Aprovechamiento de los subproductos del brócoli como fuente de compuestos bioactivos

Resumen

La industria agroalimentaria es actualmente uno de principales motores de desarrollo económico en el mundo, siendo la Región de Murcia una potencia en la producción de frutas y hortalizas. El procesamiento de estos productos genera una cantidad ingente de subproductos que, en la mayoría de los casos, no tienen ninguna aplicación en la producción de nuevos alimentos o productos, y son desechados suponiendo un problema medioambiental. Hoy día existen numerosas referencias acerca del potencial que poseen los subproductos de la industria agroalimentaria como fuente importante de compuestos bioactivos, pero apenas se ha explorado este potencial de forma específica en los subproductos del brócoli. Por ello, el principal objetivo de esta Tesis Doctoral se centra en desarrollar un sistema de producción sostenible de ingredientes bioactivos apostando por la valorización de los subproductos del brócoli generados en grandes cantidades por la empresa Agrícola Santa Eulalia S.L, mediante el empleo de tecnologías de extracción respetuosas con el medio ambiente, para su incorporación a la fabricación de nuevos productos con aplicaciones cosméticas y nutracéuticas. Así, una vez triturado y deshidratado el subproducto del brócoli, se desarrolló un diseño experimental basado en el modelo de superficie de respuesta para optimizar y validar los procedimientos de extracción de compuestos bioactivos mediante fluidos supercríticos (SFE) y fluidos presurizados (PLE). La identificación y cuantificación de los compuestos bioactivos se realizó mediante HPLC-DAD, HPLC-MS, GC-MS y espectrofotómetro, determinando, asimismo, la capacidad antioxidante de los extractos obtenidos mediante el método del ABTS. La optimización de la extracción basada en SFE mostró que la temperatura, la presión, el tiempo de procesamiento, el flujo y el porcentaje de etanol influyeron significativamente en la extracción dando como resultado un extracto mucho más rico en compuestos bioactivos totales (β-caroteno, compuestos fenólicos totales, clorofilas, fitoesteroles y α-tocoferol) que los extractos convencionales, lo que a su vez se correlacionó con una mayor actividad antioxidante. Por otro lado, se llevó a cabo la optimización de la extracción de glucosinolatos basado en PLE demostrando la eficiencia de PLE como una alternativa ambientalmente sostenible para extraer glucosinolatos a partir de los subproductos del brócoli. Una vez caracterizados los compuestos bioactivos presentes en los extractos SFE y PLE, se realizaron ensayos de bioactividad in vitro para evaluar si el pretratamiento con los extractos SFE y PLE procedentes de subproductos de brócoli era capaz de reducir el estrés oxidativo causado por la exposición a la luz UV-B en una línea celular de queratinocitos no tumorigénicos (HaCaT) así como un sistema de protección frente a la inflamación intestinal inducida por el lipopolisacárido (LPS) en una línea celular de miofibroblastos sanos de colon (CCD-18Co). Para ello, se determinaron los perfiles de transcripción de genes que codifican para citoquinas proinflamatorias mediante qRT-PCR. Los resultados mostraron que el extracto SFE exhibió un efecto citoprotector sobre los queratinocitos expuestos a la luz UV-B reduciendo eficazmente el contenido intracelular de ROS y revirtiendo significativamente el aumento de las citoquinas proinflamatorias inducidos por la radiación UV-B. Por su parte, el extracto enriquecido en glucosinolatos obtenido mediante PLE presentó propiedades antiinflamatorias en células CCD-18Co estimuladas con LPS, y mostró capacidad potencial para atenuar la producción de algunos marcadores proinflamatorios y de revertir la acumulación intracelular de ROS. Además, ambos extractos resultaron ser efectivos como potenciales agentes terapéuticos para la reparación de heridas en la piel. Estos resultados demuestran que los extractos procedentes de subproductos de brócoli tienen una utilidad potencial como aditivos de productos cosméticos y nutracéuticos. Además, permitirá a la empresa Agrícola Santa Eulalia dar un salto cualitativo en su gama de productos, revalorizando a su vez un subproducto derivado de su propio proceso de producción.