bábaco > mango > plátano.

Todas las frutas Mediterráneas tuvieron efecto sobre el peróxido de hidrógeno excepto el melocotón. Lasfrutas Tropicales también mostraron buenos resultados sobre el peróxido de hidrógeno excepto elaguacate.

Los resultados de las frutas Mediterráneas y Tropicales sobre la estabilidad oxidativa del aceite refinadode oliva analizado con el método Rancimat se comparó con los aditivos alimentarios. La sandía aportóuna protección significativamente mayor (p<0,05) que el resto de frutas Mediterráneas. Entre lasTropicales alquejenje exhibió el efecto más estabilizante (Murcia y col., 2002).

Una investigación reciente observó que menos del 50% de los niños y adolescentes comen una ración defrutas al día y menos del 30% una de vegetales. Segmentos significativos de la población no consumenlos niveles de vitaminas antioxidantes necesarias porque no consumen los niveles de vitaminasantioxidantes necesarias porque no comen suficiente cantidad de frutas y vegetales, y los alimentos quecomen no contienen los niveles necesarios.



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REFERENCIAS

n Abushita, A.A., E.A. Hebshi, H.G. Daood, y P.A. Biacs. 1997. Determination of antioxidantvitamins in tomatoes. Food Chem. 60: 207-212.

n Block, G. 1992. The data support a role for antioxidants in reducing cancer risk. Nutr. Rev. 50:207-213.

n Byers, T y G. Perry. 1992. Dietary carotenes, vitamin C and vitamin E as protective antioxidants inhuman cancers. Annu. Rev. Nutr. 12: 139-159.

n Cao, G., E. Sofic, y R.L. Prior. 1996. Antioxidant capacity of Tea and common vegetables. J.Agric. Food Chem. 44: 3426-3431.

n Cao, G., R.M. Russell, N. Lischner, y R.L. Prior. 1998. Serum antioxidant capacity is increased byconsumption of strawberries, spinach, red wine or vitamin C in elderly women. J. Nutr. 128: 2383-2390.

n Carbonneau, M.A., C.L. Lèger, B. Descomps, F. Michel, y L. Monnier. 1998. Improvementin theantioxidants status of plasma and low-density lipoprotein in subjects receiving a red winephenolics mixture. J. Am. Oil Chem. Soc. 75: 235-240.

n Cook, N.C., y S. Samman. 1996. Flavonoids-Chemistry, metabolism, cardioprotective effects anddietary sources. Nutr. Biochem. 7: 66-76.

n Elliot, J.G. 1999. Application of antioxidant vitamins in food and beverages. Food Technol 53: 46-48.

n Halliwell, B. 1996. Oxidative stress, nutrition and health. Experimental strategies for optimizationof nutritional antioxidant intake in humans. Free Rad. Res. 25: 57-74.

n Hocman, G. 1989. Prevention of cancer: vegetables and plants. Comp. Biochem. Physiol. 93B:201-212.

n Kalt, W., C.F. Forney, A. Martín, y R.L. Prior. 1999. Antioxidant capacity, vitamin C, phenolics andanthocyanins after fresh storage of small fruits. J. Agric. Food Chem. 47: 4638-4644.

n Kehrer, J.P. 1993. Free radicals as mediators of tissue injury and disease. Crit. Rev. Toxicol. 23:21-48.

n Knekt, P., R. Järvinen, A. Reunanen, y J. Maatela. 1996. Flavonoid intake and coronary mortalityin Finland: a cohort study. Br. Med. J. 312: 478-481.

n Kolodziej, H., C. Haberland, H.J. Woerdenbag, y A.W.T. Konings. 1995. Moderate cytotoxicity ofproanthocyanidins to human tumor cell lines. Phytother. Res. 9: 410-415.

n Krebs-Smith, S.M., A.D. Cook, y L.L. Kahle. 1996. Fruits and vegetable intakes children andadolescents in the United States. Arch. Peditr. Adolescent Med. 150: 81-86.

n Larson, RA. 1988. The antioxidants of higher plants. Phytochemistry 27: 969-978.n Löliger, J. 1991. The use of antioxidants in food. En Free Radicals and Food Additives. Aruoma,

O.I., y B. Halliwell Eds. Taylor and Francis: London 129-150.n Luh, B.S. 1998. Antioxidants and phenolic phytochemicals in some fruits and wines. Fruit

Processing 12: 500-504.n Macheix, J.J., A. Fleuriet, y J. Billot. 1990. Fruit Phenolics. CRC Press. Boca Raton, FL, 24-31,

295-342.n Markham, K.R. 1989. Flavones, flavonols and their glycosides. Methods in Plant Biochemistry Vol.

1: Plant Phenolics. Harborne JB ed. London: Academic Press 197-235.n Martinez Tomé, M., García Carmona F. y Murcia M. A. 2001a. Comparison of the antioxidant and

prooxidant activity of broccoli aminoacids with those of common food additives. J. Sci. Food Agric. 81:1019-1026.

n Martinez Tomé M., Jiménez A.M., Ruggieri S., Frega N., Strabbioli R. y Murcia M. A. 2001b.Antioxidant properties of Mediterranean spices compared with common food additives. J. FoodProtect. 64: 1412-1419.

n Meltzer, H.M., y K.E. Malterud. 1997. Can dietary flavonoids influence the development ofcoronary heart disease? Scandinavian J. Nutr./Näringsforskning 41: 50-57.

n Miller, N.J., y C.A. Rice-Evans. 1997. The relative contributions of ascorbic acid and phenolicantioxidants to the total antioxidant activity of orange and apple fruit juices and blackcurrant drink.



36

Food Chem. 60: 331-337.n Murcia, M. A., y M. Martínez Tomé. 2000. Antioxidant activity of resveratrol compared with

common food additives. J Food Protect. 64: 379-384.n Murcia M. A., Jiménez A.M. y Martinez Tomé M. 2002.Evaluation of the antioxidant properties of

Mediterranean and Tropical fruits compared with common food additives. J. Food Protect. 65 (1): 000-000.

n Nicoli, M.C., M. Anese, y M. Parpinel. 1999. Influence of processing on the antioxidant propertiesof fruit and vegetables. Trends Food Sci. Tecnol. 10: 94-100.

n Rice-Evans, C.A., N.J. Miller, P.G. Bolwell, P.M. Bramley, y J.B. Pridham. 1995. The relativeantioxidant activities of plant-derived polyphenolic flavonoids. Free Rad. Res. 22: 375-383.

n Rice-Evans, C.A., N.J. Miller, y G. Paganda. 1996. Structure-antioxidant activity relationships offlavonoids and phenolic acids. Free Rad. Biol. Med. 20: 933-956.

n Robards, K., P.D. Prenzler, G. Tucker, P. Swatsitang, y W. Glover. 1999. Phenolic compoundsand their role in oxidative processes in fruits. Food Chem. 66: 401-436.

n Serafini, M., G. Maiani, y A. Ferro-Luzzi. 1998. Alcohol-free red wine enhances plasma antioxidantcapacity in humans. J. Nutr. 128: 1003-1007.

n Shi, H., M. Hiramatsu, M. Komatsu, y T. Kayama. 1996. Antioxidant property of fructusMomordicae extract. Biochem. Mol. Biol. Int. 40: 1111-1121.

n Velioglu, Y.S., G. Mazza, L. Gao, y B.D. Oomah. 1998. Antioxidant activity and total phenolics inselected fruits, vegetables, and grain products. J. Agric. Food Chem. 46: 4113-4117.

n Wang, H., G. Cao, y R.L. Prior. 1996. Total antioxidant capacity of fruits. J. Agric. Food Chem. 44:701-705.

n Whitehead, T.P., D. Robinson, S. Allaway, J. Syms, y A. Halee. 1995. Effect of red wine ingestionon the antioxidant capacity of serum. Clinical Chem. 41: 32-35.



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CONTROVERSIAS Y RECIENTES AVANCES ENLA DETECCIÓN DE GLUTEN EN ALIMENTOS

Dr. Enrique Méndez.Unidad de Gluten.Centro Nacional de BiotecnologíaC.S.I.C. Madrid.

El único tratamiento para los pacientes celiacos es el seguimiento por vida de una dieta estrictamenteexenta de gluten. Existen una seria de problemas que dificultan el control del gluten en alimentos paraceliacos e imposibilitan actualmente un tratamiento eficaz para el paciente celiaco.

La composición y formula de los alimentos para celiacos es muy heterogénea -además de lascontaminaciones de gluten-, contiene sales, azucares, grasas, proteínas de otros cereales, colorantes,aditivos etc. Durante el proceso de elaboración muchos alimentos son sometidos al calor o a procesosenzimáticos. Cómo consecuencia el gluten se altera, se modifica, se hacen insolubles y/o se hidrolizantotal o parcialmente. El principal problema es que método convencional de extracción con alcohol/agua60%.no permite extraer con eficiencia el gluten de estos alimentos procesados con calor querepresentan alrededor del 80 % de los alimentos dietéticos para celiacos. El problema se agrava debidoa que los métodos inmunológicos disponibles tipo ELISA son poco sensibles, muy inconsistentes y nodetectan ni cebada ni avena. Ocasionalmente pueden originas falsos positivos por lo que sonimprescindible el desarrollo de métodos alternativos no-immunológicos para analizar el gluten. Por lotanto si las técnicas disponibles no pueden detectar con precisión la presencia de mínimascontaminaciones de gluten, no está garantizada la salud del celiaco con los alimentos comerciales queel celiaco consume habitualmente en nuestro país. El método definitivo que garantice un modo decontrolar el contenido exacto de gluten está, hoy en día, sin resolver. En consecuencia, el desarrollo denuevos métodos inmunológicos y no- inmunológicos es del máximo interés.

Nuestro grupo ha desarrollado y optimizado nuevos métodos alternativos inmunológicos y no-inmunolçogicos: a) Un ELISA competitivo específico de avena con una sensibilidad de 10 ppm (partespor millón); b) La primera técnica no inmunológica descrita complementaria a los métodosinmunológicos para el análisis de gluten en alimentos basada en la Espectrometría de Masas MALDI-TOF con una sensibilidad de 10-50 ppm. Este sistema permite en tan sólo unos minutos la identificacióndirecta de gluten de trigo, cebada, centeno y avena. La técnica permite confirmar resultados obtenidospor ELISAs y descartar posibles falsos positivos; c) Un sistema de Western blot desarrollado con elanticuerpo R5 por inmunodetección con ECL con una sensibilidad de 2-5 pp; d) Un sandwich ELISA R5basado en el empleo de un único anticuerpo monoclonal R5 que permite la detección de gluten de trigo,cebada y centeno en alimentos con un límite de detección de 1.5 ppm de gluten; e) Un nuevo sistemavisual inmunocromatográfico de tiras, rápido, sencillo que permite detectar niveles de 0.5 ppm glutenen tan solo 5 minutos y f) Un procedimiento cuantitativo de extracción de gluten denominado “cocktail”de gran eficacia diseñado especialmente para alimentos “sin gluten” procesados a altas temperaturas.El sistema permite obtener rendimientos del 100 % de gluten, en alimentos procesados a altastemperaturas y no procesados por calor, en contraste con los bajos rendimientos del 10-30 % delsistema convencional de extracción con etanol/agua. Además el “cocktail” es compatible con otrastécnicas complementarias de análisis de gluten: ELISA, Western y Espectrometría de Masas MALDI-TOF.



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El conjunto de estas técnicas complementarias constituyen hoy en día una de las herramientas másavanzadas en sensibilidad y selectividad para la caracterización y cuantificación del gluten en alimentoselaborados con trigo, cebada, centeno y avena y que están permitiendo controlar de una manera másfiable la dieta de los enfermos celiacos. Una empresa española y otra alemana especializadas, seencargan de desarrollar un “prototipo”, es decir convertir este ELISA R5 de laboratorio a un kit listo paraser comercializado.

Recientmente se ha oficializado la Unidad de Detección de Gluten en el Centro Nacional deBiotecnología que lleva dando Servicio desde hace mas dos años a un total de 42 empresasnacionales e internacionales que producen y comercializan alimentos para celiacos y OrganismosOficialesEn tan solo dos años se han procesado unos 3500 alimentos .Actualmente está en marcha elproceso de implantación de un Sistema de Calidad ISO/17025/2000-12-05.

