79
I B T UNALM David Campos G. [email protected] 06 10 de diciembre de 2010 “CURSO: BIOSEGURIDAD Y BIOTECNOLOGIA MODERNA”

Biotecnología industrial y valoración de los recursos

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Page 1: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

I B T

UNALM

David Campos G.

[email protected] 06 – 10 de diciembre de 2010

“CURSO: BIOSEGURIDAD Y BIOTECNOLOGIA

MODERNA”

Page 2: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

El valor de las colecciones de recursos

fitogenéticos reside en la utilización que de

ellos se haga para:

• producir nuevos cultivares.

• domesticar nuevas especies y

• desarrollar nuevos productos.

En beneficio de las actividades

productivas.

Valor de los recursos genéticos

Page 3: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Biodiversidad

NATIVA

Nutrientes y

micronutrientes

Compuestos

bioactivos

Alimentos

funcionales

y nutracéuticos Seguridad

alimentaria Comp. Sensoriales:

Color. olor. sabor. aromas

Page 4: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

• Crecientes costos en salud

• Aumento paulatino de la esperanza de

vida

• Aumento de la población > 65 años

• Deseo de una mejor calidad de vida

• Mayor conocimiento relación dieta-

salud

Tendencias actuales

Ali

men

tos

fun

cion

ale

s

y n

utr

ace

uti

cos

Page 5: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Nutracéutico: cualquier alimento o

parte de un alimento que tenga

beneficios médicos o sanitarios

incluyendo la prevención y el

tratamiento de enfermedades

Alimento funcional:

Se presentan como alimentos

convencionales: Leche. zumos.

cereales. etc.. y no como

medicamentos; lo que se conoce

como “suplementos”.

“nutracéuticos”. “alicamentos”. etc.

A. funcional o nutracéutico?

Page 6: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Alimentos Alimentos

Funcionales NUTRACÉUTICOS

Origen natural

Acción preventiva

Acción terapéutica

Medicamento

Los nutracéuticos son productos que ocupan el gran espacio existente

entre el ALIMENTO y el MEDICAMENTO

Page 7: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Global market for functional foods and supplements

(US $ billion)

0

20

40

60

80

100

2000 2003 2005 2006

Año

Ca

nti

da

d (

US

$ b

illo

ne

s)

Page 8: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Estimated and Forecasted Market for UK Functional Food

and Beverage Products 1998 to 2007

Page 9: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Europa

(33%)

Japón

(18%)

Otros

(12%)

EE UU

(37%)

Th

e glo

bal

mark

et f

or

nu

trace

uti

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2005. A

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der

rep

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nte

d s

up

ple

men

ts.

World market for nutraceuticals (2004)

(total market $ 105.9 billon)

Page 10: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

A donde se orienta el desarrollo de los ALIMENTOS

FUNCIONALES ??

Funciones

psicológicas

Crecimiento

y desarrollo Cardiovascular

Digestivo

Defensa

antioxidante

Metabolismo

Sus

beneficios

Page 11: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

¡¡¡Un alimento funcional por su contenido/biodisponibilidad de

los compuestos bioactivos¡¡¡¡

Fibra dietética

Polialcoholes

Peptidos Aminoácidos

Otras sustancias excitantes o tranquilizantes

Probioticos Polifenoles y otros

Antioxidantes

Vitaminas y minerales

Fitoesteroles

Ácidos grasos

poliinsaturados

Fitoestrógenos

Prebioticos

Glucosinolatos

Page 12: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

¿ Alimentos nativos. fuente

de compuestos bioactivos ?

Page 13: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Biodiversidad nativa

RAICES Y TUBERCULOS:

•Maca (Lepidium mejenii)

•Yacón (Smallantus sonchifolius).

•Mashua (Tropaelum tuberosum.

•Oca (Oxalis tuberosus).

•Camote (Ipomoea batata).

•Papa (solanum sp.)

•Olluco (Ullucus tuberosus).

•Arracacha (Arracacia xanthorrhiza)

•Chicuro (Stangea rhizanta)

•Otras

¡¡¡Gran diversidad genética¡¡¡

Page 15: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

• Ayrampo (Opuntia soehrensii )

• Tumbo (Passiflora tripartita)

• Aguaymanto (Physalis peruviana L.).

•Chirimoya (Annona cherimolia).

• Lucuma (Pouteria lucuma).

• Sanky (Corryocatus brevistylus).

• Sachatomate (Ciphomandra betacea).

Biodiversidad nativa

Page 16: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Biodiversidad nativa

•Granadilla (Passiflora edulis)

• Pepino (Solanum muricatum).

• Lulo (Solanum quitoensis).

• Papaya serrana (Carica candamarcensis).

