1.04.6 Compuestos fenólicos y carotenoides
Los compuestos fenólicos están ampliamente distribuidos en frutas y verduras y, además de su papel clave en las plantas, también se consideran protectores de la salud humana. De hecho, existen evidencias de que los fenólicos ejercen efectos positivos en la hipertensión, las enfermedades cardiovasculares y otras enfermedades crónicas, que se asocian especialmente a sus propiedades antioxidantes (Pandey y Rizvi, 2009). Más concretamente, se ha comprobado que una dieta enriquecida en productos que contienen diferentes clases de polifenoles (como ácidos fenólicos, flavonoles, proantocianidinas, resveratrol o antocianinas) puede disminuir el riesgo de mortalidad prematura, las respuestas inflamatorias, el estrés oxidativo inducido por la edad avanzada y una variedad de enfermedades degenerativas (Sánchez-Moreno et al., 2009).
La bioaccesibilidad de los fenólicos en los ingredientes es un punto primordial que afecta a sus numerosas bioactividades (Carbonell-Capella et al., 2014). En este sentido, en los últimos años, la HPP se ha convertido en un importante instrumento para potenciar la bioaccesibilidad de varios compuestos bioactivos con valor económico para la industria alimentaria y nutracéutica (Zhou et al., 2019). En esta línea, la HPP es mejor que los tratamientos térmicos a la hora de retener las sustancias fenólicas, especialmente aquellas que son termolábiles. De acuerdo con esto, varios autores han coincidido en el hecho de que la HPP a temperaturas suaves tiene un impacto mínimo en los niveles de antocianinas de diversas frutas y verduras (Barba et al., 2012; Barba et al., 2013), mientras que los procesos realizados a temperaturas más altas son responsables de que las antocianinas se vuelvan inestables (Gopal et al., 2017).
La pulpa de tomate es una fuente importante de antioxidantes, que pueden ser recuperados por HPP. Un estudio reciente investigó los efectos individuales y combinados de la manipulación de la alta presión y la polaridad del disolvente (mezcla de disolventes) en el rendimiento de extracción, el contenido de licopeno y flavonoides de este material alimentario (Briones-Labarca et al., 2019). Los datos indicaron que las variables seleccionadas (alta presión y mezcla de disolventes) influyeron de forma significativa en los parámetros objetivo. En las condiciones óptimas (extracción a 450 MPa y proporción de hexano del 60% en la mezcla de disolventes) se obtuvo un rendimiento máximo del 8,71%, y unos contenidos de licopeno y flavonoides de 2,01 mg QE/100 g FW y 21,52 mg QE/g FW, respectivamente. Además, los autores concluyeron que, en general, la HPP mejora la capacidad de extracción de la capacidad antioxidante (DPPH y FRAP), los flavonoides y los polifenoles totales en comparación con la extracción convencional, catalogándola como una técnica eficaz.
Así mismo, los resultados de Suwal et al. (2019) sugirieron que la HPP mejoró la accesibilidad de las enzimas (celulasa y hemicelulasa) para modificar la integridad estructural de las células de las algas, facilitando la extracción de polifenoles intracelulares. La aplicación de HPP en los frutos de la palma aceitera aumentó significativamente el contenido total de fenoles y flavonoides de las fracciones fenólicas libres, esterificadas e insolubles. En particular, el tratamiento con presión mejoró notablemente las actividades antioxidantes, la inhibición de especies intracelulares reactivas al oxígeno y los efectos citoprotectores de las tres fracciones fenólicas (Zhou et al., 2019).
Mientras tanto, en los últimos años, los subproductos de la uva han sido objeto de varios estudios por contener cantidades significativas de compuestos bioactivos, por lo que también se evaluaron los efectos de la HPP en la extracción de polifenoles de esta fuente (Corrales et al., 2008, 2009). Estos resultados indican un aumento significativo en las recuperaciones de antocianinas totales e individuales después de HPP en comparación con otros métodos comunes de extracción potencialmente contaminantes.