Hoy día el análisis de gluten en alimentos no es trivial ni rutinario, aún quedan muchas preguntas sincontestar cuyas respuestas al menos en los próximos cinco años tendrán que ser contestadas enlaboratorios muy especializados como el nuestro del CNB. A pesar de que la tecnología avanza esprevisible que serán necesarios al menos dos o tres técnicas complementarais -inmunológicas y noinmunológicas- sensibles y específicas para detectar el contenido del gluten en alimentos para celiacosy garantizar la salud de estos pacientes.

La falta de sistemas fiables de detección de gluten está impidiendo que en los países europeos noexistan normativas legales que definan y regulen niveles de gluten en alimentos para celíacos; que lasindustrias no puedan controlar con precisión contaminaciones de gluten en sus alimentos; que lospacientes celiacos estén consumiendo cantidades importantes de gluten en sus alimentos y que elCodex Alimentarius no pueda recomendar métodos oficiales por no disponer actualmente de sistemascapaces de detectar contaminaciones mínimas de gluten de trigo, de cebada, de centeno y de avena.



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AMINAS HETEROCÍCLICASEN ALIMENTOS COCINADOS.

Mª Teresa GalceranDepartament de Química Analítica. Facultat deQuímica. Universitat de Barcelona

IntroducciónDiversos estudios epidemiológicos han puesto de manifiesto que existe una estrecha relación entre el tipode vida y la incidencia del cáncer en los seres humanos [1,2].Así, más de un 30% de los cánceres,especialmente de pulmón se han asociado con el consumo de tabaco [3]. Sin embargo, es la dieta elfactor que contribuye en una mayor proporción al desarrollo de tumores y de hecho, entre un 35% y un45% de los cánceres se asocian a este factor. Hora bien, el efecto de la dieta varía en función del tipo dealimento, del modo de cocción, de su valor nutricional y de su composición. Por lo que hace referencia alos mutágenos presentes en los alimentos hay que indicar que pueden provenir de distintas fuentes; así,pueden ser de origen natural como por ejemplo, las micotoxinas, las hidracinas y algunos alcaloides yflavonoides o bien pueden encontrarse en los alimentos como resultado de una contaminación de losmismos como es el caso de los pesticidas, herbicidas o disolventes. Existe además, una terceracategoría de compuestos genotóxicos entre los que se pueden citar las nitrosaminas, las nitrosoamidas,los hidrocarburos aromáticos policíclicos y las aminas heterocíclicas y que son productos que se generandurante el procesado y cocción de los alimentos. Los compuestos pertenecientes a esta tercera categoríapresentan una característica especial que los diferencia de otros contaminantes alimentarios y que hayque tener en cuenta en la evaluación de la seguridad de los alimentos. Esta característica se refiere aque para minimizar el riesgo de ingesta de los mismos puede ser necesario modificar algunos de loshábitos culinarios de la población o bien los procedimientos de preparación industrial de algunosalimentos.

Las aminas heterocíclicas: formación e importanciaLos primeros compuestos cancerígenos que se detectaron en alimentos procesados térmicamente fueronlos hidrocarburos aromáticos policíclicos. Sin embargo, a finales de los años 70 Sugimura ycolaboradores [4] descubrieron que en determinadas condiciones, el humo procedente de la cocción dealimentos ricos en proteínas contenía cantidades apreciables de sustancias mutágenas. Estudiosposteriores pusieron de manifiesto que las partes más tostadas de carnes y pescados asadospresentaban un actividad mutágena notable debida a la presencia de unas substancias básicas.Actualmente se han identificado 23 de estas substancias, todos ellas pertenecientes al grupo genérico delas aminas heterocíclicas (HAs). Dependiendo del mecanismo de generación y de los precursores, lasHAs se pueden clasificar en dos grandes grupos, las carbolinas y los aminoimidazoazarenos. En laFigura 1 se muestran las estructuras de algunas de las aminas más importantes. Las carbolinas tambiénconocidas como aminas pirolíticas, se forman a temperaturas superiores a los 300ºC por pirólisis deaminoácidos o proteínas vía reacciones radicalarias. Estas aminas contienen en su estructura grupospiridoindol (Trp-P-1, Trp-P-2, A�C, MeA�C, harman, norharman) o piridoimidazol (Glu-P-1, Glu-P-2). Elsegundo gran grupo, los aminoimidazoazarenos (AIA), recibe el nombre genérico de aminas térmicas yaque se forman al cocinar alimentos ricos en proteínas, como la carne o el pescado, a temperaturasinferiores a los 300ºC. Todas ellas contienen en su estructura el grupo 2-aminoimidazo y una quinolina



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(IQ, MeIQ), una quinoxalina (MeIQx, DiMeIQx) o un anillo de piridina (PhIP, DMIP). En general, losimidoazoazarenos son compuestos algo más polares que las carbolinas, característica que se utiliza parala agrupación de las aminas heterocíclicas en dos familias. Desde el punto de vista de su actividadmutagénica, y por tanto de su potencial cancerígeno, se ha establecido, utilizando el test de Ames, quealgunas de las aminas presentan un índice de mutagenicidad más de 1000 veces superior al delbenzo(a)pireno lo que pone de manifiesto su elevada toxicidad potencial. De hecho, existen datos quedemuestran que estos compuestos son cancerígenos en ratones, ratas y primates en los que se handetectado tumores en diversos órganos como por ejemplo el hígado, los intestinos, el estómago, elpulmón, la piel y las glándulas mamarias [5].

Figura 1.- Estructuras de las aminas heterocíclicas más importantes

La formación de las aminas heterocíclicas durante el procesado industrial y/o culinario de los alimentoscárnicos puede estar influida por algunos factores composicionales como la creatina presente en el tejidomuscular, la grasa o el agua así como los azúcares y los aminoácidos. Así, diversos estudios han puestode manifiesto que la creatina es necesaria para la formación de los aminoimidazoazarenos y que existeuna relación directa entre la cantidad de aminoacidos o péptidos de cadena corta y la actividadmutagénica resultante. En cuanto a los azúcares, se ha demostrado que su presencia es necesaria parala formación de las aminas aunque algunos autores han puesto de manifiesto que la adición de glucosa olactosa a la carne inhibe en parte la formación de aminas y en consecuencia, disminuye la actividadmutagénica generada por la cocción. En la Tabla 1 se indican los precursores de algunas de las aminas

Aminoimidazoazaarenos (AIAs)

MeIQ

NN

N

NH2

CH3

CH3IQ

N

CH3

NH2N

N

4,8-DiMeIQx

C

3

NHN

NN

N

2

CH3H3

CHMeIQx

C

NH

3

NNN

N

2

CHH3

7,8-DiMeIQx

NHN

NN

N

2

C HC H3

C H3TriMeIQx

3

33

C

C

NH

3

NNN

N

2

CHH3

CHH

PhIP N

N

N

CH3

N H 2 N

N

N

CH3

N H 2

DMIP

Carbolinas

Trp-P-2H

CH

N

N N H2

3

Trp-P-13H

H2

N

N N

CH3

CH

MeAααC

H3

H2

C

NNH

N

NorharmanH

NN

Harman3

NNHC H

Glu-P-13C H

N

N

NNH2

Glu-P-2N

NNNH2

AααCH

NN NH2



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heterocíclicas más frecuentemente estudiadas. El agua y los lípidos que contienen los alimentos pareceque también tienen importancia en la generación de compuestos mutagénicos dado que durante elproceso de cocción los precursores solubles en agua migran junto con ésta a la superficie de losalimentos donde son expuestos a temperaturas relativamente altas que favorecen la reacción deformación de dichos compuestos. Esto explica que el nivel de actividad mutagénica de la superficie de lacarne frita sea superior a la de la zona central, donde la temperatura es normalmente más baja. El papeldesempeñado por los lípidos no está tan claro dado que algunos estudios sugieren que las grasaspueden hacer aumentar la formación de las aminas heterocíclicas al favorecer la transmisión del calormientras que otros indican que la posible dilución de los precursores en las grasas puede hacer disminuirla producción de estos compuestos. Los antioxidantes tanto naturales como sintéticos, como por ejemploel butilhidroxianisol, parece que hacen disminuir la actividad mutagénica de la carne frita.

TABLA 1.- PRINCIPALES PRECURSORES DE LA AMINASHETEROCÍCLICAS

Acrónimo PrecursoresIQ creatina, glicina, fenilalanina, serina, prolina,

fructosa, glucosaMeIQ creatina, lanina, fructosaMeIQx creatina, glicina, alanina, treonina, lisina, fructosa,

glucosa, ribosa4,8-DiMeIQx creatina, alanina, treosina, lisina, fructosa, glucosa,

ribosa7,8-DiMeIQx creatina, glicina, glucosaPhIP creatina, fenilalanina, glucosaTrp-P-1 triptófanoTrp-P-2 triptófanoGlu-P-1 ácido glutámicoGlu-P-2 ácido glutámicoA�C globulina de semillas de sojaMeA�C globulina de semillas de soja

Diversos estudios llevados a cabo con modelos fisico-químicos han puesto de manifiesto que la creatinay los productos de la reacción de Maillard, originados a partir de la glucosa y algunos aminoácidos tienenun papel importante en la formación de los aminoimidazoazarenos. En la Figura 2 se muestra el procesode formación de estos compuestos propuesto por Jägerstad [6] donde se sugiere que la parteaminoimidazólica de la amina es aportada por la creatinina originada por ciclación de la creatina mientrasque el resto de la molécula proviene de la condensación aldólica de una piridina o una piracina con unaldehído, ambos generados a partir de la degradación de Strecker de una hexosa y un aminoácido.

Además de los factores composicionales, la aparición de estos contaminantes en el tratamiento térmicode los alimentos proteicos está influida por otros factores como por ejemplo el material en el que se llevaa cabo el tratamiento, el tiempo, la temperatura y el tipo de cocción. Se ha observado que las aminasheterocíclicas se empiezan a formar a los 100ºC y que la actividad mutagénica aumenta con latemperatura hasta los 170oC - 200ºC. Así en general, los tipos de cocción que implican temperaturasalrededor de los 100ºC como hervir en agua, hacer al vapor o estofar generan pocos agentesmutagénicos. Sin embargo, los tratamientos térmicos que implican un calentamiento mediante procesosconductivos como freír o asar conducen a un aumento de la actividad mutagénica.



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Figura 2.- Formación de los aminoimidazoazarenos (AIA)

+N

ZY

X CH3piridina o pirazina

C RO

H

aldehído

+

N

Z NN

Y

X

NH2

CH3

R

aminoimidazoazaareno

C 6 H12 O 6

Degradación de Strecker

hexosa aminoácido

R

NH 3O

-O

+ HOOC NH N

CH3

NH2

creatina

- H 2O

NN

CH 3

N H 2

Ocreatinina

R, X e Y pueden ser H o CH 3

Z puede ser CH o N



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Métodos de determinación de las aminas heterocíclicasPara evaluar el riesgo que supone la presencia de aminas heterocíclicas en los alimentos esimprescindible disponer de metodologías analíticas capaces de identificar y determinar estos compuestosa niveles de concentración muy bajos, del orden de los ppb. Pero no es suficiente que la metodologíaanalítica utilizada sea sensible, también debe ser lo más selectiva posible ya que los alimentos contienenuna elevada cantidad de compuestos interferentes. Además, la complejidad de las muestras requierefrecuentemente la utilización de etapas de preconcentración y purificación laboriosas que hacenaumentar el tiempo de análisis y disminuir la reproducibilidad de los resultados. Por ello, es necesarioestablecer métodos de análisis que además de ser selectivos y sensibles, sean rápidos, robustos eindependientes de la matriz de la muestra.

