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portada 7 ALIMENTACION SALUDABLE Y FUNCIONAL PATHS.pdf 1 03/06/14 04:45 p.m.

Los alimentos funcionales:

Un nUevo reto para la indUstria de alimentos

Los alimentos funcionales:

Un nUevo reto para la indUstria de alimentos

Dr. Gustavo Adolfo González-AguilarCentro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C.

Coordinación de Tecnología de Alimentos de Origen Vegetal

Dr. Aarón Fernando González-CórdovaCentro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C.

Coordinación de Tecnología de Alimentos de Origen Animal

Dr. Emilio Álvarez-ParrillaUniversidad Autónoma de Ciudad Juárez

Dr. Hugo Sergio García GalindoInstituto Tecnológico de Veracruz

Unidad de Investigación y Desarrollo en Alimentos

Dra. Belinda Vallejo-CordobaCentro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C.

Coordinación de Tecnología de Alimentos de Origen Animal

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Dr. Gustavo Adolfo González-AguilarCentro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. Coordinación de Tecnología de Alimentos de Origen Vegetal

Dr. Aarón Fernando González-CórdovaCentro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C.Coordinación de Tecnología de Alimentos de Origen Animal

Dr. Emilio Álvarez-ParrillaUniversidad Autónoma de Ciudad Juárez

Dr. Hugo Sergio García GalindoInstituto Tecnológico de VeracruzUnidad de Investigación y Desarrollo en Alimentos

Dra. Belinda Vallejo-CordobaCentro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C.Coordinación de Tecnología de Alimentos de Origen Animal

La presentación y arreglo en conjunto de LOS ALIMENTOS FUNCIONALES: UN NUEVO RETO PARA LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS, son propiedad del editor.Ninguna parte de esta obra puede ser reproducida o transmitida, mediante ningún sistema o medio electrónico o mecánico (incluyendo el fotocopiado, la grabación o cualquier método para recuperar y almacenar información), sin la autorización por escrito del editor.

Derechos reservados© 2014, AGT Editor, S. A.Progreso 202 - Planta Alta. Col. EscandónMéxico, 11800, D. F.Primera edición, Mayo 2014ISBN: 978-607-7551-37-9

Impreso en MéxicoPrinted and made in Mexico

V

Agradecimientos

Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT)

Agradecemos el apoyo institucional recibido por las autori-dades del Centro de Investigación en Alimentación y Desa-rrollo, A.C., que fue fundamental para culminar la edición e impresión de esta obra.

Nuestra mayor gratitud a todos y cada uno de los autores de los capítulos que aceptaron el reto de participar y cum-plir en tiempo y forma la entrega de sus manuscritos que conforman la presente obra. El trabajo decidido y tiempo invertido de cada uno, fue clave para la culminación de los trabajos.

De particular importancia, agradecer el trabajo de nuestros estudiantes de posgrado y personal de apoyo técnico, por el reto que asumieron junto con nosotros. Juntos iniciamos esta aventura con entusiasmo y mucha dedicación, partici-pando en todo el proceso y en algunos trabajos relaciona-dos a la conformación del libro. Siempre recordamos que todo comenzó en el 2012, con los alumnos de la clase de “Alimentos Funcionales” con la organización de un mi-ni-simposio en la temática, lo que sentó las bases de todo lo que hoy estamos haciendo, participando en la difusión y divulgación de esta importante temática en México.

Finalmente y no menos importante, agradecemos a nues-tras familias, por las horas de espera que implicó el no ha-ber estado con ellos, para dedicar un tiempo significativo para culminar las múltiples actividades que conllevó todo el proceso de este libro. La culminación de esta obra ha sido esfuerzo de muchos actores, que con fe y dedicación apos-taron por este proyecto que hoy es una realidad.

Los Editores

VII

Presentación

El tema de alimentación saludable, ha propiciado a nivel mundial el diseño y desarrollo de nuevos alimentos a partir de diferentes fuentes alimenticias, cuyo objetivo principal ha sido aumentar la ingesta de ingredientes con actividad biológica, que tengan un beneficio en la salud del consu-midor.

La aparición de nuevos alimentos milagrosos, dirigidos a ciertos sectores de la población, y otros con distintas con-notaciones curativas, nos abre una ventana para que ex-pertos en el área de alimentos funcionales y nutracéuticos, se den a la tarea de informar con veracidad a la población en general, sobre los posibles beneficios que tienen estos nuevos alimentos, que son diseñados para mejorar algunas funciones biológicas en el organismo. Es por ello que dife-rentes grupos en todo el mundo se han centrado en el tema de alimentos funcionales. En particular, desde hace 4 años un grupo de científicos del Noroeste de México estable-ció distintas estrategias para dar a conocer a estudiantes, profesionistas, procesadores de alimentos y público en ge-neral, a través de jornadas, cursos, seminarios y congresos, información certera sobre la tendencia de alimentos funcio-nales y nutracéuticos y su papel en la alimentación de la población mundial.

El trabajo coordinado del grupo de connotados cientí-ficos, expertos en el tema central dio como resultado esta obra que ahora presentamos. Todo inició en 2012 con la edición de la primera jornada científica de ”Alimentos Funcionales: desarrollo de nuevos productos para una ali-mentación saludable”, misma que fue realizada en las ins-talaciones del Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. (CIAD) en Hermosillo, Sonora en el mes de Septiembre. Nuestra expectativa de este evento fue total-mente superada al tener un auditorio totalmente lleno de estudiantes, académicos y empresarios, ávidos de conocer información al respecto del tema.

