Estudio químico de las propiedades sensoriales y biofuncionales de la guayaba agria (Psidium friedrichsthalianum Nied.)

Tesis presentada como requisito parcial para optar al título de Doctora en Ciencias-Química por la Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ciencias, Departamento de Química. Línea de Investigación: Agroalimentaria, Grupo de investigación Especies Vegetales como Fuente de Aroma, Pigmentos y Compuestos Bioactivos que ha sido realizada parcialmente en el Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL) (CSIC-Universidad Autónoma de Madrid).Los frutos frescos de guayaba agria (Psidium friedrichsthalianum Nied.) se caracterizan por tener un aroma muy agradable e intenso, propiedad organoléptica que es uno de los principales atractivos para su consumo, al igual que su composición química enriquecida en compuestos fenólicos. Esta tesis de doctorado se enfocó hacia la caracterización química de los compuestos orgánicos asociados a las propiedades sensoriales y biofuncionales de la guayaba agria (Psidium friedrichsthalianum Nied.). En primer lugar se caracterizaron 18 compuestos orgánicos volátiles activos olfativamente, por medio de la aproximación sensómica, sobre el extracto SAFE (Solvent-Assisted Flavour Evaporation) de los frutos frescos de guayaba agria. Se identificaron ésteres alifáticos, compuestos alifáticos tipo C6 y compuestos de tipo azufrado, como responsables de las notas olfativas frutal, dulce, verde, tropical, y azufrada, siendo los compuestos impacto del aroma: el butanoato de etilo, el hexanoato de etilo y el (Z)-3-hexenal. Los compuestos azufrados, disulfuro de dimetilo, 2-metilditiolano, metional, acetato de 3-sulfanilhexilo, 3-sulfanil-1-hexanol y bis(metiltio)metano, se reportan por primera vez como compuestos activos olfativamente en Psidium friedrichsthalianum Nied. y responsables del sello característico del aroma de esta fruta. También se reporta por primera vez el rol del hexil-B -D-glucopiranósido y el S-3-(1-hexanol)-L-cisteína, como precursores del 1-hexanol y 3-sulfanil-1-hexanol por hidrólisis enzimática, respectivamente.Teniendo en cuenta estos resultados, y con la intención de profundizar en el impacto sensorial que los precursores de aroma podrían tener durante la ingestión de la fruta, se decidió evaluar el papel de la microbiota oral humana en la hidrólisis de los precursores y formación de las correspondientes moléculas odorantes. Para ello, se llevaron a cabo experimentos in vitro con los dos extractos de precursores de aroma estudiados (glicósidos y conjugados de S-cisteína) que se incubaron en presencia de la microbiota aislada de la cavidad oral humana. Se encontró que las bacterias orales presentaban capacidad hidrolítica y eran responsables de la producción de 1-hexanol y del 3-sulfanil-1-hexanol. También se determinaron otros compuestos volátilesprovenientes del metabolismo de la microbiota oral, como el 1-butanol, el 3-metilbutanol, el ácido acético, el benzaldehído y el 4-etilbenzaldehído. Asimismo se comprobó que algunas bacterias de la cavidad oral en presencia de los extractos de precursores de aroma disminuyen su población, lo cual sugiere su potencial uso benéfico para contribuir a la salud bucal humana. Adicionalmente, se analizaron las fracciones enriquecidas en compuestos fenólicos y con potencial efecto antioxidante frente al radical ABTS, obtenidas por partición con disolventes (éter etílico, acetato de etilo, butanol y agua), y posterior fraccionamiento por cromatografía de exclusión por tamaño y cromatografía sobre RP-18. Algunos de los compuestos identificados por HPLC-ESI/MS en la fracción de acetato de etilo, fueron el ácido elágico, la procianidina B1 y la procianidina B2. Adicionalmente, se identificaron el ácido abscísico y el ácido 4’-O-D-glucopiranósido 3,3’,4-tri-O-metilelágico por medio de HPLC-ESI/MS y RMN 1H. Debido a la complejidad de las fracciones, se realizó un análisis metabolómico por UHPLC-Q/TOF/MS de las fracciones obtenidas con acetato de etilo (F.AcOEt) y butanol (F.BuOH), que permitió la identificación tentativa de 31 compuestos de tipo fenólico, por comparación con la base de datos Metlin. Así mismo, mediante el análisis por UPLC-ESI/TQ/MS/MS tándem, empleando 63 compuestos como patrones de referencia para el seguimiento de iones en modo de reacción múltiple (MRM), se cuantificaron 22 compuestos de tipo fenólico en las fracciones F.AcOEt y F.BuOH de guayaba agria. Con excepción del ácido elágico y el ácido 4’-O-Dglucopiranosido 3,3’,4-tri-O-metilelágico, todos los compuestos fenólicos se reportan por primera vez en este trabajo como constituyentes de la guayaba agria Psidium friedrichsthalianum Nied. Por último, se realizó la fermentación in vitro de las fracciones enriquecidas en compuestos fenólicos (F.AcOEt y F.BuOH) empleando la microbiota representativa del colon aislada a partir de heces humanas de tres voluntarios sanos. El objetivo de este experimento fue evaluar el efecto de la microbiota intestinal humana sobre las fracciones de guayaba agria enriquecidas en compuestos fénolicos, contribuyendo así al estudio de su biodisponibilidad. Como resultado exclusivo de esta fermentación, empleando UPLCESI/TQ/MS/MS se identificaron los siguientes 12 compuestos fenólicos: el ácido gálico, el ácido 3,4-dihidroxifenilacético, el ácido 3-O-metilgálico, la (+)-catequina, el ácido cafeico, el ácido vainillínico, el ácido 3-hidroxifenilacético, el ácido 3-(4-hidroxifenilpropanoico), el ácido 3-(3-hidroxifenilpropanoico), el ácido fenilacético, la hidroxifenil valerolactona, y el ácido hidroxifenil-4-hidroxivalérico. También se observó la desaparición completa de las procianidinas B1 y B2 por acción de la microbiota intestinal, sugiriendo su transformación en compuestos fenólicos de menor tamaño, los cuales son más fácilmente absorbibles en el intestino grueso. También, se comprobó que las fracciones F.AcOEt y F.BuOH promovían un aumento de la población de las bacterias lácticas que son benéficas para la salud y una disminución en los firmicutes (bacterias asociadas con problemas de obesidad), convirtiendo así a los frutos de guayaba agria (Psidium friedrichsthalianum Nied) en un alimento con efectos prebiótico.Deseo expresar mis sinceros agradecimientos al Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación (COLCIENCIAS), por el apoyo económico recibido a través de la beca para doctorados nacionales, convocatoria 567 del año 2012 y el programa RIFRUTBIO – Red Nacional para la Bioprospección de Frutas Tropicales (contrato Nº 0459-2013) dentro del cual se encuentra enmarcado el presente trabajo.Peer Reviewe