• Guanabana (Annona muricata)

• Sauco (Sambucus peruvianus)

•Pushgay (Vaccinium florinbundum)

•Camu camu (Mirciaria dubia)

Page 18: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Los favorecen. selectivamente. el desarrollo de

bacterias benéficas (bifidobacterias y lactobacilos)

Page 19: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Principales compuestos prebióticos

Page 20: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Fuente de prebióticos

Page 21: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

50 70 90 110 130 150 170 190

N° Fracción

D.O

(5

50

nm

)

A

B

C D E

F

H I

J

K

L

FOS DP 2 Y 11

El Yacón fuente de

prebióticos :

La raíz contiene hasta 80 %

(bs) de FOS

El DP promedio de estos

oligosacaridos favorece el

desarrollo de bifidobacterias

y lactobacilos

YACON

Pri

nci

pa

l d

esv

enta

ja

alt

o c

on

ten

ido d

e G

. F

y S

Page 22: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

0

20

40

60

80

AR

V 5

073

AR

B 5

564

AR

B 5

185

AJC

5189

AR

B 5

184

DP

A 0

7008

AM

M 5

163

AR

B 5

027

DP

A 0

7010

DP

A07004

AR

B 5

382

DP

A 0

7007

AR

B 5

125

AK

W 5

075

AR

B 5

124

DP

A 7

001

DP

A 7

005

DP

A 7

006

DP

A 7

002

AR

B 5

563

P 1

385

AM

M 5

129

DP

A 7

009

SA

L 1

36

YA

C.

MO

R.

AR

B 5

537

P 1

185

GO

M 1

30

AM

M

5135

Y.

BL

AN

CO

AM

E 5

186

AM

M 5

150

AM

M 5

136

DP

A 0

7011

DP

A 7

003

FO

S (

g/1

00 g

DM

)Gran variabilidad en el contenido de FOS en

diferentes cultivares de yacón

Page 23: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

0

20

40

60

80

Po

rcen

taje

(%

)

AJ

C –

51

89

SA

L –

13

6

AR

B –

51

25

AR

B –

55

63

AR

B –

55

37

AC

W –

50

76

AR

B –

55

62

AM

M –

51

50

AR

B –

51

24

AR

W –

50

75

Azúcares FOS

Se ha encontrado una relación inversa entre el contenido de

azúcares (glucosa. fructosa. sacarosa) y el contenido de FOS

YACON

Genotipos

Page 24: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Una fuente no tradicional de FOS : el chicuro (Stangea rhizanta)

Concentración de FOS similar al yacón con un perfil diferente

FOS de chicuro

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

51 61 71 81 91 101111121131141151161171181

N° fracción

D.O

. 5

50

nm

GF3

GF2

S

Raftilose

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

51 64 77 90 103

116

129

142

155

168

181

N° Fracción

D.o

. 550

nm

GF2

S G+F

GF5

GF3

GF4

FOS de Yacón

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

51 63 75 87 99 111

123

135

147

159

171

183

N° fracción

D.O

.550

nm

G

S

GF2GF3

GF5

GF6GF7

GF4

YACON RAFTILOSA ®

CHICURO

sc-FOS

CHICURO

Page 25: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

4

6

8

10

Lo

g U

FC

/g

FOS INULINA CONTROL

4

6

8

10

Lo

g U

FC

/g

FOS INULINA CONTROL

2

3

4

5

log

UF

C/g

FOS INULINA CONTROL

Lactobacilos Bifidobacterias

Enterobacterias

Incrementa el contenido de bacterias benéficas y reduce las

patógenas. En cuyes se obtienen los resultados siguientes.

Page 26: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

El consumo de FOS de yacón incrementa la producción de

AGCC. Ensayos en cuyes dan los siguientes resultados

0.00

0.40

0.80

1.20

H. de yacón Inulina Control

Co

ncen

tració

n (

mg

/g)

0.00

0.40

0.80

1.20

1.60

H. de yacón Inulina Control

Co

ncen

tració

n (

mg

/g)

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

H. de yacón Inulina Control

Co

nc

en

tra

ció

n (

mg

/g)

A. acético A. propiónico

A. butírico

Page 27: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Yacón una fuente importante de FOS. grandes

ventajas sobre otras fuentes.

