biodisponibilidad in vitro de hierro y calcio en cereales y derivados
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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
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
!
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.
ESTUDIOS IN VITRO EN CEREALES
!
Alimento o Matriz alimentaria Objetivo (s) de estudio Descripción de Fluido digestivo Método de digestión in vitro Modelo celular Bases
metodológica Referencia
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)
Diálisis Membrana con poros de 6000-8000 Dalton No
Método in vitro de Miller et al., 1981 modificado por Wolfgor et al., 2002
Binaghi et al., 2007b
Tabla 1. Descripción de diferentes métodos de digesJón in vitro aplicados para determinar biodisponibilidad de hierro y calcio en cereales y derivados.
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
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
Diálisis Membrana con poros de 12000-14000 Dalton No
Miller et al.,1981 and Hazell & Johnson, 1987
Mechteldis., 1993
Tabla 1. Descripción de diferentes métodos de digesJón in vitro aplicados para determinar biodisponibilidad de hierro y calcio en cereales y derivados.
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…