VIII

La primera jornada también trajo consigo, la confor-mación de un grupo de trabajo con investigadores de dife-rentes centros de investigación y universidades nacionales, entre ellos: Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Universidad de Sonora, Universidad Autó-noma de Ciudad Juárez, Instituto Tecnológico de Veracruz, Centro de Productos Bióticos del Instituto Politécnico Na-cional, Instituto Tecnológico de Sonora, Universidad Autó-noma de Sinaloa y el CIAD, con representación de su uni-dad central en Hermosillo, Sonora y de sus coordinaciones regionales de Culiacán, Sinaloa y Cuauhtémoc, Chihuahua. Como producto académico de nuestra reunión de trabajo, surgió la inquietud de diseñar los contenidos para la con-formación de una obra científica escrita en idioma español sobre alimentos funcionales, que abordara la temática en forma didáctica, pero cuidando celosamente la profundi-dad suficiente en cada uno de los temas a desarrollar por los expertos de cada área en particular.

Con este claro objetivo, durante el 2013 y parte del 2014, un grupo conformado por los Doctores Gustavo Adolfo González Aguilar, Aarón Fernando González Córdo-va, Belinda Vallejo Cordoba, Emilio Álvarez Parrilla y Hugo Sergio García Galindo, nos dimos a la tarea de conformar la obra, buscar a cada uno de los autores según su experien-cia en la temática, y finalmente hacer la edición de cada una de las partes que conforman el presente libro “Alimentos Funcionales: un nuevo reto para la industria de alimentos”.

No nos hemos detenido en nuestra constante la-bor de dar a conocer los avances en el tema de alimentos funcionales, pues consideramos que éste se encuentra en constante avance y desarrollo. Gracias al apoyo decidido de la Coordinación Regional Culiacán de CIAD y de la Uni-versidad Autónoma de Sinaloa, en el 2013 se realizaron las jornadas internacionales “Alimentos Funcionales y Nutra-céuticos: caracterización de alimentos funcionales y el de-

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sarrollo de nuevos productos para una alimentación saluda-ble”, en Culiacán, Sinaloa. Los resultados fueron por demás satisfactorios, lo que nos ha hecho refrendar el compromiso para seguir difundiendo información novedosa en el tema.

Ahora, en la antesala del primer Congreso Internacional de Alimentos Funcionales y Nutracéuticos, organizado por el ITESM, Campus Monterrey y el CIAD Hermosillo, entre-gamos el fruto del trabajo conjunto, continuo y constante de quienes nos involucramos en la idea, conformación y cristalización de la presente obra. Nuestro mayor reconoci-miento a cada uno de los y las colegas, que escribieron cui-dadosamente cada capítulo y a sus instituciones. Esta obra no hubiera sido posible sin el apoyo institucional del CIAD Hermosillo, a través de la Dirección General a cargo del Dr. Pablo Wong González, la Coordinación de Investigación y del Comité Interno Científico Editorial de Publicaciones.

A todos ustedes, muchas gracias.

Por los Editores:Dr. Aarón Fernando González-Córdova

Dr. Gustavo Adolfo González-Aguilar

XI

Contenido

Capítulo 1. Alimentación saludable y funcional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 Alimentos funcionales (AF) y nutracéuticos (NC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 Estilo de vida saludable y conducta alimentaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 Transición epidemiológica y alimentación funcional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 Fisiología nutricional e implicaciones en la alimentación funcional . . . . . . . . . . . . . . .19 Los suplementos alimenticios: Mitos y realidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 Consideraciones antropológicas en el desarrollo de AF y NC . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 Tendencias a futuro en dietética funcional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 Conclusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

Capítulo 2. Los alimentos e ingredientes funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38 ¿Qué deben de aportar los alimentos funcionales? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40 Principales sectores de la población a quien van dirigidos los alimentos funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42 Los vegetales, cereales y leguminosas como alimentos funcionales . . . . . . . . . . . . . .43 Los productos cárnicos y lácteos como alimentos funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49 Componentes e ingredientes funcionales de naturaleza proteica . . . . . . . . . . . . . . . .50 Componentes e ingredientes funcionales de naturaleza lipídica . . . . . . . . . . . . . . . . .53 Otros componentes e ingredientes funcionales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56 Los productos marinos como alimentos funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56 Las bebidas funcionales a base de frutas, hortalizas y cereales . . . . . . . . . . . . . . . . . .58 Otros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59 Conclusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61

Capítulo 3. Compuestos bioactivos como ingredientes en alimentos funcionales . . . . . . . . . . . . .65 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66 Vitaminas y minerales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71 Carotenoides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73 Fitoesteroles, tocoferoles y tocotrienoles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77 Compuestos fenólicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79 Acidos grasos mono/poli insaturados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85 Glucosinolatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88 Oligosacáridos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90 Péptidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91

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Seleno-Compuestos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94 Conclusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96

Capítulo 4. Ingredientes bioactivos a partir de subproductos agrícolas para el desarrollo de alimentos funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106Alimentos vegetales y sus subproductos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107¿Qué ingredientes funcionales se están obteniendo a partir de tejidos vegetales?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110Utilización de ingredientes funcionales de origen vegetal para las formulaciones de alimentos funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117Conclusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121

Capítulo 5. Péptidos bioactivos derivados de proteínas alimentarias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128Origen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128Formación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129Actividad antihipertensiva. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131Actividad opioide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134Actividad antitrombótica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135Actividad acarreadora de minerales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .136Actividad antiviral. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138Actividad antimicrobiana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140Actividad inmunomoduladora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142Conclusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .143Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145

