Caracterización de aceites esenciales de plantas aromáticas mediterráneas y su aplicacion a films de quitosano para la conservación de productos carnicos

Resum

Las especias son plantas ampliamente utilizadas en los países del sur de Europa y Norte de África, desarrollando un papel relevante en la dieta mediterránea debido a las características de aroma, color, así como las propiedades nutricionales que aportan al alimento. Mas allá de estos usos, las especias también han sido objeto de estudio debido a las múltiples propiedades que presentan para mejorar la salud lo que ha despertado el interés de diversas industrias como la química, y la industria alimentaría. Actualmente se trata de conocer cómo el consumo de especias y hierbas aromáticas puede ayudar a mejorar la salud. Se ha demostrado en estudios in vitro e in vivo los efectos que estas sustancias ejercen como antioxidantes, antimicrobianos. Los extractos y aceites esenciales obtenidos de diversas especias y plantas han adquirido recientemente gran popularidad debido a las propiedades que presentan dentro de la alimentación (antioxidantes), aumentando también el interés científico por los mismos. De las especias que usualmente forman parte de la Dieta Mediterránea, hay algunas que han sido sometidas ya a muchos estudios (orégano, salvia, romero, etc.), sin embargo hay otras que actualmente se desconoce todo lo referente a su composición química y propiedades funcionales como son Thymus moroderi (cantueso), Thymus piperella (pebrella), Sideritis angustifolia (rabo de gato) y Santolina chamaecyparisus (arbotano). LAs cuales han sido objeto de estudio en esta Tesis Doctoral. Una de las caracteristicas que presentan las hierbas aromaticas es su capacidad de produccion de aceites esenciales (AEs) los cuales tienen numerosas propiedades entre las que destacan su actividad antioxidante y su activida antibacteriana. Sin embargo su aplicacion en alimentos esta limitada debido a que pueden provocar cambios organolepticos en el producto al cual han sido añadidos. Una forma de evitar este problema se aplicarlos dentro de una matriz como son las peliculas comestibles. Estas peliculas comestibles estan compuestas por polimeros proteicos o procedentes de carbohidratos. Uno de estos polimeros es el quitosano. El quitosano es obtine a partir de la quitina que es uno de los componentes del exoesqueleto de los crustaceos y de algunos insectos. Estas peliculas de quitosano son excelentes portadores de AEs prolongando el efecto protector de estos en el alimento Los objetivos de la investigacion fueron: 1. Caracterizar químicamente, los aceites esenciales obtenidos de diferentes hierbas aromaticas antieriormente mencionadas. 2.- Estudiar su posible uso como antimicrobianos y antioxidantes naturales. 3.- Estudiar su potencial uso como agentes bioactivos dentro de una pelicula comestible de quitosano determinando las dosis adecuadas para su acción antimicrobiana y/o antioxidante 4.- Determinar la vida útil de distintos sistemas modelo de alimentos en los que se emplea las peliculas de quitosano como separador entre lonchas. Los aceites esenciales obtenidos de las cuatro hierbas aromáticas analizadas (Thymus piperella, Thymus moroderi, Sideritis angustifolia y Santolina chamaecyparissus) muestran una gran variedad de compuestos en su composición variando éstos, desde los 48 hasta los 77. Entre los distintos grupos funcionales podemos encontrar fundamentalmente terpenos (dihidro-aromadendreno) fenoles monoterpenicos (carvacrol) y éteres monoterpenicos (1,8-cineol). Los aceites esenciales ensayados muestran una moderada actividad antibacteriana, siendo efectivos, al máximo volumen ensayado (40 µL), sobre 5 de las 11 bacterias analizadas. Para estos volúmenes, el aceite esencial de Thymus piperella presenta el mayor efecto antibacteriano, mientras que el aceite esencial de Santolina chamaecyparissus es el menos efectivo. Cuando se analiza el efecto de la concentracion, solo el aceite esencial de Thymus piperella, muestra efecto inhibidor del crecimiento bacteriano, sobre las cepas sensibles, a todos las concentraciones analizadas. A bajas concentraciones (4 y 2 µL) los aceites esenciales de Thymus moroderi, Sideritis angustifolia y Santolina chamaecyparissus no ejercen ningún efecto inhibidor del desarrollo bacteriano. Todos los aceites esenciales analizados, a todas las concentraciones ensayadas, presentan actividad antifúngica, tanto frente a hongos como frente a levaduras. El aceite esencial de Sideritis angustifolia, a la máxima concentración ensayada, presenta los mayores valores de inhibición del crecimiento del micelio frente a tres de los seis hongos analizados, seguido por el aceite esencial de Santolina chamaecyparissus en dos de los seis hongos analizados. En el caso de las levaduras, el aceite esencial de Sideritis angustifolia mostró la menor concentración mínima de inhibición sobre 4 de las 6 levaduras analizadas. Todos los aceites esenciales analizados presentan un alto contenido en fenoles totales, así como una importante actividad antioxidante, con todos los métodos utilizados. El aceite esencial de Thymus piperella muestra los mayores valores de actividad antioxidante en tres de los cuatro métodos empleados (capacidad de donar H+, capacidad de reducir el ion férrico y la capacidad de inhibición de la peroxidación lipídica); sin embargo, muestra los valores más bajos en la capacidad de quelar metales. Para todos los aceites esenciales analizados y todos los métodos antioxidantes ensayados, excepto la capacidad quelante de metales, hay una importante correlación entre el contenido en fenoles totales y la actividad antioxidante. La adición de los aceites esenciales sometidos a estudio a films de quitosano, aumenta sus propiedades antibacterianas. Los films de quitosano adicionados con aceite esencial de Thymus piperella son los que muestran una mayor actividad antibacteriana. La adición de los aceites esenciales sometidos a estudio a los films de quitosano, mejora, considerablemente, sus propiedades antioxidantes. Nuevamente los films de quitosano a los que se adicionó aceite esencial de Thymus piperella son los que muestran una mayor actividad antioxidante (en los tres métodos ensayados). La utilización de los films de quitosano adicionados con aceite esencial de Thymus piperella o Thymus moroderi como separadores de lonchas de un producto cárnico cocido tipo jamón cocido, reduce los valores de oxidación lipídica de dicho producto. Este efecto es más acentuado en las muestras en las que se utiliza el aceite esencial de Thymus piperella. El empleo de films de quitosano adicionados con aceite esencial de Thymus piperella o Thymus moroderi, como separadores de lonchas de un producto cárnico cocido tipo jamón cocido, reduce los recuentos de bacterias aerobias mesófilas y bacterias ácido lácticas en el producto cárnico. Tampoco se observó en ningún caso crecimiento de mohos, levaduras y enterobacterias.