Las estrategias para conseguir una buena preconcentración de las aminas heterocíclicas y una adecuadalimpieza de la muestra han sido ampliamente estudiadas en los últimos años [7] y el resultado ha sido elestablecimiento de complejas metodologías analíticas que incluyen varias etapas generales. En laprimera de ellas se procede a una homogeneización y dispersión de la muestra utilizando disolventesorgánicos o bien disoluciones acuosas ácidas, básicas o neutras. El siguiente paso consiste en laseparación de las proteinas mediante centrifugación, filtración o adsorción y a continuación, las aminasheterocíclicas se extraen con disolventes orgánicos y el extracto se somete a una limpieza másexhaustiva utilizando varias etapas de partición ácido-base o bien sorbentes suficientemente específicos,como por ejemplo adsorbentes poliméricos, resinas de intercambio iónico, fases de otadecilsilano sobresílice, inmunoadsorbentes y más recientemente polímeros de huella molecular (imprinted polymers).Finalmente, se debe concentrar el extracto a fin de conseguir un nivel de concentración de los analitosadecuado a la técnica de determinación a utilizar.

De todos los métodos de tratamiento de muestra propuestos en la bibliografía, el de más ampliaaceptación es el que propuso Gian Gross [8] el año 1990 y que utiliza una serie de columnas en tándemque permiten llevar a cabo las distintas etapas del proceso de tratamiento de la muestra con una ciertarapidez y seguridad. En la primera columna se coloca la muestra que se ha dispersado en hidróxido desodio y mezclado con tierra de diatomeas. Al eluir con diclorometano los analítos quedan retenidos enuna segunda columna que contiene propilsulfonato sódico (PRS). Posteriormente se activa elintercambior iónico, se conecta la columna con una de octadecilsilano (C18), y se eluyen las aminasheterocíclicas con acetato de amonio. En el extracto obtenido se encuentran los aminoimidazoazarenos.En la bibliografía se encuentran numerosas variantes de este método de entre las cuales la más utilizadaes la propuesta por G. Gross y A. Grüter en 1992 [9] que ha sido modificada por nuestro grupo de trabajo[10] y que es la que se indica en la Figura 3. En este método se recogen los lavados procedentes de lacolumna de PRS y se procede a su tratamiento en una columna de C18 lo que permite recoger la fraccióndenominada de las aminas apolares que contiene las carbolinas. Así, además de las ventajas aportadaspor el tándem original, este método permite el análisis de las dos familias de aminas heterocíclicas.

Otra variante introducida por nuestro grupo de investigación en el método original consiste en laactivación del intercambior iónico previamente a la retención de los analitos [11], de manera que sepreconcentran todas las aminas heterocíclicas en una única fracción. Esta propuesta supone unareducción tanto de material utilizado como del tiempo de análisis aunque hay que señalar que el extractoes menos limpio que el obtenido utilizando el procedimiento comentado previamente. Algunos autores[12] recomiendan utilizar una etapa adicional de clean-up con resinas de intercambio iónico que aunqueconsigue una mayor limpieza de los extractos también provoca un aumento del tiempo de análisis y unadisminución en las recuperaciones ya de por sí bastante bajas, entre el 40 y el 100% dependiendo delcompuesto y del procedimiento.



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Figura 3.- Esquema del procedimiento de clean-up.

Extracto de carne12 ml NaOH 1 M

Extracción con Extrelut-20Elución con 75 ml DCM

Extracción con PRS , 500 mg

Preconc. con C18, 100 mgLavado con 5 ml H

2O

Elución: 0,8 ml MeOH:NH3

(9:1)

Cambio de disolvente,50µl MeOH

HPLCAminas Apolares

1ª elución: a) 6 ml HCl 0,01 M

b) 15 ml MeOH:HCl 0,1 M(60:40)

c) 2 ml H2O

2ª elución:20 ml AcONH

4 0,5 M

pH=8

Neutr. con 500µl NH3

Adic. 25 ml H 2O

Preconc. con C18, 500 mgLavado con 2 ml H

2O

Elución: 1,4 ml MeOH:NH3

(9:1)

Cambio de disolvente,50µl MeOH

HPLCAminas Polares



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En cuanto a las técnicas utilizadas para el análisis de los extractos purificados, es de destacar el uso dela cromatografía de líquidos (LC) con detección espectrofotométrica (UV), fluorimétrica o electroquímica ymás recientemente su acoplamiento a la espectrometría de masas [13]. De todos estos sistemas dedetección el que se ha utilizado tradicionalmente es la espectrofotometría UV con instrumentos de seriesde diodos que permiten obtener información de los compuestos analizados [14]. Sin embargo, laselectividad y sensibilidad de los espectrofotómetros es baja y por esta razón con frecuencia, se utilizansimultáneamente con un detector fluorimétrico que proporciona una mayor selectividad y sensibilidadpara las aminas fluorescentes que son algunas carbolinas (Glu-P-1, Glu-P-2, Trp-P-1, Trp-P-2) y la PhIP[15]. Dado que las aminas heterocíclicas pueden ser fácilmente oxidadas, la deteccion electroquímica estambién una buena opción para la determinación de estos compuestos [16] aunque hay que señalar quecon este tipo de detección no se puede obtener fácilmente información adicional que ayude a laidentificación. Sin embargo, la sensibilidad es elevada como puede observarse en la tabla 2 donde sedan los límites de detección obtenidos con un detector amperométrico y uno espectrofotométrico (UV).

Tabla 2 - Límites de detección obtenidos con distintos detectores (pginyectados).

Compuesto LC-EC LC-UV LC-MS (ESI-IT)DMIP 16 1300 67IQ 40 1400 22MeIQx 44 200 9MeIQ 65 1300 84,8-DiMeIQx 41 200 5Trp-P-2 5 200 7Trp-P-1 54 200 4PhIP 11 1500 13Aαα C 22 800 27MeAαα C 33 1000 15

Durante los últimos años y a raíz del desarrollo de las técnicas de ionización a presión atmosférica (API),el acoplamiento de la cromatografía de líquidos a la espectrometría de masas (LC-MS) ha pasado a serla técnica más recomendada para la determinación de aminas heterocíclicas en alimentos [17,18]. Laventaja más importante del acoplamiento LC-MS es que permite la identificación inequívoca de losanalítos a partir del espectro de masas pero es que además, los límites de detección son muy buenos ysimilares o incluso mejores que los que pueden obtenerse por ejemplo con detección electroquímicacomo puede observarse en los valores recogidos el la tabla 2 que se han obtenido utilizando una fuentede ionización de electrospray y un ion-trap como analizador. Aunque la espectrometría de masas es unatécnica de elevada selectividad, cuando las concentraciones son muy bajas y las muestras son complejaspuede resultar difícil cuantificar los analítos y en estos casos, resulta ventajoso trabajar conespectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS) aunque este modo de trabajo requiere la utilización deinstrumentos más complejos que los espectrómetros de masas convencionales de un único cuadrupolo.

Niveles de aminas heterocíclicas en alimentos cocinadosLas aminas heterocíclicas se han detectado en carnes de distinto origen (bovino, ovino, porcino y aves decorral) y en pescados fritos, a la plancha o a la parrilla y procedentes tanto de restaurantes como decasas particulares así como en productos precocinados, en extractos de carne, en aromatizantescomerciales y en los residuos que quedan en las sartenes o las planchas después de la cocción.También se ha descrito su presencia en muestras medioambientales y en algunas bebidas alcohólicascomo el vino o la cerveza aunque lo más frecuente es encontrarlas en alimentos proteicos que han sido



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sometidos a tratamientos térmicos a elevadas temperaturas. En la Tabla 3 se dan a modo de ejemplo, losintervalos de concentración de las aminas heterocíclicas que con más frecuencia se encuentran enalgunos tipos de alimentos, carnes y pescado, sometidos a diferentes procedimientos de cocción [19,20]. Aunque los niveles de concentración son muy variados, oscilan entre los 0.1 y los 40 ng/g, es deinterés señalar que los valores más elevados corresponden siempre a alimentos tratados a temperaturasaltas y en algunos de estos casos, las concentraciones, especialmente para la PhIP, pueden alcanzar los400 ng/g. En general, las cantidades de aminas producidas aumentan con la temperatura y el tiempo y seha demostrado que para algunos compuestos, por ejemplo la PhIP, su formción está favorecida atemperaturas elevadas. También es interesante remarcar que las temperaturas relativamente bajas y lostiempos de cocción relativamente largos, favorecen la presencia de las aminas en los residuos de lasartén lo que es explicable por el transporte de los precursores de las aminas desde la carne a la sarténlo que produce como consecuencia una disminución de estos compuestos en la superficie de losalimentos y un aumento en los residuos. Algunos estudios recientes indican que la concentración deestos compuestos en la superficie de la carne puede disminuir si se cocina a temperatura relativamentebaja y girando con frecuencia la carne.

Uno de los problemas a remarcar en relación con los datos de la bibliografía es que en la mayor parte delos trabajos en los que se indican los niveles de estos compuestos en alimentos no se describe conexactitud el procedimiento de cocción utilizado y además, en algunos casos sobre todo en los trabajosmás antiguos, la temperatura se ha aumentado a fin de favorecer la formación de las aminas y asípoderlas detectar. Cabe destacar también que los métodos de análisis utilizados por los laboratorios quegeneran los datos pueden ser distintos y con frecuencia no han sido validados. Por ello, los valores de labibliografía son difícilmente comparables entre sí lo que lleva a pensar que pueden resultar pocorepresentativos de la cantidad real de aminas heterocíclicas que contienen los alimentos y que por tanto,puede afectar a la población.

Tabla 3.- Contenido (ng/g) de varias HAs en diferentes muestras de alimentos cocinados.Muestra IQ MeIQx 4,8-DiMeIQx PhIP

Frita n.d.-1.9 n.d.-12.3 n.d.-3.9 n.d.-67.5A la plancha n.d-0.2 n.d.-6.0 n.d.-1.2 n.d.-290a la parrilla n.d.-1.6 n.d.-4.4 n.d.-2.7 n.d.-38

Ternera

Extracto n.d.-15 n.d.-20 n.d.-4.0 n.d.-10Frito n.d. n.d.-3.0 n.d.-2.0 n.d.-70A la plancha n.d. n.d.-6.1 n.d.-4.0 n.d.-315

Pollo

a la parrilla n.d. n.d.-9.0 n.d.-3.1 n.d.-390Frito n.d.-0.1 n.d.-4.6 n.d.-3.3 n.d.-13.4CerdoA la plancha n.d. n.d.-0.6 n.d.-0.2 n.d-6.6Frito n.d. n.d.-0.6 n.d.-0.6 n.d.-2.3CorderoA la plancha n.d. n.d.-1.6 n.d.-0.7 n.d.-11Frito n.d.-0.2 n.d.-6.4 n.d.-0.1 n.d.-6.4PescadoA la plancha n.d.-1.0 n.d.-4.6 n.d.-0.1 n.d.-51

n.d.: no detectado

En España no existen estudios sobre la concentración de estos compuestos en los alimentos y en estecampo incide el trabajo que estamos llevando a cabo en nuestro grupo de trabajo que pretendeestablecer y validar metodología analítica para la determinación de las aminas heterocíclicas enalimentos. Además, también se pretende llevar a cabo una estimación de la ingesta de aminasheterocíclicas basada en encuestas sobre los platos de carne y pescado más frecuentementeconsumidos por la población y en el análisis de muestras de alimentos cocinados de modo tradicional ycon distintos grados de cocción tanto en domicilios particulares como en restaurantes.



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Bibliografía

[1] R. Doll, R. Peto, The Causes of Cancer, Oxford Medical Publications. Oxford University Press,Oxford (1981) 1226-1235.

[2] G. M. Williams, Nutr. International 1 (1985) 49. [3]J. H. Weisburger, Amer. J. Clin. Nutr. 71 (2000) 1710s.

[4] M. Nagao, M. Honda, Y. Seino, T. Yahagi, T. Sugimura, Cancer Lett. 2 (1977) 221. [5] B. C. Pence, C. L. Shen, D. M. Dunn, M. Landers, M. Purewal, S. San Francisco, Z. Lebensm.

Unters. Forsch. A 207 (1998) 455.[6] M. Jägerstad, A.Laser Reuterswärd, R. Öste, R. Dahlqvist, S. Grivas, K. Olsson, T. Nyhammar,

“The Maillard Reaction in Foods and Nutrition”, eds. G. Waller, M. Feather, ACS Series, 215 (1983)507-519, Washington D.C.