Capítulo 6. Potencial anticancerígeno de bacterias probióticas: actividad antiaflatoxigénica . . .153

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154Estrategias para la destoxificación e inactivación de las aflatoxinas. . . . . . . . . . . . . .156Bacterias probióticas y xenobióticos - actividad antiaflatoxigénica . . . . . . . . . . . . . .160Estudios in vitro y posibles mecanismos asociados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .161Estudios in vivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .162Conclusiones y tendencias futuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .169

Capítulo 7. Fibra antioxidante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .173

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .174Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175Fibra dietética y fracción indigestible de los alimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .176Compuestos bioactivos asociados a la fibra dietética . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180Biodisponibilidad de compuestos bioactivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .184Concepto de fibra antioxidante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186

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Fuentes de fibra antioxidante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186Efectos saludables de la fibra antioxidante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .187Fibra antioxidante como ingrediente funcional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .191Tendencias futuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .192Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .192Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .194

Capítulo 8. Alimentos lácteos funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .199

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200Principales fuentes y factores que influyen en su composición. . . . . . . . . . . . . . . . . .203Productos lácteos y contribución a la dieta saludable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .205Diseño y desarrollo de productos lácteos funcionales. Principios activos . . . . . . . . .207Productos lácteos y péptidos con actividad biológica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .209Mecanismos y modo de acción de los péptidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .212Conclusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .219Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220

Capítulo 9. Beneficios potenciales del consumo de carbohidratos prebióticos . . . . . . . . . . . . . .223

Resumen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .224Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .225Prebióticos: definición actual y clasificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .225Beneficios de los prebióticos sobre la salud. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .226Prebióticos en la prevención de enfermedades. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .232Obtención de los principales polisacáridos y oligosacáridos con potencial prebiótico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .238Obtención de fructanos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .238Aplicaciones de los prebióticos en alimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .243Tendencias futuras en el uso de prebióticos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .245Conclusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .246Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .247

Capítulo 10. Probióticos: Principios y aplicaciones prácticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .251

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .252Definición de Probióticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .253Mecanismos de acción probiótica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .254Actividad enzimática intraluminal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .256Competencia por nutrientes y sitios de adhesión a la mucosa . . . . . . . . . . . . . . . . . .257Producción de sustancias bactericidas o bacteriostáticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .261Interacción de probióticos con el sistema inmune . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .264Otros mecanismos de acción probiótica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .267Selección de probióticos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .268Criterios de Seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .268Criterios de Funcionalidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .271Criterios Tecnológicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .273Principales microorganismos utilizados como probióticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .276Microbiota del tracto gastrointestinal, e interacciones con el huésped. . . . . . . . . . .278Funciones de la microbiota intestinal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .282Producción industrial de alimentos con probióticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .282

XIV

LAB en fermentación de alimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .282Cultivos iniciadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .284Preparaciones de alimentos probióticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .284Conclusiones y recomendaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .285Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .287

Capítulo 11. Bebidas funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .293

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .294Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .294Zumos de frutas y vegetales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .296Frutos cítricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .297Frutos rojos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .298Otros frutos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .298Vegetales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .299Infusiones de hojas, tallos y raíces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .300Bebidas lácteas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .301Bebidas a base de soja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .304Bebidas mixtas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .306Bebidas energéticas, estimulantes y tranquilizantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .308Otros componentes utilizados para la elaboración de bebidas funcionales . . . . . .309Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .313Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .314

Capítulo 12. Alimentos funcionales cárnicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .325

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .326Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .326La carne y los productos cárnicos como alimentos funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . .328Cárnicos enriquecidos con fibra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .329Cárnicos enriquecidos con ácidos omega-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .334Cárnicos con antioxidantes de origen natural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .336Cárnicos con péptidos con actividad biológica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .341Cárnicos con probióticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .346Microorganismos en productos cárnicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .347Minerales en productos cárnicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .348Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .350Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .351

Capítulo 13. Alimentos funcionales de origen acuático. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .359

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .360Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .360¿Son los alimentos acuáticos funcionales? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .361Composición química de productos alimenticios de origen acuático (PAOA) (peces, crustáceos, moluscos y otros) . . . . . . . . . . . . . . .362Contribución de los PAOA en la dieta saludable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .364Biofuncionalidad de componentes de productos alimenticios de origen acuático. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .365Compuestos proteicos biofuncionales de origen marino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .365Lípidos marinos biofuncionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .367

XV

Carbohidratos biofuncionales de origen marino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .368Otros compuestos biofuncionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .369Perspectivas de alimentos funcionales de origen acuático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .371Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .372

Capítulo 14. Almidón resistente y de digestión lenta como alimento funcional. . . . . . . . . . . . . . .377

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .378Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .379Aspectos nutricionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .379Digestión del almidón. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .387Almidón resistente (AR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .394Relación entre estructura y digestibilidad del almidón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .405Tendencias futuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .407Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .407Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .409

Capítulo 15.Alimentos funcionales con alto contenido de carbohidratos indigestibles . . . . . . . .413

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .414Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .415Fibra dietética (FD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .415Polisacáridos semi-sintéticos y sintéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .430Polisacáridos microbianos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .432Oligosacáridos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .433Fermentación por la microbiota . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .438Ácidos grasos de cadena corta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .439Efecto de los carbohidratos indigestibles en el colon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .441Carbohidratos funcionales y sistema inmune . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .443Tendencias futuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .444Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .444Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .446

Capítulo 16. El frijol (Phaseolus vulgaris) como alimento funcional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .453