FOS de achicoria

achicoria

Extracción/

purificación

Hidrólisis /P/enzimática

FOS (entre 60 y 90%) DP 2 - 10

FOS de Yacón

Yacón

Extracción/

purificación

FOS (entre 60 y 90%) DP 2 - 10

FOS a partir de sacarosa

Sacarosa

Síntesis enzimática

Fructosil - transferasas

FOS + 90% DP 2 - 5

¡¡¡¡ Mayor producción industrial¡¡¡

Page 28: Biotecnología industrial y valoración de los recursos
Page 29: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Antioxidantes en alimentos:

• Vitamina E (alfa, delta, gamma tocoferol)

• Pro vitamina A, Licopeno (Beta caroteno y

otros carotenoides)

• Vitamina C

• Polifenoles (+ de 10,000 compuestos)

• Enzimas antioxidantes (SOD)

Page 30: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Los compuestos antioxidantes son sustancias naturales y

sistemas enzimáticos presentes en los vegetales que retardan o

previenen la oxidación y los protegen del ataque de los

radicales libres O2-(Radical anión superóxido) 2H2O2

(Hidrógeno peróxido) OH (Radical hidroxilo) R-OO (Radical

peróxido) ON (Oxido nítrico) y ONOO (Peróxido nítrico)

Importancia de los antioxidantes y radicales libres

ROS AOX

Resultado de un

desequilibrio entre el

balance de los prooxidantes

y el sistema de defensa

(antioxidantes) originando

con frecuencia daños

irreversibles a las células

ES

TR

ÉS

OX

IDA

TIV

O

Page 31: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

EL ESTRÉS OXIDATIVO ESTÁ IMPLICADO EN UNA SERIE

DE PATOLOGIAS ……… +++ DE 200

Arterosclerosis

Psoriaseis

Dermatosis Traumatismos

Parkinson

Demencia

Artritis

reumatoide

Diabetes

Pancreatitis

Inflamaciones

Catarata

Retinopatías

Degeneración de

la retina

Anemia de fanconi

Malaria

Endotoxemia

Glomerulonefritis

Asma

ARDS

Isquemia

Inflamación

Cáncer

Envejecimiento

SIDA

Page 32: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Los diez alimentos más ricos en antioxidantes

• Palta

• Bayas: arándanos. moras. frambuesas y fresas

• Brócoli

• Repollo y coles en general

• Zanahoria

• Cítricos

• Uvas

• Cebollas -en especial las moradas-

• Espinacas

• Tomates

Page 33: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Plante Composés phénoliques (mg AGE/g,

m.s)

Flavanoïds (mg CE/g, m.s)

Flavonols (mg QE/g

m.s)

Capacité antioxydant ABTS

(mol TE/g, m.s)

Capacité antioxydant

DPPH

(mol TE/g, m.s)

Sauco 33,2 ± 0,53 24,5 ± 0,3 6,8 ± 0,0 303,0 ± 7,1 175,0 ± 11 Mashua 18,8 ± 1,2 3,0 ± 0,2 1,8 ± 0,0 280,1 ± 10,5 180,3 ± 4,5 Tara 911,1 ± 3,9 n.d n.d 15419,4 ± 176 19742,1 ± 45 Aliso 72,2 ±1,8 0,42 ±0,0 13,8 ± 0,1 1045,3 ± 19 811,1 ± 12 Tarwi 12,0 ± 0,1 Tr 1,2 ± 0,0 202,6 ± 2,4 259,4 ± 11,2 Alcachofa 9,7 ± 0.0 Tr 10,0 ± 0,1 159,1 ± 1,9 98,6 ± 2,4 Maguey 9,9 ± 0,0 Tr 3,6 ± 0,2 126,5 ± 1,0 46,7 ± 3,8 Mutuy 23,2 ± 0,0 0,5 ± 0,0 13,7 ± 0,1 275,4 ± 1,8 170,6 ± 12,7 Inca Muña 56,7 ± 0,4 1,2 ± 0,0 9,8 ± 0,1 645,0 ± 8,9 284,0 ± 56 Kiwicha 1,1 ± 0,0 n.d Tr 3,6 ± 0,0 1,18 ± 0,0 Yacón 56,6 ±0,0 n.d 1,5 ± 0,0 61,0 ± 0,7 56,6 ± 0,4 Oca 1,1 ±0,0 0,17 ±0,0 Tr 13,2 ± 0,8 8,4 ± 0,1 Tuna 1,7 ±0,0 Tr Tr 22,3 ± 0,2 3,4 ± 0,0 Guinda 2,4 ± 0,0 0,18 ± 0,0 0,7 ± 0,0 20,2 ± 0,3 10,7 ± 0,1

Compuestos fenólicos (mg AGE/g. m.s). Flavanoïdes (mg CE/g. m.s). Flavonoles (mg QE/g m.s). Capacidad antioxidante ABTS – DPPH (mol TE/g. m.s) en plantas seleccionadas

Page 34: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Plante Composés phénoliques

(mg AGE/g, m.s)

Flavanoïds (mg CE/g, m.s)

Flavonols (mg QE/g m.s)

Capacité antioxydant ABTS

(mol TE/g, m.s)

