INFLUENCIA DE FACTORES INHERENTES AL ALIMENTO Y AL INDIVIDUO SOBRE LA DIGESTIBILIDAD DE LÍPIDOS DE ORIGEN VEGETAL

Abstract

[ES] Los lípidos en la alimentación del ser humano son esenciales para lograr una homeostasis en el individuo. Las propiedades fisicoquímicas de los lípidos están condicionadas por el origen y su estructura, determinando su interacción con otros componentes de la matriz alimentaria. Estos factores considerados como inherentes al alimento, junto con las condiciones fisiológicas del entorno digestivo de cada individuo, pueden modular la digestibilidad y la absorción intestinal de los lípidos. Así por ejemplo, en el contexto de las patologías que cursan insuficiencia pancreática exocrina (IPE) como es el caso de la fibrosis quística (FQ), la maldigestión de alimentos y malabsorción de nutrientes, especialmente de los lípidos, es una de las principales consecuencias. En estos casos, los pacientes siguen una serie de recomendaciones médicas y dietéticas que consisten en la administración de un suplemento enzimático de pancreatina encapsulada así como en un aumento de la ingesta de alimentos con alto contenido lipídico. En este escenario, los alimentos lipídicos de origen vegetal como frutos secos, semillas, así como alimentos formulados con derivados de estos, son recomendados por su perfil lipídico rico en ácidos grasos mono y poliinsaturados. La metodología de simulación in vitro de la digestión gastrointestinal permite imitar los procesos del tracto gastrointestinal estableciendo las condiciones propias del medio (pH, concentración de enzimas, sales biliares, etc.) según la etapa digestiva. Esta metodología está avalada para analizar la influencia de los diversos factores implicados en la digestibilidad y bioaccesibilidad de nutrientes en condiciones fisiológicas concretas como las determinantes de la Fibrosis Quística. El objetivo principal de esta tesis doctoral fue analizar la influencia de los factores inherentes al alimento sobre la digestibilidad lipídica y bioaccesibilidad de compuestos bioactivos en matrices alimentarias ricas en lípidos de origen vegetal. Las matrices seleccionadas fueron: semillas y germinados de chía, frutos secos (nueces y cacahuetes), chocolates (negro, con leche y blanco) y productos de panadería (pan integral, pan blanco, galletas tipo María, galletas con pepitas de chocolate, pastel de chocolate, donut, gofre, croissant y magdalenas). Otro de los objetivos fue analizar la influencia de las condiciones gastrointestinales de la FQ (pH intestinal subóptimo, secreción biliar y pancreática reducidas) sobre la lipólisis y bioaccesibilidad de compuestos bioactivos. Los resultados de esta tesis permiten afirmar que la estructura matricial, su composición, el tipo de procesado y la interacción entre nutrientes son determinantes en la lipólisis y bioaccesibilidad de algunos compuestos bioactivos en condiciones intestinales alteradas como sucede en FQ. Así por ejemplo, en el caso de la chía y los frutos secos se evidenció que un mayor nivel de desestructuración (reducción de tamaño de las matrices) resulta en una mejor digestibilidad de los macronutrientes. Por otro lado, determinados procesos como la germinación de semillas de chía se traduce en una mejora en la digestibilidad lipídica y bioaccesibilidad de compuestos fenólicos. En el caso de chocolates y productos de panadería cabe destacar que su composición (contenido y tipo de grasa, proteínas, emulsificantes, etc.) juegan un papel esencial en la digestibilidad de macro y micronutrientes. Finalmente, los ensayos realizados a distintas dosis de suplemento enzimático permitieron identificar que las dosis adecuadas para mejorar la bioaccesibilidad de compuestos bioactivos, así como para lograr una óptima extensión de la lipólisis no son únicamente en función de la cantidad de grasa. La modelización de los resultados experimentales obtenidos en cuanto a la dosificación enzimática en condiciones FQ, permitió obtener una herramienta para la predicción de la dosis óptima de enzimas reco