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .454Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .454Importancia económica del frijol en México . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .455Variedades y valor nutritivo del frijol en México . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .457Estructura del grano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .457Fitoquímica del frijol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .457Fibra dietaria y almidón resistente en frijol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .465Otros tipos de fitoquímicos presentes en el frijol común . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .467Tendencias futuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .468Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .468Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .469

Capítulo 17. Lípidos funcionales de origen vegetal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .475

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .476Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .476

XVI

Compuestos lipídicos de origen vegetal con propiedades funcionales . . . . . . . . . .478Características químicas y propiedades funcionales de los tocoles . . . . . . . . . . . . . .487Características químicas y propiedades funcionales de los fitoesteroles . . . . . . . . . .490Otros componentes nutracéuticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .493Aceites vegetales con propiedades funcionales o nutracéuticas . . . . . . . . . . . . . . . .495Conclusiones y tendencias futuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .500Agradecimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .502Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .503

Capítulo 18. Lípidos funcionales de origen animal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .509

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .510Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .511Principales productos animales como fuentes de lípidos funcionales . . . . . . . . . . . .511Ácidos grasos ω-3 como nutracéuticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .516Ácidos grasos ω-6 como nutracéuticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .521Ácidos grasos de cadena corta (SCFA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .526Aceite de krill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .528Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .529

Capítulo 19. Desarrollo de productos alimenticios funcionales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .535

Resumen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .536Identificación de las principales fuentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .536Materias primas para la elaboración de alimentos funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . .537Transformación y conservación de la materia prima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .538Desafíos tecnológicos para la industria alimentaria. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .540Alimentos funcionales: Formulación y diseño, ingredientes nutracéuticos y consideraciones generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .541Consideraciones para el diseño de productos funcionales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .545Alimentos de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .546Efecto del procesado de alimentos sobre los compuestos bioactivos . . . . . . . . . . .548Referencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .551

Capítulo 20. Innovación y diseño de alimentos funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .557

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .558Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .558Mercado para alimentos funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .559Necesidad del consumo de alimentos saludables como marcador de tendencias 561Perspectivas de desarrollo de alimentos funcionales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .563Desarrollo tecnológico de alimentos funcionales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .567Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .571Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .572

Capítulo 21. Evaluación biológica de alimentos funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .575

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .576Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .576Cultivos y tejidos celulares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .578Estudios en animales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .580

XVII

Estudios en humanos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .580Estudio de las propiedades de un alimento funcional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .581Actividad antioxidante como propiedad funcional de los alimentos . . . . . . . . . . . . .582Evaluación de la actividad antioxidante in vivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .582Antioxidantes dietarios y control de enfermedades crónico degenerativas: estudios in vivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .586Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .591Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .592

Capítulo 22. Alimentos transgénicos funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .599

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .600Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .601Mejoramiento vegetal tradicional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .602Ingeniería genética vegetal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .603Principales métodos para la modificación genética en plantas . . . . . . . . . . . . . . . . .606Alimentos agrícolas transgénicos en pruebas de campo, liberados y en comercialización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .611Mejoramiento genético de la calidad nutricia de productos alimenticios derivados de tejidos vegetales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .614Conclusiones y perspectivas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .634Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .635

Capítulo 23. Perspectivas de los alimentos funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .643

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .644Mercado de alimentos funcionales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .644Enfermedades crónicas no transmisibles y alimentos funcionales. Alimentos funcionales más consolidados en el mercado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .646Tendencias y factores de consumo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .653Tecnología empleada en el desarrollo de alimentos funcionales . . . . . . . . . . . . . . . .658Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .662Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .664

Capítulo 24. Legislación y tendencias en el mercado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .667

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .668Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .668Países Asiáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .670Malasia y otros países del Sudeste Asiático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .674India . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .676Europa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .676Canadá . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .679Estados Unidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .680Australia y Nueva Zelanda. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .682Latinoamérica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .682Conclusiones y tendencias futuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .684Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .686

Capítulo

19Desarrollo De proDuctos alimenticios

funcionales

Gil-Chávez G.J., Contreras-Angulo, L., Leyva-López N., Muy-Rangel, M.D., González-Aguilar, G.A., Heredia, J.B.*

Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. Coordinación Culiacán, Sinaloa, México

*Autor de correspondencia: Dr. José Basilio Heredia

536

Desarrollo de productos alimenticios funcionales

Resumen

La ciencia de los alimentos funciona-les y nutracéuticos ha convergido en dos factores de importancia en nuestra sociedad: los alimentos y la salud. La relación directa entre una dieta rica en frutas y vegetales y la disminución de enfermedades ha sido ampliamente aceptada, no solo en las universida-des e instituciones, sino en gran par-te de la sociedad. En este sentido, los alimentos funcionales y compuestos bioactivos provenientes de fuentes naturales han tenido un gran auge en los últimos años. Como resultado de esto, los tecnólogos de alimentos y la industria alimentaria en general, han tenido que adaptar sus procesos y el diseño de productos a las necesidades actuales de la población, que deman-da productos que además de nutrir, sean fáciles de consumir y aporten un

beneficio comprobado a la salud. En este capítulo se presenta una visión de la producción y diseño de alimentos funcionales a partir de fuentes vegeta-les, así como de los retos tecnológicos para la conservación de las propieda-des benéficas a lo largo de su proceso de producción, debido a las alteracio-nes sufridas en estos.