El tratamiento HPP también se utilizó para obtener cuatro catequinas principales (galato de epicatequina, epigalocatequina, galato de epigalocatequina, epicatequina) y ácido gálico de un importante material con compuestos antioxidantes, el té verde. En particular, se llevó a cabo una evaluación comparativa empleando extracciones acuosas con disolventes orgánicos y HPP a presiones en el rango de 100-600 MPa. Los resultados indicaron que las recuperaciones de estas moléculas funcionales mediante HPP a 400 MPa y sólo 15 minutos eran similares a las conseguidas con disolvente orgánico de 2 h de tiempo de extracción (Jun et al., 2010). Esto significa que no sólo se obtuvieron mayores extracciones utilizando HPP, sino también tiempos de procesamiento sustancialmente menores, como ya sugirieron Shouqin et al. (2005). Estos autores realizaron una extracción de flavonoides asistida por alta presión (500 MPa, temperatura ambiente) a partir de propóleos en tan sólo 1 minuto.
Respecto a la recuperación de carotenoides, Patras et al. (2009) estudiaron el impacto de la presión en la extracción de este ingrediente a partir de puré de zanahoria. Tras aplicar presiones de 600 MPa durante 15 minutos, los autores detectaron un aumento significativo de los carotenoides totales. Del mismo modo, los purés de tomate sometidos a tratamientos HPP dieron lugar a mayores rendimientos de licopeno, tal y como informaron Krebbers et al. (2003) que apreciaron una mejora del color en comparación con las pérdidas de licopeno del 40% tras la esterilización convencional, y Qiu et al. (2006) que detectaron la mayor estabilidad de licopeno con 500 MPa. Asimismo, también se utilizaron rodajas de papaya como materia prima para la obtención de carotenoides y la HPP demostró ser una técnica adecuada para aumentar su contenido (De Ancos et al., 2007).
Hay otros autores que evaluaron la capacidad de la HPP para mejorar la extracción de carotenoides en bebidas a base de frutas y verduras, mostrando resultados prometedores (Barba et al, 2015).
Se ha demostrado que la HPP recupera varios compuestos bioactivos a partir de materiales herbáceos y residuos de frutas, lo que puede ser un enfoque interesante en relación con la economía circular o incluso la minimización de los residuos de alimentos y la valorización de los alimentos tradicionales. Por ejemplo, se han extraído compuestos fenólicos totales y flavonoides del agracejo coreano y del deodeok (Qadir et al. 2009; He et al. 2011), de las semillas de papaya (Briones-Labarca et al. 2015) y de las cáscaras de los cítricos (Casquete et al. 2014, Casquete et al. 2015; M’hiri et al. 2014). Se extrajeron licopeno y carotenoides de residuos de tomate (Jun, 2006, Xi, 2006; Strati et al. 2015), pectina de cáscaras de naranja (Guo et al., 2012) y de pomelo (Guo et al., 2014), mangiferina y lupeol de cáscaras de mango (Ruiz-Montañez et al., 2014), ginsenósidos de ginseng (Shouqin et al. 2007; Lee et al., 2011), el salidrósido de las catequinas de la rodiola y la cafeína del té verde (Xi et al., 2011), la desoxisquizandrina y la y-quisandrina de las bayas de Magnolia (Liu et al., 2009) y la podofilotoxina y la 4′-demetilpodofilotoxina del hance (Zhu et al., 2014). En general, la extracción a alta presión aumenta el rendimiento de la extracción en comparación con los métodos térmicos tradicionales. Las condiciones óptimas fueron revisadas y discutidas por Alexander et al., (2007) pero dependerán principalmente del compuesto objetivo a extraer y del material vegetal utilizado para las extracciones. Estos extractos pueden añadirse a otros productos alimenticios para mejorar su actividad biológica.