[7] F. Toribio, L. Puignou, M. T. Galceran, J. Chromatogr. B 747 (2000) 171.[8] G. Gross, Carcinogenesis 11 (1990) 1597.[9] G. Gross, Grüter, J. Chromatogr. 592 (1992) 271.

[10] M. T. Galceran, P. Pais, L. Puignou, J. Chromatogr. A 719 (1996) 203.[11] F. Toribio, L. Puignou, M. T. Galceran, J. Chromatogr. A 836 (1999) 223.[12] G. A. Perfetti, J. AOAC Int. 79 (1996) 813.[13] P. Pais, M. G. Knize, J. Chromatogr. B 747 (2000) 139.[14] R. Sinha, N. Rothman, C. P. Salmon, M. G. Knize, E. D. Brown, C. A. Swanson, D. Rhodes, S.Rossi, J. S. Felton, O. A. Levander, Food Chem. Toxicol. 36 (1998) 279.[15] P. Pais, C. P. Salmon, M. G. Knize, J. S. Felton, J. Agr. Food Chem. 47 (1999) 1098.[16] C. Krach, G. Sontag, Anal. Chim. Acta 417 (2000) 77.[17] P. Pais, E. Moyano, L. Puignou, M. T. Galceran, J. Chromatogr. A 775 (1997) 125.[18] F. Toribio, E. Moyano, L. Puignou, M. T. Galceran, J. Chromatogr. A 869 (2000) 307.[19] K. Skog, M. A. E. Johansson, M. I. Jägerstad, Food Chem. Toxicol. 36 (1998) 879.[20] M. G. Knize, C. P. Salmon, E. C. Hopmans, J. S. Felton, J. Chromatogr. A 763 (1997) 179.



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DESCRIPCIÓN Y COMPOSICIÓN NUTRICIONAL DE LA CERVEZA.LA CERVEZA EN LA DIETA MEDITERRÁNEA

José V. Carbonell TalónInstituto de Agroquímica y Tecnología deAlimentos (CSIC)

Antecedentes

La cerveza es una bebida natural obtenida por fermentación alcohólica de un extracto acuoso de cebadamalteada. Las materias primas necesarias para la fabricación de cerveza son sólo cuatro - malta decebada, agua, levadura y lúpulo -, aunque la mayoría de las cervezas comerciales utilizan, además, otrafuente de hidratos de carbono (habitualmente un cereal no malteado), un antioxidante, un estabilizante deespuma, y un colorante, que permite intensificar y uniformizar el color del producto final. El proceso defabricación de la cerveza se basa esencialmente en el malteado controlado del grano de cebada parapermitir la posterior extracción acuosa de un mosto azucarado; este mosto, al que se le adiciona ellúpulo, se somete a un proceso de fermentación alcohólica con la levadura cervecera, y finalmente seacondiciona para su envasado y expedición.

La cerveza procede de la zona de Mesopotamia, donde se han encontrado referencias arqueológicas deque ya se consumía esta bebida hace 6000 años. De allí pasó a Egipto, país en el que se producía enverdaderas fábricas y era considerada como un alimento básico, pero también se utilizaba entratamientos terapéuticos y en ofrendas a dioses y difuntos. De Egipto se extendió a Europa, dondeespecialmente los pueblos celtas, germanos y galos hicieron de la elaboración de la cerveza unaactividad doméstica cotidiana. A España, país de profunda tradición vinícola, la cerveza llegórelativamente tarde, probablemente en el siglo XVI con ocasión de la llegada de Carlos I desde Gantepara acceder al trono español.

Valor nutritivo.

Al discutir los aspectos del valor nutritivo de un alimento debe considerarse éste como un integrante másen el conjunto de la dieta que, si sigue el principio de una alimentación sana, debe ser lo suficientementevariada y equilibrada para aportar todos los principios nutritivos necesarios para cubrir las necesidadesmetabólicas del organismo humano. La cerveza aporta fundamentalmente a la dieta calorías, vitaminasdel grupo B y elementos minerales.

El valor calórico de una cerveza común se debe a su contenido en alcohol etílico (7 Kcal/g), y a suextracto seco residual, constituido fundamentalmente por maltodextrinas (4 Kcal/g) procedentes de lahidrólisis del almidón y que la levadura no pudo metabolizar. Una cerveza de 5º aportaríaaproximadamente 450 Kcal/L, de las que dos terceras partes corresponden al alcohol contenido y el restoa las maltodextrinas. La ingesta de un litro diario de cerveza aportaría un 17% de las necesidadesenergéticas diarias de un hombre y el 22% en el caso de la mujer. La cerveza sin alcohol tieneobviamente un valor calórico mucho más bajo, del orden de 140 Kcal/L.

En lo referente a vitaminas del grupo B y sustancias minerales, la ingesta de un litro de cerveza, con o sinalcohol, aportaría los siguientes porcentajes de los requerimientos mínimos diarios:

Tiamina 1-40 %



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Riboflavina 19-63 %

Acido pantoténico 25 %Niacina 27-83 %

Silicio 100 %Magnesio 50 %Fósforo 40 %Potasio 20 %

Es particularmente relevante y novedoso el caso del silicio. La cerveza es, junto con los plátanos, laprincipal fuente de silicio en nuestra dieta, y el silicio juega un papel fundamental en la formación ymantenimiento del tejido óseo.

Propiedades funcionales.

Los ingredientes de la cerveza con propiedades funcionales son, fundamentalmente, alcohol etílico,folatos, flavonoides, arabinoxilanos y (1-3),(1-4)-ß-D-glucanos.

El consumo ligero o moderado de alcohol etílico tiene efectos positivos para el organismo, siempre quese trate de individuos adultos y sanos. El consumo de alcohol reduce el nivel de colesterol unido a laslipoproteínas de baja densidad y aumenta el del asociado a las lipoproteínas de alta densidad, respecto alos valores que se dan en personas abstemias. Este aumento del colesterol “bueno” y descenso del“malo” reduce los riesgos de enfermedades y accidentes cardiovasculares, y retrasa la aparición de lamenopausia, lo que conlleva un menor riesgo de sufrir osteoporosis y enfermedades coronarias.

La cerveza es una fuente respetable de folatos, tanto por su concentración en estos ingredientes comopor el valor biológico del tipo de folatos que contiene. La deficiencia en la ingesta de estos compuestosda lugar a una síntesis defectuosa de ácidos nucleicos y proteínas, y es la causa más común de laanemia megaloblástica. Su deficiencia se manifiesta con mayor frecuencia en niños recién nacidos, comoresultado de una deficiencias en la alimentación adecuada de la madre durante la alimentación ylactancia, y da lugar a malformaciones en la médula espinal (espina bífida) y a retraso mental. Tambiénse ha relacionado la deficiencia de ácido fólico en la dieta con disfunciones cardiovasculares, y conmayor riesgo de padecer adenoma colorectal e infarto de miocardio. La ingesta de un litro diario decerveza, con o sin alcohol, aportaría un promedio del 15% del consumo recomendado para un adultonormal.

Los flavonoides comprenden un grupo de polifenoles que están presentes con cierta abundancia entejidos vegetales y que actúan modificando los sistemas enzimáticos implicados en el metabolismocelular. Esta actividad confiere a los flavonoides diversas propiedades farmacológicas, entre las que seincluyen efectos antiinflamatorios, antialérgicos, anticarcenogénicos y antiproliferación de célulascancerosas. Además ciertos flavonoides inhiben la oxidación de las lipoproteínas de baja densidad,reducen la tendencia a la agregación de plaquetas, y el riesgo de mortalidad por infarto de miocardio.Otros han demostrado su eficacia en la prevención y tratamiento de la osteoporosis. Un litro de cerveza,con o sin alcohol, puede aportar a la dieta diaria un 20% del consumo habitual de flavonoides. Estudiosrecientes han demostrado que estos ingredientes confieren a la cerveza una gran capacidad antioxidante,que puede prevenir distintas formas de envejecimiento celular.

Los hidratos de carbono no digeribles ((1-3),(1-4)-ß-D-glucanos y arabinoxilanos) forman parte de la fibrasoluble de la cerveza. Esta fibra es importante para la salud, pues evita el estreñimiento, disminuye laincidencia de cáncer de colon y de diverticulosis y rebaja la colesterolemia. La ingesta recomendada defibra dietética es de unos 30 g diarios de los que aproximadamente un tercio debe ser fibra soluble. Elcontenido en fibra soluble de las cervezas cambia mucho de unos tipos de cerveza a otros. Un litro diariode cerveza puede aportar entre un 4 y un 60% de la ingesta recomendable de fibra soluble..

La cerveza corriente es una bebida con muy bajo contenido en sodio y, por tanto, muy adecuada paraparticipar como componente de dietas hiposódicas. El contenido en sodio de la cerveza es similar al



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promedio del agua potable y 16 veces inferior al promedio de la leche de vaca. Además la relación depotasio a sodio es muy alta, lo que le confiere un fuerte efecto diurético. Estos valores hacen que laingestión de cerveza (con o sin alcohol, según el tipo de paciente) pueda y deba ser recomendada en laconfección de dietas hiposódicas.

Consumo de cerveza y dieta mediterránea

La cerveza se consume en España más como bebida refrescante que como bebida alcohólica. Elcorrecto aprovechamiento de sus propiedades nutritivas y funcionales se consigue cuando se consumecon moderación, de forma responsable (nunca antes de conducir o de manejar maquinaria peligrosa) yrepartida en varias tomas a lo largo del día, preferiblemente durante las comidas, pues la ingestasimultánea de alimentos sólidos ayuda a metabolizar más rápidamente el alcohol.

En España consumimos 71,8 litros de cerveza por habitante y año (aproximadamente estamos un 8% pordebajo de la media europea), de los cuales un 7% son cervezas sin alcohol. El porcentaje de la cervezasin alcohol sobre el consumo total de cerveza es el mayor que se da entre los países europeos, lo querefuerza su hábito de consumo en nuestro país como bebida refrescante. En relación a la media europeaconsumimos cervezas ligeras, estando la mayor parte del consumo centrada en cervezas de 4 a 5 gradosalcohólicos.

Se hace especial énfasis de que todas las propiedades positivas de la cerveza exigen su consumomoderado y responsable por parte de individuos adultos y sanos. En caso de un consumo excesivopredominarán sin duda los efectos negativos del alcohol. Debe evitarse el consumo de cerveza enmujeres embarazadas y madres lactantes. El efecto protector de la cerveza sobre la salud aumenta, engeneral, con la edad de los consumidores.

La mayoría de los estudios epidemiológicos consideran como consumo moderado una ingesta diaria de20 a 40 gramos de alcohol. Si sólo se bebe cerveza, este consumo equivale a 0,5-1 litros de cerveza de4,5º. No obstante el carácter preventivo del alcohol de aprovecha al máximo con ingestas diarias de 10 a20 gramos.



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SUBSTANCIAS CON ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE DE LA CERVEZA:CONTRIBUCIÓN DE LA FRACCIÓN FENÓLICA

González-Sanjosé, M.L.Departamento de Biotecnología y Ciencia de losAlimentos. Universidad de Burgos.

EL ESTRÉS OXIDATIVO EN LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS

El oxígeno está asociado a las condiciones de vida aeróbica representando la fuerza motriz para elmantenimiento del metabolismo y viabilidad celular. Sin embargo, al mismo tiempo entraña un peligropotencial debido a su participación en la formación de intermediarios parcialmente reducidos y dotadosde una alta reactividad, conocidos como especies oxigénicas reactivas (ROS), las cuales sonpotencialmente toxicas para los organismos aeróbicos. Adaptativamente, las células han desarrolladonumerosos mecanismos de defensa, mecanismos antioxidantes, de distinta índole entre los que seencuentran las estrategias enzimáticas y las de interacción molecular.

La primera defensa de las células frente a la agresión por radicales libres radica principalmente en laacción de tres enzimas, la superóxido dismutasa, la catalasa y la glutatión peroxidasa,, es por ello queestos sistemas enzimáticos suelen usarse como testigos en los ensayos biológicos de estrés oxidativo.Por otra parte, la respuesta antioxidantes de naturaleza no enzimática agrupa diversos tipos demoléculas capaces de rendir complejos estables o de menor reactividad, entre ellas se encuentran tiolesintracelulares como glutatión (GSH), o sustancias ligadas a la dieta como la vitamina E (tocoferoles), lavitamina A (carotenos) , la vitamina C (ac. ascórbico), y los flavonoides.

