Biodisponibilidad in vitro de hierro y calcio en cereales y derivados

BIODISPONIBILIDAD IN VITRO DE HIERRO Y CALCIO EN CEREALES Y DERIVADOS

Alumno: Yury Caldera Pinto Tutora: Dra. Reyes Barberá Sáez

Valencia, Enero de 2012

CONTENIDO

§  MINERALES -‐ Funciones -‐ Absorción §  BIODISPONIBILIDAD -‐ Definición -‐ Bioaccesibilidad, bioacHvidad §  METODOS IN VITRO -‐ Solubilidad -‐ Diálisis -‐ Modelos celulares §  ESTUDIOS DE BIODISPONIBILIDAD IN VITRO EN CEREALES -‐ Observaciones §  CONCLUSIONES

MINERALES

HEMOGLOBINA MIOGLOBINA CITOCROMOS

ENZIMAS SISTEMA INMUNE TEJIDO NEURONAL

Hierro -‐Funciones

MINERALES Hierro -‐ Absorción

INTESTINO

MICROVELLOSIDAD

Fuente: Bossio et al., 2003; Cámara, 2004; González, 2005; Haro, 2005a; Mesías, 2007

MINERALES

ESTRUCTURA ÓSEA CONTRACCIÓN LIB DE HORMONAS

SINAPSIS NEURONAL GLUCOGENO ENZIMAS

Calcio -‐ Funciones

Fuente: Gallagher 2008; Robirá 2006; Yip, 2003

MINERALES CALCIO -‐ ABSORCIÓN

INTESTINO

MICROVELLOSIDAD

Ca2+

LUMEN

PARACELULAR

TRANSCELULAR

Ca2+

Ca2+ Oxalatos

ENTEROCITO EXCRETADO

TRANSCELULAR

Ca2+

Fuente: Gallagher, 2008; Méndez y Wyae, 2000; Yip 2003

BIOACCESIBILIDAD

BIODISPONIBILIDAD

BIOACTIVIDAD

Es la capacidad de un compuesto acHvo de generar la respuesta

fisiológica determinada (Fernández et al 2009; Gibson, 2007; Parada et al., 2007)

Fracción de un compuesto que es liberado de la matriz alimentaria en el tracto gastrointesHnal, y en consecuencia, se convierte en disponible para su absorción

(Parada et al., 2007).

Es la integración de los diversos procesos mediante el cual una fracción de un nutriente ingerido esta disponible para la digesHón, absorción, transporte, uHlización y eliminación

(Haro et al., 2006; Hurrell et al., 2010).

BIODISPONIBILIDAD

BIODISPONIBILIDAD

Fuente: EUFIC, 2010; Fernández et al., 2009; Gibson, 2007; Marknez et al., 1999; Parada, 2007

Fe Ca

MATRIZ ALIMENTARIA Forma química del nutriente

INDIVIDUO GenoJpo – edad – sexo – raza -‐ estado fisiológico -‐ patologías

Accesibilidad

DigesHón Bioconversión

Absorción Y Trasporte Metabolismo

Bioconversión -‐ Transporte -‐ almacenamiento

Respuesta fisiológica

Excreción

BIOACTIVIDAD BIOACCESIBILIDAD

BIODISPONIBILIDAD

Fe

Ca

MÉTODOS IN VITRO

MODELOS

IN VIVO IN VITRO §  Uso de isotopos §  é Costos §  Restricciones éHcas

§  Uso de modelos animales §  Limitación por diferencia de

especies y procesos metabólicos.