Capacité antioxydant DPPH

(mol TE/g, m.s)

Granadilla 4,3 ± 0,0 0,12 ± 0,0 Tr 48,6 ± 0,2 22,6 ± 0,1 Tumbo 7,8 ± 0,4 8,3 ± 0,1 Tr 282,9 ± 2,2 160,1 ± 20 Queñual 61,5 ± 1,1 3,5 ± 0,1 9,0 ± 0,1 734,8 ± 5,1 453,0 ± 6,4 Hierba santa 6,5 ± 0,0 Tr 2,3 ± 0,0 57,4 ± 0,3 27,5 ± 0,3 Molle 52,6 ± 0,6 8,4 ± 0,1 11,1 ± 0,0 751,0 ± 11,4 509,0 ± 6,9 Cola de caballo 15,7 ± 0,0 3,3 ± 0,0 4,5 ± 0,1 156,4 ± 3,7 243,6 ± 5,1 Chupa sangre 65,8 ± 0,7 Tr 26,6 ± 0,2 438,5 ±22,3 615,5 ± 20 Cuturrumaza 40,7 ± 1,2 8,0 ± 0,1 8,9 ± 0,1 287,6 ± 5,9 378,2 ± 6,0 Chinchilcoma 59,3 ± 0,9 Tr 6,7 ± 0,1 656,5 ± 16,1 414,7 ± 19,8 Retama 19,2 ± 0,25 Tr 14,8 ± 0,0 90,6 ± 1,4 54,2 ± 1,4 Matico 28,2 ±0,2 Tr 29,2 ± 0,0 192,5 ± 2,1 201,2 ± 3,8 Cedrón 35,5 ± 0,5 Tr 8,5 ± 0,1 448,6 ± 4,2 166,8 ± 3,2 Chicoria 3,9 ± 0,0 n.d 1,3 ± 0,0 36,0 ± 1,0 32,3 ± 0,0 Pacha salvia 61,2 ± 0,6 Tr 7,9 ± 0,1 510,8 ± 4,4 605,5 ± 6,9 Toronjil 31,2 ± 0,4 Tr 3,9 ± 0,1 156,7 ± 3,6 253,7 ± 7,8 Valeriana 11,5 ± 0,2 Tr 1,6 ± 0,0 82,9 ± 0,4 37,0 ± 0,1 n = 3 . p < 0.06

Continuación.

Page 35: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

MASHUA (Tropaeolum tuberosum R & P)

• Fuente importante de antioxidantes fenólicos y

glucosinolatos

• Alta concentración de vitaminas A y C.

minerales Fe y Ca

• Muchas de sus propiedades fisiológicas estarían

relacionadas con el contenido de antiox.

fenólicos y glucosinolatos

Page 36: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Capacidad antioxidante hidrofílica promedio de 10 genotipos de mashua (ABTS734nm)

AC

H

AR

B

AG

M

Entradas

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

AR

B -

524

1

DP

- 0

224

DP

- 0

215

M6

CO

L 2

C

AG

M -

510

9

AV

M -

556

2

AR

B -

557

6

DP

- 0

207

DP

- 0

223

DP

- 0

203

Genotipos

Cap

acid

ad a

nti

oxi

dan

te h

idro

fílic

a

(ug

Tro

lox

equ

iv./

g .

b.h

.) Genotipos amarillos

Genotipos morados

Page 37: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

DIFERENTES GENOTIPOS DE MASHUA

Page 38: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Genotipos de mashua que presentaron mayor contenido de glucosinolatos. capacidad antioxidante hidrofílica. Compuestos

Fenólicos y Antocianinas

MASHUA

Page 39: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Fraction I: • gallic acid. • gallocatechin. • procyanidin B2 • and epigallocatechin. • Other phenolic compounds such

as hydroxycinnamic and hydroxybenzoic acid derivatives. rutin and/or myricetin derivatives

Fraction II: • epicatechin. • hydroxycinnamic and

hydroxybenzoic acid derivatives.

Fraction III: • anthocyanins for the purple

coloured mashua tubers • and rutin. hydroxycinnamic acid

and hydroxybenzoic • acid derivatives for the yellow

coloured. Fraction IV : • proanthocyanidins.

PRINCIPALES CFns

Acys

Page 40: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Ch

emic

al

stru

ctu

res

for

the

main

id

enti

fied

an

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an

ins

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LC

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Ast

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tify

the

tenta

tive

posi

tion

of

the

acet

yl

gro

up

on 4

-OH

.