IdentIfIcacIón de las pRIncIpales fuentes

A lo largo del tiempo, los productos naturales, principalmente aquellos ob-tenidos a partir de plantas, han sido utilizados como agentes profilácticos para la prevención y tratamiento de enfermedades (Bagchi, 2006). Un gran número de investigaciones se han rea-lizado en torno a los denominados “ali-mentos funcionales” y “compuestos

537

Capítulo 19

nutracéuticos”. De acuerdo a Bernal et al. (2011) un “alimento funcional” es aquel que al ser consumido produce un beneficio específico sobre la salud, el cual va más allá de sus propiedades nutricionales. Este término no debe ser confundido con el de “nutracéutico” el cual se refiere a una matriz no alimen-ticia que contiene un agente bioactivo en dosis que exceden a los que se po-drían obtener a partir de los alimentos regulares y se utiliza con el propósito de mejorar la salud (Zeisel, 1999). Los resultados de dichas investigaciones han mostrado resultados prometedo-res que potencian el uso de estos in-gredientes en los alimentos y de este modo generar beneficios en la salud del consumidor (Coppens et al., 2006).

Los alimentos funcionales y com-puestos nutracéuticos se han relacio-nado con la prevención y tratamiento de enfermedades como cáncer, dia-betes y aterosclerosis, por mencionar algunas (Shahidi, 2004). Las principales fuentes de las cuales se obtienen este tipo de compuestos son de origen ve-getal, dentro de las que se incluyen frutas, vegetales y cereales (Balasun-dram et al., 2006). Los efectos benéfi-cos asociados con la ingesta de estos alimentos se han atribuido principal-mente a su contenido de compuestos bioactivos fitoquímicos, tales como flavonoides, compuestos fenólicos y carotenoides, entre otros (Ayala-Zavala et al., 2011). Debido a esto, ha surgido la necesidad de seleccionar materias primas que puedan actuar como fuen-tes de dichos compuestos para poder utilizarlos en el desarrollo y formula-ción de alimentos funcionales.

mateRIas pRImas paRa la elaboRacIón de alImentos funcIonales

El interés actual por parte de la pobla-ción por el consumo de compuestos y productos de origen natural ha re-presentado una oportunidad de creci-miento para investigadores en el área de alimentos, nutrición y salud, y aún más para la industria alimentaria (Men-rad, 2003). Lo anterior, ha resultado en una búsqueda exhaustiva de fuentes vegetales para la extracción de estos compuestos bioactivos (Ajila et al., 2010).

Las tendencias actuales se han en-caminado hacia el uso de materias pri-mas de bajo costo que puedan repre-sentar un valor agregado a sus fuentes originales y a los procesos de los cuales se obtienen (Ayala-Zavala et al., 2011; Balasundram et al., 2006). La utilización de desechos industriales de tomate para la obtención de compuestos ca-rotenoides es uno de los ejemplos más representativos en este aspecto (Topal et al., 2006). De la misma manera, se han utilizado residuos de brócoli para la extracción de flavonoides y su in-corporación en bebidas enriquecidas (Dominguez-Perles et al., 2011). En el Cuadro 1 se enlistan ejemplos de ma-terias primas de origen vegetal que han sido utilizadas para la fabricación de alimentos funcionales.

Los compuestos fitoquímicos em-pleados en la formulación de alimen-tos funcionales son susceptibles de degradación por factores como la tem-peratura, luz, y oxígeno, por mencio-

538


nar algunos (Brownmiller et al., 2008). De esta manera, están propensos a la degradación durante las operaciones unitarias utilizadas comúnmente en su procesamiento. Debido a esto, el-manejo de la materia prima, insumos, así como las tecnologías aplicadas, desempeñan un rol de gran importan-cia en la conservación de compuestos bioactivos a través del proceso de ma-nufactura (Sommano et al., 2011; Wu et al., 2010). Lo anterior supone un reto para los tecnólogos de alimentos y la industria alimentaria quienes deben asegurar la mínima alteración de los compuestos que tienen efectos bené-ficos a la salud para proporcionar pro-ductos con un mayor valor nutracéuti-co y funcional.

tRansfoRmacIón y conseRvacIón de la mateRIa pRIma

El desarrollo de alimentos funcionales requiere de la transformación de ma-terias primas en productos novedosos, nutritivos y que aporten componentes específicos como antioxidantes natu-rales, ácidos grasos poliinsaturados y fibra dietaría, que ayuden a promover un estado de bienestar, mejorar la sa-lud y reducir el riesgo a enfermedades (Robertfroid, 2000). Para llevar a cabo estas transformaciones se debe tener conocimiento de las necesidades hu-manas, así como el trabajo en conjunto de diferentes disciplinas de la ciencia incluyendo ciencias de la alimenta-ción, nutrición, química, bioquímica, fi-siología y genética (Clydesdale, 2004).

Además, se necesitan nuevas líneas de investigación como la proteómica, metabolómica y nutrigenómica para identificar y entender las bases bioló-gicas del funcionamiento de los com-ponentes alimentarios (Fogg-Johnson y Merolli, 2000; Nicholson et al., 2002).

Los alimentos pueden basar su fun-cionalidad en compuestos bioactivos presentes de forma natural; sin em-bargo; requieren de una formulación y desarrollo para lograr optimizar sus propiedades funcionales (Clydesda-le, 2004). Las tecnologías de procesa-miento utilizadas en la industria son uno de los factores de mayor impor-tancia ya que tendrán influencia tanto en la vida de anaquel de los productos como en las propiedades funcionales y características finales de los alimen-tos. Los procedimientos más utiliza-dos en la industria son la refrigeración, congelación, pasteurización, secado, escaldado, mínimamente procesado, conservación por productos químicos y naturales. Además, se tienen los lla-mados “tratamientos no térmicos”, como la tecnología de pulsos eléctri-cos, altas presiones, ozono, pulsos de luz, entre otros (Patras et al., 2009). Es-tos últimos son menos agresivos con la materia prima y tiene como finalidad la obtención de un producto con carac-terísticas similares a las de un producto fresco (García-Casal, 2007).