§  é Costos

§  Rápidos §  êCostos §  Permiten mayor control sobre las variables

experimentales §  Es una medida de las tendencias

Fuente: Binaghi et al., 2008; Haro et al., 2006; Parada et al., 2007; Viadel, 2002; Wolfgor et al., 2001

Isotopos

CulHvos celulares

Instrumental

Enzimas

Equipos

Modelos animales Humanos

CEREALES

MÉTODOS IN VITRO Solubilidad

Fuente: Amaro, 2004; Frontela 2007; Wiemk et al., 1999; Van Campen y Glann, 1998; Viadel 2002

MÉTODOS IN VITRO Diálisis

Fuente: Binaghi et al., 2010; Cagnasso et al., 2008; Mendéz et al., 2005

MÉTODOS IN VITRO Modelos de celulares (Caco 2)

Fuente: Frontela, 2007a, Frontela et al., 2008b; Lunnerdal, 2009

ESTUDIOS IN VITRO EN CEREALES

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Alimento o Matriz alimentaria Objetivo (s) de estudio Descripción de fluido digestivo Método de digestión in vitro Modelo celular Bases

metodológica Referencia

Alimentos a base cereales (Trigo sarraceno, Cebada, Maíz, Avena y Arroz)

Evaluar la biodisponibilidad de Fe, Zn, Ca y Mg de alimentos a bases de cereales, leguminosas y frutos secos

Gástrico (pH 2) -Solución de 1 M HCl 0.5 ml/100 ml de pepsina 6 M HCl durante la incubación Intestinal (pH 6.8–7.0) -10 ml/40 ml pancreatina

Solubilidad Centrifugación a 3.800 rpm/min por 10 min

No Skibniewska et al., 2002

Suliburska & Krejpcio, 2011

Pan (harina de Trigo blanca e integral)

Grado de hidrólisis de fitatos por fermentación y cocción en el pan y la biodisponibilidad de Fe, Zn y Ca con aplicación de captación por célula Caco 2

Gástrico (pH 4) - 3 g de solución de pepsina se añadió Intestinal (pH 5 – se ajusta pH 7.2) - NaHCO3 1 mol / L. - 0,005 g de pancreatina y 0,03 g de sales biliares / g

Solubilidad Centrifugación a 3.500 g durante 1 h a 4ºC Si Método in vitro de

Miller et al., 1981 Frontela et al., 2011c

Arroz y Sorgo

Examinar la influencia de la adición exógena de ajo y cebolla en la bioaccesibilidad de Fe y Zn en cereales

Gástrico (pH 2 ) - Solución gástrica con pepsina

Intestinal (pH 7.5) -4 g de pancreatina - 25 g de sales biliares - 0.1 M NaHCO3

Diálisis Membrana con poros de 10 kDa No

Metodo de in vitro Luten et al, 1996 Digestión gastrointestinal con modificaciones de Hemalatha et al., 2005

Gautam et al., 2010

Cereales para desayuno (Maíz) Cereales para desayuno (Maíz) con Cacao

• Comparar la dializabilidad de Fe y Zn en cereales para desayuno, comercialmente fortificados con Fe elemental y ZnO, con y sin agregado de leche. 2. Comparar la dializabilidad de Fe y Zn en tres tipos diferentes de cereales, no fortificados, con y sin el agregado de leche, a los que se les agregó experimentalmente ZnO y FeNa2EDTA o FeSO4

Gástrico (pH 1-2) - 5 ml de una solución acuosa al 3% de a-amilasa. - 1,6 ml de pepsina-HCl (16 g/100 ml en HCl 0,1N) Intestinal (pH 6,5 ± 0,2) - 3,75 ml de una mezcla de bilis-pancreatina (2,5% bilis y 0,4% pancreatina en NaHCO3 0,1N)

Diálisis Membrana de 6000-8000 Dalton

No

Método in vitro de Miller, modificado por Wolfgor et al., 2002

Cagnasso et al., 2010

Pan de harina de Trigo blanca e integral

Investigar la influencia de los métodos de preparación de Pan enriquecido con Fe sobre la biodisponibilidad de Fe

Gástrica (pH 2) - Solución 1.5 N HCl - 150 mg pepsina por cada100 g de producto) Intestinal (pH 8.2) - Tripsina - NaHCO3 0.08 M

Solubilidad Centrifugación a 6000 rot/min

No - Sturza et al., 2009

Tabla 1. Descripción de diferentes métodos de digesJón in vitro aplicados para determinar biodisponibilidad de hierro y calcio en cereales y derivados.


