Un paseo en quinua
Investigadoras e investigadores argentinos diseñaron una plataforma de nanoencapsulamiento, unida a una proteína extraída de la semilla de quinua, capaz de vehiculizar compuestos bioactivos con propiedades antioxidantes que no se degradan en su paso por el aparato digestivo. Apuntan a aplicarla en la elaboración de un alimento funcional, posiblemente un yogur.
El diseño de nanovehículos capaces de transportar a través del organismo compuestos bioactivos, beneficiosos para la salud, sin que se degraden, es una herramienta que cobra cada vez mayor relevancia en el ámbito de la industria nutracéutica.
Un grupo de investigación del Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN, UBA-CONICET) dio un importante paso en este sentido: diseñaron y caracterizaron nanocomplejos a partir de una proteína de la semilla de quinua, llamada globulina 11S, a la que unieron dos valiosos bioactivos: tocoferol –vitamina E– y resveratrol, un polifenol natural con propiedades antioxidantes.
“Extrajimos las proteínas de la harina de quinua y las sometimos a un proceso extra de purificación mediante una columna cromatográfica, para obtener sólo la globulina 11S. Estas proteínas tienen la capacidad de formar complejos de manera espontánea al unirse a los compuestos bioactivos”, explica Alejandra Rubinstein, ingeniera en alimentos con amplia experiencia en la industria y que ahora encara, con este y otro trabajo en ciernes, la última parte de su tesis de doctorado.
Estos compuestos bioactivos beneficiosos para la salud tienen la limitación de que son muy lábiles, porque los ataca el oxígeno, los ataca la luz, y se degradan.
A estas globulinas 11S, proteínas muy importantes para el crecimiento de las plantas, se les agregó resveratrol o tocoferol. “Son dos estudios distintos, comparativos, para ver cómo se comportaba la proteína en cada caso –agrega Rubinstein–. Hicimos distintos estudios para observar cómo se unían estos bioactivos a las moléculas. Entre otros, estudios bioinformáticos, para los cuales hicimos un modelado de la proteína 11S de quinua, que no existía, y estudios de docking, una técnica que muestra cuánto y en qué zona de la molécula se pega el compuesto bioactivo.
Pensemos que la proteína es algo mucho más grande que el complejo bioactivo, que puede pegarse en distintas zonas. En ambos casos se pudo formar el complejo. Vimos que el resveratrol se pega mucho más a la 11S que el tocoferol. Pero los dos funcionaron muy bien y pudimos medir cómo conservan sus capacidades antioxidantes”.
“Todos estos compuestos bioactivos beneficiosos para la salud tienen la limitación de que son muy lábiles, porque los ataca el oxígeno, los ataca la luz, y se degradan –puntualiza Oscar Pérez, quien pronto cumplirá una década al frente del Laboratorio Interdisciplinario de Dinámica Celular y Nano-herramientas de Exactas UBA–. Entonces, la idea es pegarlos a una proteína que también es muy buena en cuanto a sus valores nutricionales, que también es antioxidante, como la globulina 11S de quinua, que los protege y transporta hacia el intestino, donde eso se va a absorber, en mayor medida que si el resveratrol o el tocoferol estuvieran solos. Es vital que el intestino ‘vea’ el compuesto bioactivo como tal. Si llega degradado, no sirve.”
La globulina 11S de la quinua, los protege y transporta hacia el intestino. Es vital que el intestino detecte el compuesto bioactivo como tal. Si llega degradado, no sirve.
“El objetivo de mi tesis –completa Rubinstein– es generar, a partir de esta plataforma innovadora, un ingrediente funcional. Se trata de compuestos muy pequeños: no se puede elaborar, por ejemplo, un panificado hecho puramente con esto, pero sí agregarlo a alimentos, que pueden ser de base láctea, o bien un producto deshidratado, como una sopa instantánea, que tenga estas propiedades saludables incluidas”.
Oscar Pérez y Alejandra Rubinstein.
Agrega que, si bien las globulinas 11S se encuentran en las semillas de todas las legumbres, decidieron trabajar con quinua “porque es un cultivo ancestral que está resurgiendo, un cultivo local, andino, que por otra parte está de moda, y básicamente porque tiene muchas propiedades nutricionales, más proteínas que otros cereales y un buen balance de aminoácidos”.
Este estudio –del que también participó Guadalupe García Liñares, química especialista en biocatálisis e investigadora del CONICET en la Unidad de Microanálisis y Métodos Físicos en Química Orgánica (UMYMFOR)– se publicó en la revista Pharmaceutics a fines del año pasado. Poco después, en Plant Foods for Human Nutrition, vio la luz otro estudio complementario, que refuerza la aplicabilidad de la investigación.
El grupo decidió trabajar con quinua porque es un cultivo ancestral y porque tiene muchas propiedades nutricionales, más proteínas que otros cereales y un buen balance de aminoácidos.
“Hasta aquí habíamos trabajado con la proteína pura, que es muy difícil obtener en grandes cantidades. Al purificarla, se obtiene lo suficiente para este tipo de estudios analíticos, pero no para una producción escalable a nivel industrial. O sea, para crear un alimento, que sea viable desde el punto de vista comercial, necesitás mucha más cantidad –señala Rubinstein–. Decidimos, entonces, trabajar con el aislado de las proteínas, sin purificar la 11S. Y comprobamos que esa técnica sí permitiría escalar la producción. Hicimos los mismos estudios, y las propiedades antioxidantes que medimos en la 11S no quedan enmascaradas en el aislado, no disminuyen, se conservan”.
Otro dato central del trabajo fue el hallazgo de que el proceso de “complejamiento” de esta proteína es espontáneo. “El sistema que construyó Alejandra constituye una verdadera plataforma de nanoencapsulación y delivery, de las que tenemos varias en el laboratorio, pero esta es de base proteica, basada justamente en la espontaneidad que se da en la unión de la proteína con el bioactivo –explica Pérez–. No son uniones covalentes, sino una unión transitoria que, dadas ciertas condiciones, es reversible. Ese es precisamente el principio que usamos en nanosistemas vehiculizantes: necesitamos que el compuesto bioactivo se desprenda, que algo gatille su liberación en el intestino. Y esto es clave para el diseño de alimentos funcionales que, además de cubrir necesidades nutricionales, le da a quien lo consume un plus de salud”.
Lo que sigue, el último paso en la tesis de doctorado de Alejandra Rubinstein –que recibió una de las pocas becas de culminación que entregó el CONICET en la actual gestión–, es evaluar en sistemas in vitro el comportamiento biológico de estos nanocomplejos que, aún en presencia de luz, ciertos pH y enzimas, mantienen sus efectos benéficos durante el procesamiento del alimento y durante su paso por el tracto gastrointestinal, es decir, medir sus propiedades antioxidantes, su bioaccesibilidad y biodisponibilidad. Y diseñar una aplicación para esta plataforma, por ejemplo, una leche fermentada del tipo yogur.