Page 41: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Diferentes genotipos de papas nativas. ricos en

antioxidantes fenólicos

Page 42: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

AU

0.00

0.20

0.40

0.60

Minutes

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

2 5 9

12

13

15

16

0.00

0.20

0.40

0.60

Minutes

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

AU

0.00

0.20

0.40

0.60

Minutes

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

1 3 4 6 7 8

10

14

17

18

0.00

0.20

0.40

0.60

Minutes

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

11

ANTOCIANINAS

AU

0.00

0.02

0.04

0.06

Minutes

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

AU

0.00

0.02

0.04

0.06

Minutes

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

ANTOCIANIDINAS

1. Cianidin

2.Petunidina

3.Pelargonidina

4.Peonidina

AU

0.00

0.02

0.04

0.06

Minutes

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

1 2

AU

0.00

0.02

0.04

0.06

Minutes

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

3

4

Las papas nativas presentan gran variabilidad en el contenido

y tipos de antocianinas

papas nativas

Page 43: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Minutes

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

1 2

4

5

6

7 3

Compuesto Concentración (mg/100 g)

1 Derivado de ácido clorogénico* 0.51

2 Derivado de ácido clorogénico* 1.38

3 Derivado de ácido clorogénico* 0.21

4 Derivado de ácido clorogénico* 3.76

5 Acido clorogénico 38.26

6 Ácido cafeico 1.25

7 Derivado de ácido clorogénico* 0.76

Total 46.13

Las papas nativas presentan gran variabilidad en el contenido

y compuestos fenólicos

papas nativas

En algunos cultivares se han encontrado pequeñas cantidades de rutina y kaenferol.

Page 44: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Genotipos de Oca que presentan alta Actividad

Antioxidante

Atención con genotipos de

alto contenido de acido

oxálico ¡¡¡¡¡

Page 45: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

2 1 3

4

5

6

A

7 A

A

8

9 10 13

14

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00

2 4 17

1 0

11 12 16 18 19

A

3

4 15

16

6 ' 7 ' 8'

9 ' 11 ' 12 ' 13 '

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00

3

14 ' 17 ' 18 '

19 '. 20 '. 8 '.12

16

22 ' 23 '

21 '

B

Abso

rban

ce

à 32

0 n

m

Temps de retention ( min )

2 1 3

4

5

6

A

7 A

A

8

9 10 13

14

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 90.00 100.00

2 4 17

1 0

11 12 16 18 19

A

2 1 3

4

5

6

A

7 A

A

8

9 10 13

14

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 90.00 100.00

2 4 17

1 0

11 12 16 18 19

Fra. aquosa

3

4 15

16

6 ' 7 ' 8'

9 ' 11 ' 12 ' 13 '

0.00 10.00 20.00 30.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00

3

14 ' 17 ' 18 '

19 '. 20 '. 8 '.12

16

22 ' 23 '

21 '

B

Abso

rban

ce

à 32

0 n

m

Temps de retention ( min )

Fra. eti acetato

•Faq. 1.3.4 = derivados de a. cafeico;

2 =deriv. de a. vainilico; 5.6 =

derivados de flavan-3-ols; 7.10-20=

derivados de flavonas (tipo apigénina

et lutéolina); 8.9 = derivados de a.

cinamicos. Presencia significativa de

antocianinas

•Fae. 1’-3’.7’.15’.16’ = derivados de

flavan-3-ols; 4’.5’.8’ = derivados de

flavanonas (tipo naringenina); 9’.11’-

13’.22’.23’ = derivados de flavonas

(tipo apigénina et lutéolina); 10’ =

derivados de acido cinamico; 14’.17’-

21’= derivados de acido cafeico.

Perfil de compuestos fenólicos en genotipos amarillo y

morado de oca

A

M

Page 46: Biotecnología industrial y valoración de los recursos
Page 47: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Maturity stage a TP

(mg GAE/100g

FW)b

Ac. Ascorb

(mg/100g FW)b

A. deshidroas.

(mg/100g FW)b

DPPH

(mol TE/g FW) b

Full green 1 119.8 047 2 279.6 34 119.6 12 152.9 08

Green-reddish 1 425.1 193 1 910.1 45 151.6 09 184.8 11

Red 1 322.8 102 2 006.5 65 121.1 18 166.7 11

Total phenolics (TP). DPPH antioxidant capacity (DPPH). ascorbic acid

(AA) and dehydroascorbic acid (DHA) in camu-camu fruit at three

maturity stages.