Los primeros pasos en la transfor-mación de la materia prima sirven para estabilizarla y acondicionarla después de la recolección, entre estos se englo-ba a la selección, lavado y desinfección del material. Posterior a esto, la mate-ria prima puede ser molida, pelada,

539

Capítulo 19

Material vegetal

Compuesto bioactivo

Funcionalidad propuesta

Alimento funcional

Referencia

Rosal silvestre Polifenoles Antioxidante natural.

Salchicha tipo Frankfurt.

(Vossen et al., 2012)

Uva, Té verde yArándano

Polifenoles Actividad antioxidante/ Mejora de calidad nutricia del producto.

Queso. (Han et al., 2011)

Residuos de cebolla

Quercetina Antioxidante/Anti-pardeamiento.

Uso potencial en alimentos.

(Roldán et al., 2008)

Zanahoria morada

Antocianinas, Ácido clorogénico

Antioxidante/Previene el daño por estrés oxidativo.

Pasta. (Day et al.,2009)

Jugo de mandarina bajo en pulpa/ Manzana

Flavonoides, narirutina, hesperidina, didymina

Antioxidante/Mejora calidad nutricional del producto.

Botana (Snack). (Betoret et al., 2012)

Té verde/Residuos de Brócoli

Flavonoides, ácido clorogénico

Antioxidante/Mejora nivel nutricional del producto.

Bebida enriquecida de té verde.

(Dominguez-Perles et al., 2011)

Tomate, Caléndula, Pimentón, Achiote

Carotenoides Antioxidante/Conservadores en contra de la oxidación lipídica.

Aceite de girasol. (Kiokias et al., 2009)

Cáscara de mango

Carotenoides, compuestos fenólicos

Anticancerígeno/ Mejora la calidad nutricional del producto.

Macarrones. (Ajila et al., 2010)

Zanahoria, Caléndula

Carotenoides: Luteína, β-caroteno

Pigmentos naturales.

Mayonesa reducida en grasa.

(Santipanichwong y Suphantharika, 2007)

Naranja, Kiwi, Piña

Carotenoides, compuestos fenólicos

Antioxidantes. Bebida elaborada a base de leche de soya y jugo de fruta.

(Morales-de La Peña et al., 2011)

Cuadro 1. Materiales vegetales utilizados para la formulación y elaboración de alimentos funcionales.

540


cortada y/o desgranada, para eliminar la parte no comestible; tales procedi-mientos pueden realizarse de forma manual o mecanizada (Barreiro y San-doval, 2002). Los pasos iniciales son la base para la elaboración de una am-plia gama de productos en una segun-da etapa, donde se realizan procesos de deshidratación, cocción y pasteuri-zación, entre otros. La elaboración de mermelada (Figura 1) requiere de va-rias operaciones tales como el acondi-cionamiento del material vegetal, apli-cación de calor, eliminación de agua, incremento del nivel de acidez, azúcar y empacado (Coronado e Hilario, 2001; Fellows, 2004). Diversos estudios han evaluado el efecto de tales operacio-nes de procesado sobre el contenido y calidad de los compuestos bioactivos presentes en los materiales alimenti-cios (Zhang y Hamauzu, 2004; Tiwari y Cummins, 2011).

desafíos tecnológIcos paRa la IndustRIa alImentaRIa

El desarrollo de alimentos funcionales implica un reto tanto científico como tecnológico y comercial, ya que se re-quiere de investigación para la identi-ficación de las propiedades bioactivas de los compuestos y las matrices a las que pueden incorporarse (Alzamora et al., 2005). Además, se debe lograr un producto alimenticio con caracte-rísticas funcionales, con buena vida de anaquel y aceptación sensorial del consumidor final (Ashwell, 2004). Para lograr esto, debe tenerse la evidencia

científica que sustente el uso de los compuestos bioactivos en el mejora-miento de alguna función específica en el organismo (Shahidi, 2004).

desaRRollo de empaques

Para aumentar el tiempo de conserva-ción de los alimentos durante la distri-bución y almacenamiento es necesario el desarrollo de empaques activos e inteligentes (Dainelli et al., 2008). Los empaques activos son aquellos que interactúan directamente con el pro-ducto y su entorno para mejorar su calidad o seguridad. En este tipo de envases, se añaden componentes que modifican la composición de gases que rodea al alimento durante el al-macenamiento del mismo (Ozdemir y Floros, 2004). Los empaques inteligen-tes presentan un indicador interno o externo que detecta, o comunica una información sobre aspectos del estado del alimento, para facilitar una toma de decisiones que permitan extender la vida de anaquel, incrementar la se-guridad, mejorar la calidad o prevenir problemas (Gómez-Estaca et al., 2010).