A pesar de la defensa o mecanismos antioxidantes todo parece indicar que las especies oxigénicas segeneran y esto ocurre sobre todo en ambientes/ocasiones en que estos sistemas defensivos no soncapaces de actuar satisfactoriamente. Es entonces cuando se espera que los sistemas de reparaciónconsigan rectificar las alteraciones oxidativas inducidas. Entre los sistemas reparadores destacan lasenzimas que catalizan la reducción de grupos –SH oxidados en proteínas por la acción de reductasasdisulfuro en el interior de las células, así como las proteasas, las fosfolipasas, el sistema BER (dondeintervienen un grupo de enzimas como glicosilasas, endonucleasas AP y polimerasas), entre otros. Porotra parte, es evidente que la presencia de substancias antioxidantes, es indispensable para corregir eldaño oxidativo y mantener las funciones metabólicas y homeostáticas adecuadas de los organismosaeróbicos, y que ellos permiten mantener bajos los niveles de prooxidantes. Una forma de aumentar losniveles de antioxidantes es mediante el consumo de alimentos o bebidas con un contenido rico en ellos.

Los polifenoles son un amplio grupo de compuestos presentes de forma extensiva en la naturaleza, ydesde el punto de vista del estrés oxidativo resultan de gran interés ya que su estructura química lesconfiere en general potentes capacidades antioxidantes. Estos compuestos abundan en los alimentosvegetales, especialmente en frutos rojos, y también en los productos derivados como té, vino y cerveza..

Los Flavonoides son un grupo o familia de compuestos fenólicos que en los últimos años a cobrado unaimportancia significativa debido a que es el grupo probablemente más activo o con mayor capacidadantioxidante. Se calcula que en la dieta mediterránea su ingesta oscila entre 20 y 80 mg/día. Son en



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muchos casos los polifenoles mayoritarios presentes en los alimentos y bebidas. Estructuralmente secaracterizan por estar formado por dos bencénicos unidos entre sí por un heterociclo oxigenado. Sediferencian unos de otros por el número y posición de los grupos hidroxilos, así como por el grado deoxidación. En general se se encuentran normalmente como glícosidos, lo que les hace más estables.Además de su acción como antioxidantes, los flavonoides ejercen numerosos efectos bioquímicos,aparentemente beneficiosos. Poseen actividad antiinflamatoria, antialérgica, antitrombótica,antimicrobiana y antineoplásica. Sin embargo su acción in vivo depende de la biodisponibilidad.

LA ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE Y LOS FENOLES DE LA CERVEZA

Durante años en el ámbito de los alimentos se ha definido a los agentes “antioxidantes” como aquellassustancias que en bajas cantidades actúan previniendo o retardando la oxidación de materialesfácilmente oxidables tales como las grasas. Basados en esta capacidad se han desarrollado distintosmétodos de evaluación de la que se denomina actividad antioxidante global, generalmente basados en laevaluación de la capacidad de captura de radicales libres ó en la evaluación de su capacidad reductora,constituyendo el grupo de “métodos químicos”. Estos métodos aportan información muy diversa a la queaportan aquellos basados en medidas biológicas o metabólicas que determinan ó evalúan capacidadesantioxidantes específicas. La información que aportan ambos métodos es complementaria. De hecho, losmétodos “químicos” permiten, en general, obtener buenas correlaciones entre la actividad antioxidante yla vida media de los productos, pero sólo permiten ligeras aproximaciones a sus efectos protectores de lasalud, que son evaluados por los métodos biológicos.

Las sustancias con actividad antioxidante presentes en la cerveza provienen esencialmente de lasmaterias primas empleadas en su elaboración, estando ya presentes en aquellas u obteniéndose pormodificación y transformación de sus constituyentes. Entre estas sustancias destacan los polifenoles, queprovienen esencialmente de la cáscara de la cebada malteada y del lúpulo. Son principalmente ácidosfenólicos como el ferúlico, gálico o siríngico; flavonoides de tres tipos, los flavanos como la familia de lascatequinas, los antocianos entre los que están la pelargonidina y la malvidina (estos últimos presentesespecialmente en cervezas elaboradas con frutas rojas) y derivados asociados como las calconas; o losflavonoles como la quercetina o el kaempferol. También aparecen compuestos más complejos como lostaninos siendo los más importantes las proantocianidinas de diverso grado de polimerización.

Los compuestos fenólicos juegan un importante papel en las características sensoriales de la cerveza,así contribuyen a su sabor, astringencia, color y aroma, además de ser responsables, al menosparcialmente de la turbidez de las mismas.

El contenido final de compuestos fenólicos en una cerveza no depende exclusivamente de las materiasprimas empleadas en su elaboración, sino que las prácticas de elaboración también inducen importantescambios en la composición fenólica de las cervezas. Así, los contenidos de compuestos fenólicosdescritos en la bibliografía varían notablemente de unos artículos a otros, oscilando entre 50 y 350 mg/L.En general, se ha encontrado que las proantocianidinas de diverso grado de polimerización suelen ser loscompuestos fenólicos predominantes.

Teniendo en cuenta todo lo expuesto, se evaluó la actividad antioxidante de la cerveza, y se intentóestablecer correlaciones de ésta con su composición fenólica. Para ello se llevaron a cabo evaluacionesde la actividad antioxidante global de la cerveza tal cual y de fracciones aisladas de la misma, así comoensayos biológicos para determinar la capacidad protectora ante el estrés oxidativo de algunos de suscomponentes. Se seleccionó la adriamicina como agente inductor del mismos. La adriamicina es unantibiótico quinónico que clínicamente se usa como un potente agente neoplásico que tiene actividadterapéutica ante una gran variedad de cánceres humanos, especialmente se ha utilizado en el cáncer demama y en las leucemias. Se estudiaron cervezas de distintos tipos: rubias, negras ó tostadas, cervezas“sin” y especiales (de frutas y trigo).

Los resultados encontrados pueden resumirse del siguiente modo:



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n La actividad antioxidante global de las cervezas analizadas oscila entre los valores mínimos ymáximos de 2 y 56 µg CEAC, o entre 20 y 190 µg TEAC. Estos rangos fueron similares en loscuatro grupos ó tipos de cervezas estudiados, y permiten afirmar que la actividad antioxidante dela cerveza es similar a la de otras bebidas como el vino ó e té. Una parte importante de la AAO delas cervezas esta asociada a compuestos de naturaleza polimérica.

n Se han detectado los compuestos: ácidos p-cumárico, ferúlico, gálico, siríngico, y vainillínico, yocasionalmente el ácido p-hidroxibenzoico; derivados flavan-3ol, monómeros y oligómeros dehasta al menos cuatro unidades: siempre catequina y epicateuina, dímeros a niveles traza, algúntrímero, y un pico que por su espectro y peso molecular puede pertenecer a esta familia, pero queaún no se ha identificado. Los contenidos de estos compuestos en cada cerveza fueron muyvariables, encontrándose una gran variabilidad de composición dentro de cada grupo decervezas, que a su vez se traduce en que no hay una diferencia clara en la composición fenólicapormenorizada por grupos de cervezas.

Las proantocianidinas son los fenoles mayoritarios y en principio la familia fenólica que más contribuye ala actividad antioxidante global. Analizada la existencia de posibles correlaciones lineales simples entre lacomposición fenólica pormenorizada y la AAO de la cerveza, se encontró que la suma de los contenidosde compuestos fenólicos individualizados evaluados estaba correlacionada para una probabilidad del95% con la AAO global.

La actividad antioxidante global de las cervezas es independiente del tipo de cerveza. Es decir, tanto enla gama de cervezas rubias, como negras, como en las sin alcohol, se encuentran cervezas con valoresde AAO muy variables, y no se ha detectado que predominen las cervezas de valores de actividad másaltos en un grupo concreto.

Los resultados de los ensayos biológios pueden resumirse en:

n se puede decir que los extractos de cerveza utilizados (F3) aumentan la viabilidad celular(LDH), disminuyen la peroxidación lipídica (TBARS), aumentan los niveles de ATP, reducen laformación de grupos carbonilo, y finalmente aumentan o mantienen los niveles de GSH.Todos estos parámetros ponen de manifiesto el poder antioxidante que presenta la F3, y portanto protector, ante el estrés oxidativo inducido por el antibiótico antitumoral adriamicina.

Los diversos tipos de cerveza estudiados presentaron efectos similares, tal y como se esperabaatendiendo a la similitud de composición fenólica de las F3 .

El presente trabajo ha sido desarrollado bajo la financiación del Centro Cerveza y Salud(Cerveceros de España), y en su desarrollo han participado las siguientes personas :

Mª Luisa González Sanjosé, Pilar Muñiz; Silvia Pérez Magariño, y Mª Dolores Rivero, del Departamento de Biotecnología y Cienciade los Alimentos de la Universidad de Burgos; y Victoria Valls-Bellés.; Mª Carmen Torres; Laura Boix, y Pilar Codoñer-Franch del

Departamento de Pediatría Ginecología y Obstetricia, de la Universidad de Valencia.

CONSUMO DE CERVEZA Y SALUD DE LA POBLACIÓN. CONCLUSIONES DE UN META-ANÁLISISREALIZADO SOBRE ARTÍCULOS RELEVANTES PUBLICADOS HASTA MAYO DE 2000(*)

Villarino Marín A (1), Martínez Alvarez JR (2), PosadaMoreno P. (1), Ortuño Soriano I (1), Múñoz Múñoz E(1)



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(1) Escuela Universitaria de Enfermería, fisioterapiay podología. Universidad Complutense de Madrid.España.(2) Sociedad Española de Dietética y Ciencias de laAlimentación. Madrid. España.

IntroducciónLos trabajos científicos y las investigaciones cuyo fin ha sido la búsqueda de posibles relaciones entre lasalud de la población y el consumo de bebidas alcohólicas en general son antiguos. En España, la medianacional de consumo de esta bebida se sitúa entre los 148.2 ml y los 188.4 ml diarios per capita queequivaldrían a 5.9 g y 7.5 g de alcohol suponiendo un contenido medio en alcohol del 5 % en volumen.Eso significa que no cabe, al menos estadísticamente, considerar a la cerveza como una fuentedestacable de alcohol en la alimentación española.

En efecto, si consideramos que ingerir diariamente una cantidad de alcohol de hasta 35 g (según algunosautores) no representa ningún peligro para la salud, entonces esto significa que la ingestión media decerveza en España no proporciona más alla del 17% al 21% de estos 35 g de alcohol recomendadoscomo cifra máxima, Obviamente, consumos individuales exagerados pueden romper esta consideraciónconvirtiendo a esta bebida en un peligro para la salud de los inmoderados.

Meta-análisis. Objetivos del estudio

n Realizar una revisión sistemática de la literatura publicada sobre el consumo de cerveza ysus posibles efectos sobre la salud humana en el periodo de tiempo comprendido entre 1998y mayo de 2000.

n Agrupar todas estas revisiones por distintos grupos de patologías o situaciones vitales parapoder simplificar su búsqueda por parte de investigadores en el tema.

n Analizar la posibilidad de aplicar técnicas utilizadas en estudios epidemiológicos,considerando el meta-análisis como elemento más importante.

n Plantear futuras líneas de investigación sobre el tema y los posibles estudios prospéctivosque nos den información aplicable para la salud humana.