Page 48: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

0

50

100

150

200

Verde Semi maduro MaduroCa

p.

an

tio

xid

an

te (

um

ol

TE

/g

)

C. Fns A. ascorbico

Aproximadamente el 75 % de la capacidad antioxidante del

camu – camu es aportada por la vitamina C

Page 49: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00

1 2

3 4 5 6

7 8

1112

13

151614

17

18

19 20

21

22

2324

25

26

27

28

29

30

12

3 4 5 6 7

8 12

13

151614

19 20 22 2324

26 27

2930

11

17

18

21

25

28

10

12

3 4 5 6 78

12

13

15

16

14

19

20 2223 24

26 27

29

30

11

17

18

21

28

10

25

9

Red

Green reddish

Green

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00

1 2

3 4 5 6

7 8

1112

13

151614

17

18

19 20

21

22

2324

25

26

27

28

29

30

12

3 4 5 6 7

8 12

13

151614

19 20 22 2324

26 27

2930

11

17

18

21

25

28

10

12

3 4 5 6 78

12

13

15

16

14

19

20 2223 24

26 27

29

30

11

17

18

21

28

10

25

9

Red

Green reddish

Green

1.2.4.7.8.11.12.20= Flavan-3-ol derivatives; 3.23.27= gallic acid derivatives 5 = Epigallocatechin; 6 =

Catechin; 9 = Delphinidin-3-glucoside; 10 = Cyanidin-3-glucoside; 13.29 = Naringenin derivatives;

14.16.17.22 = Rutin derivatives; 15.21.24.25.26.28 = Ellagic acid derivatives; 18 = Rutin; 19.30 =

Eriodictyol derivatives. Ellagic and gallic acids. eriodictyol. rutin and flavan-3-ol derivatives were identified on

the basis of UV spectrum and the presence of gallotannins and ellagitannins were confirmed by a significant

increase in free gallic acid and ellagic acid with HPLC followed by acid hydrolysis.

HPLC-DAD phenolic profiles for the phenolic

fraction (FII) from camu-camu fruit recorded at

280 nm

CAMU-CAMU

Page 50: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Sauco (Sambucus peruviana)

fuente de antocianinas y otros

fenólicos antioxidantes

Page 51: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Estado de

madurez Fns (mg AGE/g

ms)

Acys (mg CE/100 g

ms)

CA ABTS

(umol TE/g

ms)

Verde 23.60 0.00 195.07

Semi maduro 15.32 188.52 196.65

Maduro 18.31 514.72 211.32

Compuestos fenólicos. contenido de antocianinas y capacidad

antioxidante del Sauco (Sambucus peruviana) de diferentes estados de

madurez

Page 52: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

Fracción aquosa Fracción acys Fracción otros fenólicos

Ca

p. A

ntio

xid

an

te

(μm

ol T

E/1

00

g m

s) Verde

Semi maduro

Maduro

La mayor parte de la capacidad antioxidante es

aportada por las antocianinas

Page 53: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Antocianinas en sauco

Derivados de cianidina…

?

Page 54: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

AU

0.00

0.50

1.00

1.50

Minutes

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00

AU

0.00

0.50

1.00

1.50

Minutes

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00

AU

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

Minutes

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00

Tiempo

de

retención

Nombre tentativo mg/g

1 19.946 Derivado de Flavan 3-ol (catequina) 0.4885

2 21.926 Derivado de Flavan 3-ol (catequina) 0.1295

3 24.653 Derivado de acido cinamico (clorogénico) 0.013

4 26.513 Derivado de Flavan 3-ol (catequina) 0.1453

5 27.755 Derivado de acido cinamico (clorogénico) 0.0301

6 29.358 Derivado de Flavan 3-ol (catequina) 0.2172

7 30.671 Derivado de acido cinamico (clorogénico) 2.3912

8 32.679 Derivado de Cianidina 0.3256

9 50.844 Derivado de Flavonol (rutina) 0.3940

10 54.920 Derivado de Flavonol (rutina) 0.061

11 57.704 Derivado de Flavonol (rutina) 0.0254

12 58.123 Derivado de Flavonol (rutina) 0.1213

13 60.494 Derivado de acido cinamico (clorogénico) 0.0096

14 62.183 Derivado de Flavonol (rutina) 0.0761

Perfil de compuestos fenólicos de los 3 estados de madurez

del sauco. HPLC - DAD a 280nm

Verde

Semi maduro

maduro

Page 55: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

LAS HOJAS DE MUÑA (Minthostachys

mollis (Kunth) Griseb) E INCA MUÑA

(Clinopodium bolivianum (Benth.) Kuntze).

FUENTE DE COMPUESTOS ANTIOXIDANTES

DE

Page 56: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

a mg de ácido gálico equivalente (AGE) por g bs. b mg de quercetina equivalente

(QE) por g bs. c μmol equivalente de Trolox (TE) por g b.s. *Promedio aritmético de

tres repeticiones ± desviación estándar. Las letras diferentes en superíndice dentro

de cada columna del cuadro indican que existen diferencias significativas (p <

0.05).