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Alimento o Matriz alimentaria Objetivo (s) de estudio Descripción de Fluido digestivo Método de digestión in vitro Modelo celular Bases


Harina de Trigo enriquecida

Evaluar el efecto de la agregación de harina de Soya y suero de leche sobre el Pan de molde y su influencia en la disponibilidad potencial del Fe de fortificación y del Zn y Ca intrínsecos

Gástrico (pH 2) - 0.8 ml de una solución de pepsina al 16% en HCl 0.1N Intestinal (pH 6,5 ± 0,2) - 6.25 ml de una solución de bilis- pancreatina (2.5% de bilis y 0.4% de pancreatina en NaHCO3 0.1N)

Diálisis Membrana con poros de 6000-8000 Dalton No

Se utilizó la técnica de dializabilidad modificada por Wolfgor et al., 2002

Visentín et al., 2009

Cereales infantiles comerciales con Fe, Ca y Zn

Evaluar el efecto de la desfitinización sobre la biodisponibilidad y captación, retención y transporte en células Caco-2. de Fe, Ca y Zn de tres diferentes cereales infantiles comerciales

Gástrico (pH 4) - 3 g de solución de pepsina se añadió Intestinal (pH 5 – se ajusta pH 7.2) - NaHCO3 1 mol / L. - 0,005 g de pancreatina y 0,03 g de sales biliares / g

Solubilidad Centrifugación a !9187 g/ 30 min/4℃ Si Método in vitro de

Miller et al., 1981 Frontela et al., 2009

Galletas de Trigo blanco

Mejorar la bioaccesibilidad Ca, Mg, Mn and Cu en galletas de trigo en combinación con diferentes cereales de grano entero y fibra dietética

Gástrico (pH 2) 0,02 mol/L de solución de HCl 10 mg/L de pepsina Intestinal (pH 7.5) 40 mL de NaHCO3 20 mL solución de pancreatina (1,52 g de pancreatina y 0,5 g de amilasa) 20 mL de solución sales biliar (78 mg sal biliar y 0,45 g NaCl)

Solubilidad Centrifugación a 4500 rpm por 1 hora. No Método in vitro de

Schwedt et al., 1998 Vitalli et al., 2008

Arroz Trigo Mijo Maíz Sorgo

Evaluar la bioaccesibilidad de Fe y Zn en diferentes cereales consumidos en India

Gástrico (pH 2) -Pepsina

Intestinal (pH 7) - Extracto bilis-pancreatina de mezcla (1 l de 0,1 M de bicarbonato de sodio que contienen4 g de pancreatina + 25 g de extracto de bilis)

Diálisis Membrana con poros de 10 kDa No

Método in vitro descrito por Luten et al., 1996

Hemalatha et al., 2007

Cereal infantil (a base de harina de Arroz) Mezcla de cereal infantil Cereal infantil con Naranja

Evaluar la biodisponibilidad potencial de Fe, Zn y Ca en alimentos complementarios comerciales, formulados con vitaminas y minerales, utilizados en programas institucionales y la posible influencia de otros alimentos habitualmente presentes en una dieta combinada

Gástrico (pH 2) - 5 ml de una solución acuosa al 3% de a-amilasa - solución valorada de HCl 6N, y agregaron 1,6 ml de pepsina-HCl (16 g/100 ml en HCl 0,1N). Intestinal (pH 6,5 ± 0,2) -3,75 ml de una mezcla de bilis-pancreatina (2,5% bilis y 0,4% pancreatina en NaHCO3 0,1N)


Método in vitro de Miller et al., 1981 modificado por Wolfgor et al., 2002

Binaghi et al., 2007b



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Alimento o Matriz alimentaria Objetivo (s) de estudio Descripción de Fluido digestivo Método de digestión in vitro Modelo celular Bases


Mezcla de Frijol y Maíz (dentado)