Desafíos emergentes

El uso de la nanotecnología tendrá un impacto en el mundo de la alimenta-ción, mediante el cual se podrán co-nocer mejor los procesos de transfor-mación y cocinado de los alimentos, así como mejorar la selección de las materias primas, entre otras ventajas (Chaudhry et al., 2008). Además de esto, podría haber una mejor inter-vención en operaciones de envasado y distribución de alimentos. También,

541

Capítulo 19

Figura 1. Diagrama de proceso en la elaboración de mermelada.

la tecnología genética seguirá crean-do alimentos con nuevas propiedades, y la nutrigenómica será la clave para satisfacer las necesidades personales de salud y preferencia de consumido-res (Clydesdale, 2004; Fogg-Johnson y Merolli, 2000). Un caso conocido en la tecnología genética es el arroz en-riquecido con vitamina A (Potrykus, 1999). Las modificaciones en los proce-sos de cultivos de vegetales y cría de animales pueden generar mejoramien-to en los productos finales. Un estudio realizado en huevos enriquecidos con ácidos grasos omega 3, probado en hombre y mujeres mostró una reduc-ción en el contenido de colesterol en sangre de los sujetos de estudio, tales modificaciones pueden ser más salu-dables que en consumidores de huevo convencional (Oh et al., 1991).

alImentos funcIonales: foRmulacIón y dIseño, IngRedIentes nutRacéutIcos y consIdeRacIones geneRales

Las frutas, vegetales y cereales, son componentes importantes de la dieta humana, en la que son consumidos de manera cotidiana en cantidades y pre-sentaciones diferentes, tanto frescas como procesadas (Jacob et al., 2012). Actualmente, se tiene un amplio cono-cimiento de las propiedades nutritivas de dichos alimentos, ya que contienen carbohidratos, minerales y vitaminas,

542


por mencionar algunos. De igual ma-nera, se conoce que son ricos en diver-sas clases de compuestos bioactivos (fibra soluble e insoluble, pectinas, an-tocianinas, fitoesteroles, compuestos fenólicos, carotenoides, entre otros), los cuales son importantes en la ela-boración de alimentos, y han mostra-do tener efectos benéficos a la salud humana (Gry et al., 2007; Jacob et al., 2012). La ingesta de “compuestos nu-tracéuticos” o “ingredientes alimenti-cios funcionales” ha sido relacionada directamente con la prevención de enfermedades crónico-degenerativas, cardiovasculares y distintos tipos de cáncer (Shahidi, 2004). En este sentido, la industria de alimentos ha tenido un gran interés por transformar sus pro-ductos e incorporar compuestos nutra-céuticos a estos para la formulación de los llamados “alimentos funcionales”.

Los alimentos funcionales son am-pliamente reconocidos como aque-llos alimentos que poseen un efecto benéfico (comprobado científicamen-te) en una o más funciones del cuer-po humano, más allá de la nutrición básica (Day et al., 2009; Roberfroid, 2002; Sun-Waterhouse, 2011). En este sentido, el efecto benéfico a la salud que presente el alimento puede darse por la modificación del mismo o por la adición de un ingrediente alimenticio funcional, posiblemente; mejorando su habilidad para la prevención de en-fermedades crónicas y convirtiéndolo en un “alimento funcional” (Yu y Sla-vin, 2008). Dicho proceso puede llevar-se a cabo mediante la adición, elimi-nación, modificación o aumento en la biodisponibilidad y concentración de

un compuesto (Cuadro 2) (Roberfroid, 1999). Desde un punto de vista prác-tico, un alimento puede considerarse funcional si:

Se encuentra de manera natural (efectos benéficos comprobados)

Se ha añadido otro componente

Se le removió uno o más de sus compuestos

La naturaleza de sus componentes fue modificada

Se modifica la biodisponibilidad de uno o más de sus compuestos

Alguna combinación de los anterio-res (Diplock et al., 1999)

La formulación de tales alimentos funcionales puede llevarse a cabo me-diante la incorporación de varios gru-pos de ingredientes alimenticios fun-cionales y nutracéuticos, presentes en las frutas, vegetales y cereales.

IngRedIentes usados en la pRoduccIón de alImentos funcIonales

Compuestos fenólicos. Los compues-tos fenólicos son metabolitos secun-darios producidos por las plantas para su defensa y supervivencia. Estos, son los compuestos que se encuentran en mayor proporción en las plantas, en donde cumplen funciones morfológi-cas y fisiológicas (Randhir et al., 2004). A los compuestos fenólicos, se les ha atribuido una amplia gama de efectos benéficos a la salud humana, ya que pueden actuar como antialergénicos,

543

Capítulo 19

Transformación de un alimento funcional

Tipo Descripción Ejemplo

Adición o suplementación

Sustancias o ingredientes con efectos benéficos

Adición de antioxidantes no vitamínicos, prebióticos, etc.

Sustitución De sustancias con efecto negativos por aquellas con efectos benéficos.

Sustitución de grasa animal por grasa vegetal.

Eliminación De componentes que pueden tener efectos negativos en la salud.

Eliminación de proteínas alergénicas.

Incremento en la concentración

De una sustancia beneficiosa que se encuentra de manera natural en el alimento.

Fortificación con un micronutriente.

Aumento en la biodisponibilidad

Mejorar la biodisponibilidad o estabilidad de un nutriente o compuesto para incrementar su efecto benéfico.

Aplicación de un tratamiento para liberar los compuestos unidos a la matriz vegetal. Ej. Calentamiento.