MetodologíaEn primer lugar se procede a realizar la búsqueda y recopilación de la bibliografía. Para ello, seconsultan las bases de datos por acceso “en línea” MEDLINE, EMBASE y TOXLINEComo palabra clave se utiliza “beer”, acotándose el periodo de tiempo entre enero de 1998 y Mayo de2000. Se definen los criterios de exclusión e inclusión y se siguen dos líneas basadas en los objetivosindicados:

n Revisión narrativa , de la literatura publicada sobre consumo de cerveza y sus posiblesefectos sobre la salud

n Meta-análisis relativo al consumo de cerveza y sus efectos sobre la salud

ConclusionesEl meta-análisis no aporta conclusiones significativas sobre el posible efecto beneficioso del consumode cerveza en las patologías más relevantes. Únicamente se deduce un interés estadístico del consumode cerveza y su relación con las enfermedades cardiovasculares en los términos siguientes:

Enfermedad cardiovascular. De todo lo relativo a los artículos originales, se deduce que:



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1. En la mayoría de los estudios el consumo de cerveza actúa como un factor de protecciónpuesto que los consumidores enferman menos que los no expuestos,

2. A la vista de estos resultados, sería muy conveniente determinar los efectos del consumo decerveza en la población española

Con respecto a las revisiones:1. Los datos apuntan al carácter de factor de protección del consumo de cerveza lo que viene a

redundar en la necesidad, apuntada anteriormente, de cuantificar el efecto del consumomoderado de cerveza en la población española.

(*) Trabajo financiado por el Centro de Información Cerveza y Salud.



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CERVEZA SIN ALCOHOL: VALORES NUTRITIVOS Y RECOMENDACIONES A LA POBLACIÓNESPAÑOLA SOBRE SU CONSUMO(*)

Martinez Alvarez JR (1), Villarino Marín A (2), CoboSanz JM (3)1) Sociedad Española de Dietética y Ciencias de laAlimentación2) Escuela Universitaria de Enfermería, fisioterapia ypodología. Universidad Complutense de Madrid.3) Facultad de Ciencias de la Salud. Universidad Alfonso Xel Sabio. Madrid

Introducción.La cerveza sin alcohol es un producto relativamente nuevo en el mercado que satisface las necesidadesadicionales de determinados consumidores que deseaban disfrutar de una bebida refrescante como es lacerveza sin el inconveniente de su contenido en alcohol.

El consumo de la cerveza sin alcohol en España.Durante 1999 se consumieron en los hogares 56 millones de litros. En total, el consumo (en el hogar yfuera del hogar) es de 249.7 millones de litros, lo que representa poco más de 6 litros anuales percapita (16 ml per capita diarios).

Análisis bromatológico.1. Objetivos. Se procedió a realizar una revisión bibliográfica previa que reveló la pobreza de datosanalíticos existentes sobre cerveza sin alcohol. Por todo ello, se procedió a una toma de muestras y asu posterior análisis bromatológico.2. Metodología. La toma de muestras se realizó sobre seis marcas de cerveza sin alcoholcomercializadas y fabricadas en España. Los análisis fueron realizados por un equipo multidisciplinarformado por miembros de la Sociedad Española de Dietética y Ciencias de la Alimentación (SEDCA)con la colaboración y cesión de recursos e instalaciones de la Universidad Alfonso X el Sabio.

Conclusiones.De acuerdo a los datos de otros autores recopilados en este Estudio y a los datos propios obtenidos enlas analíticas y ensayos correspondientes, hemos obtenido las conclusiones que se detallan acontinuación:

§ Las cervezas sin alcohol comercializadas en España cumplen todos los requisitos exigibles en lalegislación actualmente vigente.§ Desde el punto de vista nutricional, la cerveza sin alcohol es una bebida que tiene las siguientescaracterísticas:

üü Presenta un bajo contenido en hidratos de carbono, proteínas y lípidosüü Su valor energético medio es bajo (alrededor de 14 kcal/100 ml)üü Su contenido medio en sodio es bajo (4.5 mg/100 ml)



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üü Entre las vitaminas presentes en ella, destaca especialmente el ácido fólico (5 µg/100 mlpor término medio)üü No destaca por la presencia de otras vitaminas ni minerales

• Se han detectado cantidades apreciables de substancias reductoras que es necesario estudiar ydetallar en ulteriores trabajos por su posible actividad antioxidante y por la hipotética relación entre suingesta y la salud• Su valoración nutricional (a excepción del ácido fólico) es la de un producto que, consumidocomo bebida refrescante en dosis razonables, no cabe calificar como una fuente destacada denutrientes• Es una fuente de ácido fólico: 500 ml consumidos de esta bebida suponen un aporte nadadesdeñable para alcanzar el objetivo diario de ácido fólico para la población adulta. Las mujeresembarazadas y lactantes deben elegir entre las marcas de cerveza que presentan valores alcohólicosmás reducidos.• La cerveza sin alcohol puede ser incorporada, bajo control facultativo, en dietas hipocalóricas ehiposódicas• El consumidor debe elegir el producto más adecuado a sus características individuales,especialmente si bebe elevadas cantidades dado que algunas marcas presentan cifras de alcoholsuperiores a 0.5% e inferiores al 1% en volumen• Todas las recomendaciones deben, para ser realistas, insistir en la consideración de la cervezasin alcohol como una bebida refrescante incorporada en el conjunto de una dieta equilibrada.

(*) Trabajo financiado por el Centro de Información Cerveza y Salud.



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ANTIOXIDANTES YARTERIOSCLEROSIS

Miguel Ángel LasunciónServicio de Bioquímica-InvestigaciónHospital Universitario Ramón y CajalCtra. Colmenar, Km. 9, 28034 Madrid.FAX: 91-336 9016correo electrónico: [email protected]

Es conocida la relación inversa entre consumo de vino e incidencia de enfermedad cardiovascular. Estosestudios epidemiológicos de carácter ecológico, donde se comparan poblaciones, también muestran unarelación inversa entre el contenido en antioxidantes de la dieta y la cardiopatía isquémica. Pero el caso esque los estudios de intervención con suplementos vitamínicos no son concluyentes sobre su beneficio enla prevención de estas enfermedades. Es lógico, por tanto, pensar que los efectos de la dieta no sonatribuibles a ningún componente en singular, sino al balance entre los distintos elementos de la misma ysu interacción con otros factores ambientales y el substrato genético de cada individuo. Centrándonos enla dieta, es conocida la repercusión del contenido energético total, de la cantidad de colesterol y de laproporción de los distintos ácidos grasos sobre la colesterolemia. El contenido en antioxidantes no pareceincidir significativamente en esa variable plasmática pero sí en la propensión de los lípidos sanguíneos aoxidarse. Por lo tanto, dado el papel de la peroxidación lipídica en el desarrollo de la aterosclerosis, elestudio del efecto de los antioxidantes de la dieta sobre esos aspectos está plenamente justificado.

La uva y sus derivados (mosto y vino) contienen altas proporciones de antioxidantes del tipo de losflavonoides. Hoy en día, está perfectamente demostrado que estos compuestos son absorbidos a travésdel intestino y aparecen en nuestro medio interno. Los flavonoles, p. e. la quercetina, son potentesantioxidantes que protegen de la peroxidación a los lípidos presentes en la sangre y en las membranascelulares; así mismo, estos compuestos son capaces de reducir a las otras vitaminas antioxidantes(vitaminas E y C), regenerándolas, de manera que contribuyen a mantener activa la defensa antioxidante.El estudio de las acciones de estos antioxidantes, por consiguiente, está demandando mucha atenciónpor parte de los científicos.

Los fenómenos de oxidación por radicales libres está en la base de numerosas enfermedades yprocesos, como la arteriosclerosis, el cáncer y el envejecimiento, aunque todos ellos puedenconsiderarse como fenómenos multifactoriales. Centrándonos en la aterosclerosis, el factor que másdirectamente incide en su progresión es la hipercolesterolemia, en concreto, el aumento de laconcentración plasmática de lipoproteínas de baja densidad (LDL), que son las transportadorasmayoritarias del colesterol en sangre. La concentración en plasma de colesterol-LDL viene determinadafundamentalmente por la actividad del receptor LDL, que permite la captación de estas lipoproteínas porlas células. Cuando se consume mucho colesterol en la dieta, o mucha grasa saturada, resulta que laactividad de este receptor disminuye, aumentando la concentración de colesterol-LDL en plasma. En lahipercolesterolemia familiar, enfermedad congénita con elevado riesgo cardiovascular, la causa son losdefectos en el receptor LDL, que menoscaban su actividad. Independientemente de las causas, el aumentode la concentración de LDL en plasma favorece la extravasación de estas lipoproteínas hacia la íntima de la



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pared arterial. Allí las LDL interaccionan con los glicosaminglicanos de la matriz y quedan retenidas. Siendolimitados los antioxidantes que llevan las LDL, éstas pueden llegar a oxidarse por influencia de los radicaleslibres que se generan en ese entorno, lo que conduce a la modificación de los ácidos grasos inicialmente y,posteriormente, de las LDL - la apolipoproteína B-100. Estas LDL modificadas por oxidación desencadenanuna respuesta inmunológica local de carácter inflamatorio y la migración y proliferación de célulasmusculares lisas. Atraídos por señales específicas, los monocitos de la sangre acuden a esa zona,transformándose en macrófagos y poniendo en marcha mecanismos de defensa. Uno de ellos es lacaptación específica y selectiva de las LDL modificadas, que efectivamente conduce a la eliminación de esaslipoproteínas del entorno pero que conlleva la acumulación de colesterol en el citoplasma de esosmacrófagos. Estas células con apariencia espumosa pueden quedar retenidas en esa zona y llegar a morir,produciendo el depósito de colesterol característico de la placa de ateroma. Cuando la lesión avanza puedellegar a producirse la denominada activación de la placa, por alteración de la función del endotelio o por larotura del mismo, produciéndose la secreción de numerosos factores que atraen a las plaquetas y favorecenla trombogénesis. Todo ello puede conducir a la oclusión de la luz arterial produciendo el consiguiente infarto.Por lo tanto, un aspecto central en el desarrollo de la lesión aterosclerótica es la respuesta inmunológica, enla cual participan como ejecutores tanto monocitos/macrófagos como linfocitos. Se ha demostrado que loslinfocitos T allí presentes, proliferan y segregan diversas citocinas (IL-2 e IFN�, principalmente). Como esobvio, la proliferación de los linfocitos, independientemente de si es de tipo monoclonal como policlonal, esfundamental para la potenciación de la respuesta inmune. Por lo tanto, el control de la proliferación de loslinfocitos puede repercutir en el devenir de la lesión aterosclerótica.

En nuestro laboratorio estamos interesados en determinar el papel del colesterol y de los antioxidantesen la proliferación de los linfocitos. Hemos observado que el colesterol, aparte de ser un componenteesencial de la membrana plasmática, actúa como un regulador de la proliferación celular. Esta acciónparece estar mediada por la activación de la proteína quinasa Cdk1, enzima que controla la progresióndel ciclo celular a partir de la fase G2. Así, las células deprivadas de colesterol se detienen en G2 y dejande proliferar, mientras que la reposición del colesterol restablece el proceso. Los derivados oxidados delcolesterol, p.e. el 25-hidroxicolesterol, son potentes inhibidores de la proliferación celular, hecho que seatribuye a su acción inhibidora de la HMG-CoA reductasa debido a que sus efectos se revierten alsuministrar mevalonato y colesterol conjuntamente a la célula. De hecho, las estatinas (fármacos queinhiben competitivamente dicha enzima y que se emplean para combatir la hipercolesterolemia) tambiénpueden llegar a inhibir la proliferación celular cuando se emplean a dosis elevadas. Por último, las LDLoxidadas inhiben la proliferación y su efecto es contrarrestado por el mevalonato, lo que sugiere de nuevola mediación de la HMG-CoA reductasa. Lo más sorprendente es que, tanto el efecto de las LDLoxidadas como el del 25-hidroxicolesterol, son contrarrestados en parte por los antioxidantes,especialmente por la quercetina. Esto indica que parte de los efectos atribuidos al 25-hidroxicolesterolcorresponden, de hecho, a algún derivado oxidado del mismo, o bien que la quercetina actúaposteriormente en la cadena de eventos, favoreciendo directamente la proliferación celular.

Las repercusiones de la alteración de la proliferación de los linfocitos en la fisiopatología de la arteriosclerosisestán por determinar pero el conocimiento de los mecanismos básicos ayudará a aclarar el papel de losantioxidantes en esta enfermedad.



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COMPONENTES CARDIOPROTECTORESDEL VINO.