Compuestos fenólicos totales. flavonoles y flavonas y capacidad

antioxidante de la muña e inca muña

Page 57: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

HPLC chromatogram of phenolic compounds present in Inca

muña (a) aqueous fraction and (b) ethyl acetate fraction.

Retention time (Minutes)

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00

Ab

sorb

ance

at

28

0 n

m

1

2

3

4

56

7

1

2

3,4

6

8

7

9

10

1112

13

(a)

(b)

Retention time (Minutes)

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00

Ab

sorb

ance

at

28

0 n

m

1

2

3

4

56

7

1

2

3,4

6

8

7

9

10

1112

13

(a)

(b)

peaks 1. 2.4.6.8. 9.11-13

flavanone derivatives (quantified

as eriodyctiol at 280 nm);

peaks 3 and 10 flavone

derivatives (quantified as

luteolin at 320 nm);

peak 5 flavone derivative

(quantified as apigenin at 320

nm) and peak 7

hydroxycinnamic acid derivative

(quantified as caffeic acid at 320

nm).

Samples (a) and (b) were

injected at phenolic compound

concentration of 1.00 mg/mL

Page 58: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Los antioxidantes fenólicos son eficaces para la conservación de aceites y

alimentos grasos (carnes pescado , embutidos, emulsiones)

EN CARNES:

Todas estas sustancias ejercen su efecto por medio

de dos mecanismos diferentes, aunque

relacionados entre sí:

Por una parte, inhiben la oxidación de la

mioglobina, con lo que protegen el color rojo

brillante de la carne fresca.

Por otra, inhiben la oxidación de los ácidos grasos,

con lo que se frena la aparición de olores y sabores

de carne no fresca.

También inhiben la oxidación de las proteicas

Page 59: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

BHT

CONTROL

Fae 100 ppm

TBHQ

Fae 200 ppm

Fae 300 ppm

Fae 400 ppm

Curvas de oxidación DSC de aceite se soya conteniendo diferentes concentraciones de

Fea de extractos de mashua a 100 ppm (a). 200 ppm (b). 300 ppm (c) y 400 ppm (d) en

comparación con un control sin antioxidante (e) y antioxidantes sintéticos BHT (f) y

TBHQ (g) a una concentración de 200 ppm

Antioxidantes fenólicos de mashua: una alternativa para la

conservación de aceites

Page 60: Biotecnología industrial y valoración de los recursos
Page 61: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

• Los glucosinolatos (también llamados

tioglicósidos) son S-glicósidos en los que

la glicona es β-D-tioglucosa y la

aglicona es una oxima sulfatada

• El radical R es el que diferencia a los

diversos glucosinolatos.

• Se encuentran en plantas dicotiledóneas, y

son especialmente abundantes en la

familia de las Brassicaceae (crucíferas).

QUE SON LOS GLUCOSINOLATOS?

Page 62: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

The general structure of glucosinolates and their

enzymatic degradation products.

Adapted from Rask et al., 2000.

Page 63: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

• su mecanismo anticarcinogénico esta relacionado con la regulación de

las enzimas metabólicos de fase I y de fase II

• los productos mas estudiados han sido el feniletil-isotiocianato y el

indol-3-carbinol, con resultados esperanzadores en cánceres inducidos

por las nitrosaminas, pero sin resultados cuando el agente inductor era el

benzopireno.

Actividad antitumoral

Page 64: Biotecnología industrial y valoración de los recursos
Page 65: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

MACA (Lepidium mejenii)

• Proteínas. carbohidratos. calcio.

fósforo. magnesio. hierro. zinc. sodio.

potasio. vitamina C. riboflavina

• Alcaloides

• Esteroles. glucosinolatos.

fitosteroles. c. fenolicos. flavonoides

y/o cumarinas. taninos. glicosidos.

saponinas. aminoacidos libres.

macaenos. macamidas. ácidos graso.

etc

Page 66: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

MACA Glucosinolatos en maca fresca

El glucotropaeolin constituye aproximadamente del 76 al 85% del total

En conjunto los glucosinolatos aromáticos constituyen aproximadamente del 98.5 al 99 %.

La maca es una fuente importante de glucosinolatos aromáticos.

Minutes

16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 30.00 32.00

1

2

3

4

5

6

Estructura del grupo R Nombre trivial

1 5–Methylsulfinylpentil Glucoalyssin

2 4–Hydroxybenzyl Glucosinalbin

3 4-hydroxy-3-indolylmethyl 4-hydroxyglucobrassicin

4 Benzyl Glucotropaeolin

5 3–Methoxybenzyl Glucolimnathin

6 4-methoxy-3-indolylmethyl 4-methoxyglucobrassicin

Page 67: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

MACA Glucosinolatos en maca seca

El glucotropaeolin constituye aproximadamente del 76 al 85% del total

En conjunto los glucosinolatos aromáticos constituyen aproximadamente del 98.5 al 99 %.