[CA] Els lípids en l'alimentació de l'ésser humà resulta essencial per a aconseguir una homeostasis en l'individu. Les propietats fisicoquímiques dels lípids estan condicionades per l'origen i la seua estructura, determinant la seua interacció amb altres components de la matriu alimentària. Estos factors considerats com inherents a l'aliment, junt amb les condicions fisiològiques de l'entorn digestiu pròpies de cada individu, poden modular la digestibilitat i la posterior absorció intestinal dels lípids. Així per exemple, en el context de les patologies que cursen insuficiència pancreàtica exocrina (IPE) com és el cas de la fibrosi quística (FQ), la maldigestió d'aliments i malabsorció de nutrients, especialment dels lípids, és una de les principals conseqüències. En estos casos, els pacients seguixen una sèrie de recomanacions mèdiques i dietètiques que consistixen en l'administració oral d'un suplement enzimàtic de pancreatina encapsulada així com en un augment de la ingesta d'aliments amb alt contingut lipídico. En este escenari, els aliments lipídics d'origen vegetal com a fruits secs, llavors, així com aliments formulats amb derivats d'estos, són especialment recomanats pel seu perfil lipídic, que és ric en àcids grassos mono i poliinsaturats. La metodologia de simulació in vitro de la digestió gastrointestinal permet imitar els processos del tracte gastrointestinal establint condicions pròpies del mig (pH, concentració d'enzims, sals biliars, etc.) segons l'etapa digestiva. Esta metodologia està avalada per a analitzar la influència dels diversos factors implicats en la digestibilitat i bioaccesibilidad de nutrients en condicions fisiològiques concretes com per exemple les determinants de la Fibrosi Quística. L'objectiu principal d'esta tesi doctoral va ser analitzar la influència dels factors inherents a l'aliment sobre la digestibilitat lipídica i bioaccesibilidad de compostos bioactivos en matrius alimentàries riques en lípids d'origen vegetal. Les matrius seleccionades van ser: llavors i germinats de xia, fruites seques (anous i cacauets), xocolates (negre, amb llet i blanc) i productes de forn (pa integral, pa blanc, galletes, galletes amb llavors de xocolate, pastís de xocolate, donut, gofre, croissant i magdalenes). Un altre dels objectius va ser analitzar la influencia de les condicions gastrointestinals característiques de la FQ (pH intestinal subòptim, secreció biliar i pancreàtica reduïdes) sobre la lipòlisi i bioaccesibilitat de compostos bioactivos. Així, els resultats d'esta tesi permeten afirmar que l'estructura matricial, la seua composició, el tipus de processat i la interacció entre nutrients són determinants en la lipólisis i bioaccesibilidad d'alguns compostos bioactius en condicions intestinals alterades com succeïx en FQ, tenint menor repercussió en condicions estàndards d'adult sa. Així per exemple, en el cas de la xia i els fruits secs es va evidenciar que un major nivell de desestructuració (reducció de grandària de les matrius) resulta en una millor digestibilitat dels macronutrients. D'altra banda, la germinació de llavors, de xia, millora en la digestibilitat lipídica i bioaccesibilitat de compostos fenòlics. En el cas del xocolates i productes de forn cal destacar que la seua composició (contingut i tipus de greix, proteïnes, emulsificants, etc.) juguen un paper essencial en la digestibilitat de macro i micronutrients. Finalment els assajos realitzats a distintes dosis de suplement enzimàtic van permetre identificar que les dosis adequades per a millorar la bioaccesibilidad de compostos bioactius, així com per a aconseguir una òptima extensió de la lipólisis no són únicament funció de la quantitat de greix. La modelització dels resultats experimentals obtinguts pel que fa a la dosificació enzimàtica en condicions FQ, va permetre obtindre una ferramenta per a la predicció de la dosi òptima d'enzims recomanable per

[EN] Lipids in the diet of human beings are essential to achieve a correct homeostasis in the individual. The physicochemical properties of lipids are conditioned by the origin and the structure, determining its interaction with other components of the food matrix. These factors are considered as inherent to the food, and together with the physiological conditions of the digestion lumen, can modulate the digestibility and intestinal lipid absorption. Thus, in the context of pathologies that present with exocrine pancreatic insufficiency (IPE), such as cystic fibrosis (CF), food maldigestion and malabsorption of nutrients, especially lipids, is one of the main consequences. In these cases, patients follow a series of medical and dietary recommendations, including the administration of encapsulated pancreatin enzyme supplements and high intake of lipid-rich foods. Plant-origin foods such as nuts, seeds and food formulated with derivate of these lipids are especially recommended because of their lipid profile, which is rich in mono and polyunsaturated fatty acids. The methodology of in vitro simulation of gastrointestinal digestion allows for imitating the processes of the gastrointestinal tract establishing the specific conditions (pH, concentration of enzymes, bile salts, etc.) according to the digestive stage. This methodology is endorsed to analyze the influence of various factors involved in the digestibility and bioavailability of nutrients under specific physiological conditions, such as those which are determinants of Cystic Fibrosis. The main objective of this doctoral thesis was to analyze the influence of inherent-to-food factors on the lipid digestibility and bioaccessibility of bioactive compounds in food matrices rich in vegetable lipids. The selected matrices were: seeds and sprouts of chia, nuts (walnuts and peanuts), chocolates (black, with milk and white) and bakery products (wheat bread, white bread, cookies, cookies with chocolate chips, chocolate cake, donut, waffle, croissant and muffins). Another main objective was to analyze the influence of the characteristic gastrointestinal conditions of Cystic Fibrosis (suboptimal intestinal pH, reduced biliary and pancreatic secretion) on the lipolysis and bioavailability of bioactive compounds. Thus, the results of this thesis allow us to affirm that the matrix structure, its composition, the type of processing and the interaction between nutrients, are determinants of lipolysis and bioavailability of some bioactive compounds in altered intestinal conditions as in CF. For example, in the case of chia and nuts, it was evident that a greater reduction of size of the matrices results in a better macronutrient digestibility. On the other hand, germination of chia seeds results in an improvement in the lipid digestibility and bioavailability of phenolic compounds. In the case of chocolates and bakery products it should be noted that their composition (content and type of fat, proteins, emulsifiers, etc.) play an essential role in the digestibility of macro and micronutrients. Finally the tests carried out at different doses of enzyme supplement allowed for identifying that the adequate doses to improve the bioavailability of bioactive compounds, as well as to achieve optimal lipolysis, are not only dependent of the amount of fat. The modeling of the experimental results obtained in terms of enzymatic dosing under Cystic Fibrosis conditions allowed the development of a tool for the prediction of the optimal dose of enzymes recommended for the clinical treatment in patients with cystic fibrosis.