Pedro Mario Fernández San JuanJefe de Sección de Componentes y AditivosCentro Nacional de AlimentaciónInstituto de Salud Carlos III

Actualmente sabemos que las virtudes de la dieta mediterránea provienen de las propiedades de cadauno de sus ingredientes, pero cada uno de ellos no asume por sí sólo el concepto de dieta mediterránea.El efecto combinado sobre el multiequilibrio bioquímico en los mecanismos fisiológicos es un factorfundamental en la bondad de esta dieta. Una dieta rica en frutas, vegetales, carbohidratos complejos yácidos grasos monoinsaturados, y baja en grasas saturadas, colesterol y azúcares simples, es importanteen la reducción de enfermedades crónicas. Hasta hace poco tiempo el consumo de alcohol no seconsideraba como una parte importante de la dieta, pero en el caso de nuestra cultura el alcohol yespecíficamente el vino, es un componente esencial de la dieta mediterránea y puede ser parcialmenteresponsable de las bajas tasas de enfermedades cardiovasculares que existen en las poblacionesmediterráneas.

Es cierto que las enfermedades cardiovasculares constituyen una de las primeras causas de mortalidadde los países industrializados. La etiología de estos procesos es plurifactorial, es decir, los factores deriesgo son muchos, el sexo, la edad, el estrés, el tabaquismo, el sedentarismo, la obesidad, los hábitosalimentarios y por supuesto los factores genéticos. En este sentido, han sido numerosos los estudiosepidemiológicos realizados, así por ejemplo los estudios MONICA ( Monitoring Trends of CardiovascularDisease) realizados en diferentes países, sobre núcleos de población importantes y largos períodos decontrol, que revelaron una diferencia sustancial en cuanto a una mayor mortalidad por enfermedadescardiovasculares entre las poblaciones de los países nórdicos respecto a los del sur (cuencamediterránea).

En 1992, un equipo de investigadores franceses, dirigidos por el doctor Serge Renaud, realizó un estudioque ofreció un resultado ciertamente paradójico, un país como Francia, a pesar de tener una dieta conalto contenido en grasas saturadas y de tener un índice de riesgo igual a otros países, presentaba sinembargo, una menor incidencia de enfermedades cardiovasculares, la clave parecía estar en el consumohabitual y moderado de vino, este estudio y sus conclusiones es lo que se conoce como "la paradojafrancesa”.

El vino es una bebida de composición compleja que se obtiene del zumo de la uva exprimido yfermentado, que contiene más de 250 sustancias diferentes lo que le proporciona una variabilidadnotable. Entre los componentes del vino se encuentran alcoholes, compuestos carbonílicos, ésteres,derivados nitrogenados, compuestos fenólicos y otros productos orgánicos e inorgánicos. Parece que elefecto cardioprotector del vino, no depende de un único compuesto sino del conjunto de suscomponentes. Las uvas y los vinos contienen compuestos polifenólicos (anillos bencénicos con gruposhidroxílicos incorporados), que se producen de forma natural y que determinan la pigmentación o colordel vino, y a la vez contribuyen a sus aromas y sabores característicos. En la siguiente tabla están



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reflejados los componentes antioxidantes característicos del vino, señalando que la mayoría de losestudios e investigaciones se han realizado sobre los flavonoides y el resveratrol.

COMPONENTES ANTIOXIDANTES DEL VINO (POLIFENOLES)

- Ácidos fenólicos (ácido gálico)- Ácidos cinámicos (ácido caféico)- Derivados de la tirosina (tirosol)- Estilbenos (resveratrol)- Flavonoides:

* flavonas (apigenina)* flavonoles (miricetina, quercetina)* flavanoles (catequina)* antocianidinas (malvidina)

- Taninos condensados (procianidinas)

La mayoría de los componentes del vino provienen de la uva y del proceso fermentativo, y de estoscomponentes interesan especialmente los polifenoles, un gran grupo de compuestos presentes en lanaturaleza cuya estructura química los hace ser potentes antioxidantes, pues donan hidrógeno oelectrones y atrapan radicales libres, deteniendo el proceso oxidativo. Estudios realizados in vitro enlaboratorio, bajo condiciones controladas, en un símil de lo que ocurriría naturalmente han mostrado quela capacidad antioxidante de los polifenoles naturales existentes en el vino es incluso superior a lasvitaminas E y C. Los compuestos polifenólicos del vino provienen principalmente de la piel u hollejo de lauva y de las pipas (pepitas), pues su concentración es muy baja en la pulpa. La concentración y variedadde polifenoles en el vino depende de numerosos factores: la variedad de uva, el tipo de vino, el clima y elterreno, una cosecha temprana o tardía, los diferentes procedimientos de prensado de la uva, el tiempode fermentación del mosto con la piel y las pipas, etc. Los flavonoles quercetina y miricetina están en eltejido epidérmico del grano de uva y cuanto mayor sea la cantidad de hollejo que se utiliza en lavinificación, tanto mayor será la concentración de flavonoles en el vino. Por lo tanto, un contacto másprolongado del orujo con el mosto favorece la extracción de los compuestos polifenólicos responsablesde la capacidad antioxidante del vino. Los flavonoides son unos compuestos antioxidantes lipofílicos cuyaconcentración es significativa en los vinos tintos y poco apreciable en los vinos blancos.

Las lipoproteínas de baja densidad (LDL) son partículas pequeñísimas formadas por lípidos, colesterol yproteínas cuya función es transportar colesterol y lípidos en la sangre hasta el tejido adiposo y muscular yen general a todas las células del organismo. Las LDL, sin embargo, pueden oxidarse, lo que altera sufuncionamiento normal. Esto ocurre por acción de los radicales libres, en un fenómeno en cadena quepuede afectar a las moléculas de colesterol y ácidos grasos que componen cada LDL. La aterosclerosises una lesión inflamatoria crónica de la pared vascular de las arterias y el agente inflamatorio causal sonlas LDL oxidadas. Numerosos estudios han confirmado que debido a sus propiedades antioxidantes lospolifenoles presentes en el vino pueden luchar contra las modificaciones oxidativas de las LDL y asíreducir el desarrollo del proceso aterosclerótico.

El resveratrol es un componente natural que se encuentra en la piel de las uvas y que además de supoder antioxidante, según un trabajo publicado en la revista Science y realizado en ratones con cáncer depiel, parece inhibir eventos relacionados con los tres estadíos mayores de carcinogénesis, iniciación deltumor, promoción y progresión, comportándose como un agente quimiopreventivo de la proliferacióncelular oncológica.



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El estudio de los componentes antioxidantes del vino (polifenoles y resveratrol) es una de las líneas deinvestigación más actuales y sugerentes. Por esta razón, estamos desarrollando en nuestro laboratoriouna linea de trabajo encaminada a conocer la influencia de la variedad de uva, el tipo de vino, el año, lazona geográfica y el proceso de vinificación sobre el contenido de polifenoles y resveratrol en los vinos.

BIBLIOGRAFIA

n Renaud S. and De Lorgenil M., 1992. Wine, alcohol, platelets and the French Paradox, for coronaryheart disease. Lancet, 339, 1523-1526.

n Teissedre P.L., Frankel E.N., Waterhouse A.L., Peleg H., German J.B., 1996. Inhibition in vitro humanLDL oxidation by phenolic antioxidants from grapes and wines. J. Sc. Food Agric. 70, 55-61.

n Vinson J.A., and Hontz B.A., 1995. Phenol Antioxidants Index: Comparative antioxidant effectivenessof red and white wines. J. Agric. Food Chem., 43, 401-403.

n Kinsella J.E., Frankel E., German B., and Kanner J., 1993. Possible mechanisms for the protectiverole of antioxidants in wine and plant foods. Food Technology, April 1993, 85-89.

n Frankel E.N., Waterhouse A.L., and Teissedre P.L., 1995. Principal phenolic phytochemicals inselected California wines and their antioxidant activity in inhibiting oxidation of human Low DensityLipoproteins. J. Agric. Food Chem. 43, 890-894.

n Jang M, Cai L, Udeani G.O., Slowing K.V., Thomas C.F., Beecher C.W., Fong H.H., Pezzuto J.M.,1997. Cancer chemopreventive activity of resveratrol, a natural product derived from grapes. Science,Vol. 275, 218-220.

n Lamuela-Raventós R.M., Romero-Pérez A.I., Waterhouse A.L., and De la Torre-Boronat M:C., 1995.Direct HPLC analysis of cis- and trans-resveratrol and piceid isomers in Spanish red Vitis viniferawines. J. Agric. Food Chem. 43, 281-283.

n Hirvonen T., Pietinen P., Virtanen M., Ovaskainen M-L., Hakkinen S., Albanes D., and Virtamo J.,2001. Intake of flavonols and flavones and risk of coronary heart disease in male smokers.Epidemiology, Vol. 12, nº 1, 62-67.



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SUPLEMENTOS POLIVITAMÍNICOS Y POLIMINERALES.SU PAPEL EN LA SITUACIÓN ACTUAL

Miriam BeckerFood Chemist and Technical Marketing ManagerMerck KGaA, Darmstadt, Germany.

The presentation will give an overview on the concept of nutrition and the change nutrition has undergonein the last decades. It will be pinpointed that people nowadays want extra benefit from their food: energysupply is the mere basis, but it is not enough: Added value, positive contribution to mental and physicalhealth, prevention of diseases, improvement of general well-being are expected on top. This attitude hastriggered the success story of functional foods.

Followed by a side-trip into the world of functional foods:

n On the one hand these are consumed as part of the usual diet, but are supposed to bringalong physiological benefits beyond basic nutritional functions. Functional Foods are oftenespecially formulated to provide dietary ingredients that improve long-term health orreduce risk of disease.

n On the other hand we have seen the boost of nutritional supplements: Their significancehas increased immensely.

Nutritional supplements are foods - not drugs -, which contain one or several nutrients in a concentratedform. Nutritional supplements look like drugs: their application form is typically non-food such as tablets,capsules, granulates. Their aim is to supplement our diet - not to replace it.

Industry has found new population groups to target: The elderly, women, managers, kids. Thepresentation will then focus on consumer attitudes to health and wellness in the European Community,only to continue with an investigation into deficiencies, which are still common in today's affluent societies.

A new chapter explores recent changes in eating habits, and factors, which decrease the nutrient contentof food.

The closing part of the presentation will deliver detailed insight into the world of minerals and vitamins andtheir proven nutritional value: They are powerful and essential for life.



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TRANS FATTY ACIDS PRESENT IN OUR FOOD:WHAT MUST WE REQUEST FROM INDUSTRY?

Martijn B. Katan Ph.D.Wageningen Centre for Food Sciences And Divisionof Human Nutrition and Epidemiology.Wageningen Agricultural UniversityBomenweg 26703 HD WageningenThe Netherlands

Trans fatty acids and their effects on health.Until some ten years ago, partially hydrogenated vegetable oils were considered a wholesome andperhaps even beneficial component of foods. Such hydrogenated or ‘hardened’ fats are rich in trans fattyacids. These are unsaturated fatty acids, but their molecualr structure is slightly different from that of theunsaturated fatty acids that occur naturally in vegetable oils. These differences in structure can beprecisely tuned during hydrogenation to yield a fat with a desired melting range, mouthfeel, and stability.Hardening was therefore a way to tailor fats to the needs of a partical industry and a particular product.

Until 1990 the conventional wisdom was that trans fatty acids were innocuous, although a few scientistsdid worry about possible harm 1 2. However, studies in the 1960s and 1970s by Keys and coworkers 3 andby the Unilever research laboratory 4 had shown only a modest cholesterol-elevating effect of partiallyhydrogenated fats on total serum cholesterol levels, while a study from the laboratories of Procter andGamble 5 showed no effect at all. As total cholesterol was considered the major intermediary betweendietary fats and coronary heart disease, this seemed to give trans fatty acids a clean bill.

Two papers were instrumental in changing this view. The first one, by Mensink and Katan6, showed thatthe modest rise in cholesterol induced by trans fatty acids concealed a large rise in LDL combined with afall in HDL; the authors therefore concluded that the effect of trans fatty acids on the serum lipoproteinprofile was as least as unfavorable as that of the cholesterol-raising saturated fatty acids. The secondpaper, by Willett and coworkers, reported a direct association between trans fatty acids intake andsubsequent coronary heart disease in a large cohort of women7, and suggested that the practice ofpartially hydrogenating vegetable oils contributed to the occurrence of coronary heart disease.