La maca es una fuente importante de glucosinolatos aromáticos.

Minutes

20.00 25.00 30.00 35.00

1

2

3

4

Estructura del grupo R Nombre trivial

1 5–Methylsulfinylpentil Glucoalyssin

2 4–Hydroxybenzyl Glucosinalbin 3 Benzyl Glucotropaeolin 4 3–Methoxybenzyl Glucolimnathin

Page 68: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

MACA Glucosinolatos en tres ecotipos de maca fresca y

seca

10

15

20

25

30

35

40

Glu

co

si. t

ota

les

(u

mo

l/g

bs

)

Fresca Seca

Amarillla

Roja

Negra

Page 69: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Evolución del contenido de glucosinolatos durante el secado

post cosecha de maca amarilla . roja y negra

MACA

A los 15 días de secado al

medio ambiente natural los

incrementos de glucosinolatos

son:

•Amarilla: 21 %

•Roja: 27 %

•Negra: 28 %

A los 90 días de secado al

medio ambiente natural las

perdidas de glucosinolatos

son:

•Amarilla: 47 %

•Roja: 43 %

•Negra: 57 %

Page 70: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Algunos aspectos fisiológicos relacionados con el

consumo de maca

Según Wang et al. (2007).

mejoramiento de la fertilidad.

Disfunción eréctil.

función antiproliferativa.

rol en la vitalidad y tolerancia del estrés.

osteoporosis y antipostmenopausal.

Page 71: Biotecnología industrial y valoración de los recursos
Page 72: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Gran diferencia en el contenido de GLS en diferentes

cultivares

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

ARV 5366 19 K'ello 20 Isaño ARB 5576 15 Zapallo 02 Isaño 01 K'ello 03 Chiara ARB 5241

Cultivar

Con

t. G

luco

sin

ola

tos

(μm

ol/

g)

Page 73: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Presenta gran variabilidad en el contenido de glucosinolatos.

pero perfiles similares; también gran variabilidad en la

actividad mirosinasa

MASHUA

Minutes 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00

1

3

Minutes

10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00

1 2

3

Glucoaubrietin methoxybenzylglucosinolate 3

Glucosinalbin 4–Hydroxybenzyl 2

Glucoalyssin 5–Methylsulfinylpentil 1

Nombre trivial Estructura del grupo R

Genotipo A Genotipo B

+ del 90%

Page 74: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Capacidad Antioxidante de

Extractos de Ayrampo

Betanínas

Flavonoides

Ácido

Ascórbico

Relaciones de

Sinergia o

Antagonismo

Ayrampo fuente de betalainas y

antioxidantes fenólicos

Page 75: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

0 20 40 60 80 100

N° Fracción

Ab

so

rban

cia

537nm

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

0 50 100 150

N° Fracción

Absorb

ancia

480nm

537nm

Beta

cian

ina

Beta

cian

ina

Beta

xant

ina

Betaninas de ayrampo y betarraga purificadas

por CFS

AYRAMPO

Ayrampo Betarraga

Page 76: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Comparación de la Capacidad Antioxidante y Contenido de

Compuestos Fenólicos en Extractos de Ayrampo y Beterraga:

1186.35 + 21.09 Ayrampo

1199.16 + 22.56 Beterraga

Capacidad Antioxidante

(g Trolox Equivalente/ml extracto) Extracto

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Beterraga Ayrampo

Extracto

Capa

cidad

Ant

ioxida

nte

(ug

Trolo

x Equ

ivalen

te/m

l

extra

cto)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Beterraga Ayrampo

Extracto

Conte

nido d

e fenó

licos

totale

s (m

g Ácid

o Clor

ogénic

o

Equiva

lente/

100 m

l extr

acto)

101.43 + 0.58 Ayrampo

87.07 + 0.15 Beterraga

Contenido de fenólicos totales

(mg Ácido Clorogénico

Equivalente/100 ml extracto)

Extracto

AYRAMPO

Page 77: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

0 5 10 15 20 25 30

Tiempo (días)

% R

ete

nció

n

25 °C

4 °C

AYRAMPO

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

0 5 10 15 20 25 30

Tiempo (días)

% R

ete

nció

n

25 °C

4 °C

BETARRAGA

Efecto del almacenamiento en la capacidad antioxidante de

extractos de ayrampo y betarraga

AYRAMPO

Page 78: Biotecnología industrial y valoración de los recursos

Betaninas de ayrampo muy importantes para yogurt

Color of the treatments in yogurt with 0.1% fat (from left to

right: control. T1. T2 and T3) during 35 days storage at 4ºC.

At

zero

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tim

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