Evaluar la disponibilidad de Fe y Zn en harinas de frijol con y sin tratamiento térmico de inactivación de lipooxigenasa y en mezclas de Maíz/Frijol extrudidas,

Gástrico (pH 2) -0.8 ml de una solución de pepsina al 16% en HCl 0.1N Intestinal (pH pH 6,5 ± 0,2) - 6,25 ml de una solución de bilis- pancreatina (2.5% de bilis y 0.4% de pancreatina en NaHCO3 0,1N)

Diálisis Membrana con poros de 6-8 kDa No

Miller et al., 1981 modificada por Wolfgor et al.,2002

Drago et al., 2007

Pan (harina de Trigo y Amaranto)

Establecer el porcentaje de proteínas, cenizas, lípidos, fibra dietaria total (FDT), Fe, Zn y Ca y estudiar la dializabilidad de esos minerales – como indicadora de su biodisponibilidad - en panes y fideos elaborados harina de trigo y harina integral de amaranto.

Gástrico (pH 2) -Alícuotas de homogeneizados (11,5 g de muestra en 38,5 ml de agua desionizada) con 5 ml de la suspensión de a-amilasa - HCl 6 N para la digestión pepsina Intestinal (pH 6,5 ± 0,2) - Adición de 3,75 ml de una suspensión de bilis-pancreatina

Diálisis Membrana con poros de 6-8 kDa No

Miller et al., 1981 modificada por Wolfgor et al.,2002

Dyner et al., 2007

Tortillas de Maíz y tortillas de harina de Trigo.

Los objetivos del presente trabajo fueron: 1) cuantificar el contenido total y dializable de Fe y Zn en alimentos del norte (Sonora) y del sur (Oaxaca) de México; 2) evaluar el efecto de la presencia de carne sobre los valores de Fe y Zn dializables.

Gástrico (pH 2) - 16 g de pepsina en 100 mL de 0.1 mol/L HCl Intestinal (pH 7 ) - Extracto de bilis-pancreatina (0,4 pancreatina y 2.5 extracto de bilis en 100 mL al 0.1 mol/L NaHCO3

Diálisis Membrana con poros de 12-14 000 MW No Técnica modificada

por Shen et al., 1995 Méndez et al., 2005b

Harina de Mijo

Evaluar los efecto de los fitatos sobre la disponibilidad in vitro de Fe y Zn en la harina de Mijo

Gástrico (pH 2) - Solución de pepsina (Sigma, P-7000; 14900 u/m: in 0.1 M HCl) Intestinal (pH 7) - Pancreatina (Sigma, P-1750; 1.85 mg/ mL) - Solución de extracto de bilis (Sigma, B-8631; 11 mg/mL in 0.1 M NaHCO3)

Solubilidad Centrifugación a 10 000g/30 min/ 4 °C No Lonnerdal et al.,

1993 Lestienne et al., 2005

El pan blanco (Trigo) Pan integral (Trigo) Pan de Centeno, Pan integral (semillas girasol, avellanas)

Evaluar las biodisponibilidad de Ca, Mg, Fe, Cu y Zn con métodos in vitro en diferentes tipos de panes

Gástrico (pH 2) - HCl, 7,5 ml de suspensión con pepsina Intestinal (pH 6 -7) 5 ml pancreatina mezcla con extracto de bilis


Miller et al.,1981 and Hazell & Johnson, 1987

Mechteldis., 1993


CONCLUSIONES

La técnicas in vitro se erigen como las que ofrecen mayores ventajas operaJvas, basadas generalmente, en técnicas de digesJón simulada.

Los estudios de BD de Fe y Ca en cereales, son ensayos de solubilidad y diálisis, fundamentalmente los ensayos más uJlizados se basan en la diálisis

Las principales diferencias en los ensayos in vitro de hierro y calcio en cereales, corresponden a pH y Jempos de incubación.

Los cereales y derivados son el grupo de alimentos de más alto consumo en todo el mundo e idóneos para el enriquecimiento.

Gracias…

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