In 1994 , Willett and Ascherio 8, stated the message regarding the adverse effects of trans fatty acidsmore forcefully by publishing a calculation that greater than 30,000 deaths per year in the US might bedue to consumption of partially hydrogenated vegetable fat. This statement caused much controversyeven though the calculation was straightforward, and indeed fairly conservative. The only debatableassumption was that the association between low HDL levels and coronary heart disease is causal, andthat therefore a fall in HDL caused by consumption of trans fatty acids will increase coronary heartdisease mortality. Although the evidence for this is less complete than that for changes in LDL, theassumption is plausible: the association between low HDL levels and coronary heart disease is consistentand strong, and drugs that raise HDL lower the incidence of coronary heart disease in randomized clinicaltrials. 9



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Apart from the dramatic presentation in terms of number of deaths, the controversy over the paper ofWillett and Ascherio 8 stemmed mostly from the fact that in the US margarines had long been advancedas the healthy alternative to butter. As most US margarines contained a high proportion of trans fattyacids, scientists and health educators – to say nothing of industry—faced a painful about-turn if theadverse effects of trans were to prove true.

The situation in Europe and elsewhere was somewhat easier. Soft margarines high in polyunsaturatedfatty acids had been positioned as heart-healthy in Europe from the late 1960s on but these margarinescontained little or no trans fatty acids –not because of health concerns but for purely technical reasons.Such margarines are made of a mixture of a liquid oil with small amounts of a hard fat, the socalledhardstock. The hard fat can be a tropical fat such as palm oil which has saturated but no trans fatty acids,or a partially hydrogenated oil such as hardened soybean oil. Partially hydrogenated oils are high in transfatty acids but because the proportion of hardstock in heart healthy margarines is much lower than theproportion of unhardened oil the final trans fatty acids content was low even in European countries that diduse hardened oil as a hardstock. However, the regular brands of margarine in Europe were often high intrans fatty acids derived form partially hydrogenated vegetable and fish oil, and these margarines wereaffected by the new findings.

Partially hydrogenated edible oils are a major commodity world wide, and the controversy about theirhealth effects spawned a large number of studies (e.g. 10.) Together these have led to a consensus thattrans fatty acids raise the ‘bad’ LDL cholesterol as strongly as saturated fatty acids, and that in additionthey depress the ‘good’ HDL cholesterol which saturated fatty acids do not. Trans fatty acids also cause asmall elevation of lipoprotein(a) and an increase in fasting serum triglycerides 11

The effects of trans fatty acids on blood lipids and lipoproteins form "a sound basis on which to make astrong recommendation to the general public and to food manufacturers to emphasize the use ofvegetable oils in their natural state and after minimal hydrogenation", to quote Lichtenstein et al 10. Thisstatement forms part of a broadening consensus on the adverse effects of trans fatty acids. This in turnhas recently prompted the US Food and Drug Administration (FDA) to propose a requirement that theamount of trans fatty acids in a food be included in the Nutrition Facts panel of food labels in America12

Food sources of trans fatty acidsFood manufacturers in Europe, Canada and elsewhere had already removed trans fatty acids from mostof their retail margarines and other retail fats 4-5 years ago when the deleterious effects of trans fattyacids first became clear 13. Trans-free margarines are now also available in the US. However, margarineswere never the major source of trans fatty acids in the US in the first place. The reason why attention inthat country focused so much on margarines was perhaps that the findings on trans were in such starkcontrast with the health claims made for margarines earlier on. However, the largest dietary source oftrans fatty acids both in the US and elsewhere is actually the hard fats which are used for industrial foodpreparation and which are called shortenings.

In 1997, US per capita consumption of fat from margarines was 9.9 pounds per year (12 g/d) as opposedto 20.9 pounds per year (26 g/d) from vegetable shortenings 14. The rapid growth of away-from-homeeating will make the difference even larger, because shortenings typically go into the foods that hurriedconsumers eat "on the go" such as baked goods and sweets, and vegetable shortenings are usedextensively for deep-fat frying in the food service industry. Such shortenings are made from partiallyhydrogenated vegetable oils, and they contain 11 to 34% trans fatty acids 15 As a result a medium helpingof French fries contains 5-6 gram, a doughnut 2 gram and an ounce of crackers 2 gram of trans fattyacids15.



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What must we request from industry?Can manufacturers replace these high-trans shortenings by better fats? Yes, they can, but they need thesupport from governments. Lichtenstein et al 10 recommended that food manufacturers emphasize the useof vegetable oils in their natural state. For margarines and cooking fats this can be done, and in mostEuropean countries it has in fact been alrgely achieved for retail fats bought by consumers. Substitution ofunhydrogenated for partially hydrogenated oils in cookies, crackers, pastries and other baked goods ismore difficult because it may degrade mouthfeel and shelf life, and unhydrogenated oils are also lessstable upon deep fat frying. Technology could probably overcome these problems, but the investmentrequired is huge. In addition to cost, manufacturers might be reluctant to invest in fast foods with lesstrans fatty acids because unlike retail margarine, food eaten away from home usually does not carry anutrition label. Costly efforts to reduce trans fatty acid content and improve the health value of fast foodsmight therefore go unnoticed by consumers and bring no profit to the producer. Therefore governmentsand the Commission of the European Union need to step in and provide regulations (see table)

TABLE 1. WHAT MUST WE REQUEST ... ?

FROM INDUSTRY

Fat producers:

n Reduce the proportion of trans and saturated fatty acids in table spreads andcooking fats sold to consumers

n Food producers:n Clearly label the type of fatty acids present in retail foodsn Develop technologies for using oils low in trans and saturated fatty acids in

cookies, crackers, pastries and other baked goods

Food service and fast food industry:

n Tell consumers what kind of fat you use in food preparationn Provide fast foods prepared with unhardened oils

WHAT MUST WE REQUEST FROM GOVERNMENTS AND EU

n Demand that foods are labelled so that consumers can decide whether thesefoods are healthy

n Require the food service, fast food, and restaurant industry to provide informationon the health value of the foods sold

n Give industry more room to make health claims for foodsn Have such claims regularly checked by independent experts

Thus there is still a long way to go in replacing trans fatty acids by more healthy fats. However, theenterprise is worthwhile because it can have a marked impact on coronary heart disease risk, because itrequires no effort from the consumer (though a major effort from the producer) and because the largestconsumers of foods rich in trans fatty acids are often the poor, the young and the less educated who havethe least healthy lifestyle and are not easily reached by nutrition education efforts.



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Wider implications of the trans fatty acids storyWhat happened in the field of trans fatty acids over the past 10 years has some implications that gobeyond margarines and shortenings.

First, it confirmed the strength of the scientific approach to public health controversies. In a plea for theapplication of rational science to complicated health issues, Borst has said: "The greatest strength of thescientific approach is always that it can yield compelling data that are highly counter-intuitive" 16. Tenyears ago it seemed highly counter-intuitive that partially hydrogenated soybean oil could be as bad forthe lipoprotein risk profile as butter, but compelling data have forced us to rethink the issue, all to thebenefit of the health of consumers.

Second, the agreement between findings from scientists around the globe has been remarkable. ASounding Board paper in the New England Journal of Medicine reviewed the effects of trans fatty acids onthe LDL/HDL ratio. It found that the outcomes of studies performed around the world over the past 10years lie closely around a straight line that relates the intake of trans with the elevation of the LDL/HDLratio 17. Thus this type of empirical study can yield results of general validity even though the mechanismthrough which fatty acids affect blood lipoprotein levels remain unclear.

Finally, entire populations can evidently eat food components that increase disease risk without thatbeing noticed for many years. Foodstuffs are often considered safe and wholesome if large populationshave eaten them for a long time without apparent harm, but the validity of this approach has never beencritically evaluated. Outcrops of rare diseases will soon catch the eye of an attentive doctor: thus AIDSwas quickly recognized as a new disease because it caused Kaposi's sarcoma, which until then was ahighly uncommon disease. But factors that increase the occurrence of more common diseases can gounrecognized for a long time. The cholesterol-raising factor from coffee beans is an example 18.Scandinavian populations have for ages consumed large amounts of boiled coffee rich in cafestol thatmarkedly raises cholesterol and the risk of coronary heart disease. However, nobody noticed theassociation between this particular technique of brewing coffee and the risk of coronary heart disease inFinland and Norway until systematic epidemiological and experimental studies made the conclusioninevitable. The same happened with partially hydrogenated fats, which have been a major food ingredientfor most of the past century.

Thus only painstaking quantitative research can teach us whether a food is healthy or not. Hard data arealso indispensible to convince the food industry to change its products, because the investments requiredare huge and cannot be made frivolously. In the case of trans fatty acids, the system has worked, eventhough there is much left to be done.



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REFERENCE LIST

1. Kummerow FA. Nutrition imbalance and angiotoxins as dietary risk factors in coronary heartdisease. Am J Clin Nutr 1979; 32:58-83.2. Enig MG, Munn RJ, Keeney M. Dietary fat and cancer trends - a critique. Fed Proc 1978; 37:2215-2220.3. Anderson JT, Grande F, Keys A. Hydrogenated fats in the diet and lipids in the serum of man. JNutr 1961; 75:388-394.4. Vergroesen AJ. Dietary fat and cardiovascular disease: possible modes of action of linoleic acid. PNutr Soc 1972; 31:323-329.5. Mattson FH, Hollenbach EJ, Kligman AM. Effect of hydrogenated fat on the plasma cholesterol andtriglyceride levels of man. Am J Clin Nutr 1975; 28:726-731.6. Mensink RP, Katan MB. Effect of dietary trans fatty acids on high-density and low- densitylipoprotein cholesterol in healthy subjects. New Engl J Med 1990; 323:439-445.7. Willett WC, Stampfer MJ, Manson JE, Colditz GA, Speizer FE, Rosner BA, et al. Intake of transfatty acids and risk of coronary heart disease among women. Lancet 1993; 341:581-585.8. Willett WC, Ascherio A. Trans fatty acids: are the effects only marginal? Am J Public Health 1994;84:722-724.9. Rubins HB, Robins SJ, Collins D, Fye CL, Anderson J, Elam MB, et al. Gemfibrozil for thesecondary prevention of coronary heart disease in men with low levels of high-density lipoproteincholesterol. New Engl J Med 1999; 341:410-418.10. Lichtenstein AH, Ausman LM, Jalbert SM, Schaefer EJ. Effects of different forms of dietaryhydrogenated fats on serum lipoprotein cholesterol levels. New Engl J Med 1999; 340:1933-1944.11. Katan MB, Mensink RP, Zock PL. Trans fatty acids and their effect on lipoproteins in humans.Annu Rev Nutr 1995; 15:473-493.12. U.S.Department of Health and Human Services. FDA Proposes New Rules for Trans Fatty Acids inNutrition labeling, Nutrient Content Claims, and Health Claims. HHS News .1999..Http://vm.cfsan.fda.gov/~lrd/hhtfacid.html, visited 12 Nov 199913. Katan MB. Exit trans fatty acids . Lancet 1995; 346:1245-1246.14. U.S.Department of Agriculture. Sanford S, Allshouse J. Have we turned the corner on fatconsumption? FoodReview 1998; 21:12-17. http://www.econ.ag.gov/epubs/pdf/foodrevw/foodrv.htm,visited 16 June 199915. U.S.Department of Agriculture. Agricultural Research Service.. 1999 USDA. Nutrient Database forStandard Reference, Release 13, Nutrient Data Laboratory Home Page, http://www.nal.usda.gov/fnic/ ,visited 10 Nov 1999.16. Borst P. Geluk in de Wetenschap [in Dutch]. University Press, 1999. (no editor)17. Ascherio A, Willett WC, Katan MB, Zock PL. Trans Fatty Acids and Coronary Heart Disease. NewEngl J Med 1999; 340:1994-1998.18. Urgert R, Katan MB. The cholesterol-raising factor from coffee beans. Annu Rev Nutr 1997;17:305-324.

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