Cuadro 2. Tipos de transformación de un alimento convencional o un alimento funcional.

antiinflamatorios, antimicrobianos y an-tioxidantes (Balasundram et al., 2006; Cai et al., 2004). Dichos efectos bené-ficos se han atribuido principalmente a su capacidad antioxidante, y por tal; poseen un rango extenso de aplicacio-nes en la industria alimentaria y farma-céutica (Gil-Chávez et al., 2013). En la industria de alimentaria, los compues-tos fenólicos se han utilizado como conservadores naturales para retrasar el oscurecimiento, disminuyendo el uso de antioxidantes sintéticos como el BHT y BHA (Contini et al., 2008), y como agentes antimicrobianos para prolongar la vida de anaquel de ciertos productos como ensaladas a base de frutas, por mencionar algunos (Chiu y Lai, 2010; Ozogul et al., 2010). Más aun, los compuestos fenólicos se han utili-zado en la formulación de alimentos funcionales como: jugos (Pacheco-Pa-lencia et al., 2007), leche (Servili et al.,

2011) y yogurt enriquecidos (Karaaslan et al., 2011). Las antocianinas, ácidos fenólicos, flavonoides y estilbenos son compuestos bioactivos pertenecientes al amplio grupo de los compuestos fenólicos utilizados para los fines men-cionados. Estos compuestos pueden encontrarse en altas concentraciones en la uva, mango, granada, berries, acai y té verde, y en vegetales como las espinacas, berenjena, brócoli y zana-horia, por mencionar algunos (Balasun-dram et al., 2006; Rózek et al., 2010).

Carotenoides. Los pigmentos caro-tenoides son un grupo de compuestos bioactivos de interés en la industria de alimentos, en nutrición y la ciencia de alimentos debido a su alto impac-to en la salud humana y sus beneficios económicos (Fernández-García et al., 2012). Los carotenoides son los res-ponsables del color característico en muchas frutas y vegetales, además;

544


poseen diversas funciones biológicas, como su acción como provitamina A, capacidad antioxidante, mejoramien-to del sistema inmune y prevención de la degeneración macular (Fernán-dez-García et al., 2012; Jacob et al., 2012). Además, su ingesta se ha rela-cionado con la disminución del daño oxidativo de lípidos, proteínas y ADN (Sahin et al., 2008; Xianquan et al., 2005) y con la prevención de la apari-ción de cáncer (Lu et al., 2011). Debido a estas propiedades, los carotenoides son de gran interés por su posible in-corporación en productos de consu-mo humano tanto alimenticios (salsas, pastas, huevos, etc), como no alimen-ticios (suplementos, fármacos, etc) (Fernández-García et al., 2012; Sahin et al., 2008). El tomate, sandía, guayaba, melón, zanahoria, papaya y pimientos, son algunas de las fuentes más impor-tantes de estos compuestos (Lu et al., 2011; Xianquan et al., 2005).

Fibra y otros carbohidratos. Princi-palmente compuestos de almacena-miento como el almidón (polímero de glucosa) e inulina (polímero de glucosa y fructosa), oligosacáridos (lactulosa, fructo-oligosacáridos, transgalacto-oli-gosacáridos) y componentes estructu-rales como celulosa y pectina, los cua-les contienen variedad de monómeros de azúcar (García Herrera et al., 2010). Dichos compuestos son un gran apor-te a la fracción de fibra dietaria y son muy utilizados en la formulación de productos prebióticos (Jacob et al., 2012). Los principales usos de cereales y sus constituyentes en la industria de los alimentos funcionales pueden resu-mirse en los siguientes:

Como sustratos fermentables para el crecimiento de microorganismos probióticos, especialmente Lactobaci-llus y Bifidobacterium.

Como fibra dietaria, promoviendo diversos efectos benéficos fisiológicos.

Como prebióticos debido a su con-tenido de carbohidratos no digeribles.

Como materiales de encapsulación de probióticos para mejorar su estabi-lidad (Charalampopoulos et al., 2002).

Proteínas. Una de las fuentes más ricas de proteínas son las semillas de los frutos secos, encontrándose alre-dedor de un 40 % dentro de su com-posición. Las proteínas de haba de soya han sido muy estudiadas por su propiedades funcionales de gelifica-ción, espumado y emulsificación (Shao et al., 2009). Debido a esto, se utili-zan en el procesamiento de un gran número de productos funcionales como el tofu y algunos para el control de saciedad (Jacob et al., 2012; Ma-ruyama et al., 2007; Mine et al., 2010). Aunado a esto, las propiedades bené-ficas a la salud de algunos péptidos e hidrolizados proteicos han sido de importancia en la formulación de ali-mentos funcionales, ya que pueden actuar como antioxidantes y com-puestos anti-hipertensivos (Mine et al., 2010). El amaranto, arroz, frijol, garban-zo, soya, trigo y jatropha, entre otros constituyen algunas de las fuentes uti-lizadas para la obtención de péptidos e hidrolizados proteicos (Gallegos-Tin-toré et al., 2011; Medina-Godoy et al., 2012; Roy et al., 2010; Silva-Sánchez et al., 2008).

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Capítulo 19

Lípidos. Como se describió en apartados anteriores, algunas plantas, semillas y cereales son ricas en com-puestos lipofílicos benéficos a la sa-lud; tal es el caso de alimentos como las almendras, coco, orégano, cilantro, salvado de arroz y semillas de jatropha, uva, granada y soya, por mencionar al-gunos (Eikani et al., 2012; Jacob et al., 2012; Marasabessy et al., 2010; Sriti et al., 2011). De manera general, las fru-tas no son una fuente rica de lípidos de reserva, con excepción del aguacate y olivo, cuyo consumo se ha relacionado con efectos benéficos a la salud por su aporte de triacilgliceroles a la dieta (Ja-cob et al., 2012; Villa-Rodríguez et al., 2011). Los componentes principales del aguacate son el ácido oleico (40-80%), palmítico (7.2-25%), linoleico (6-18%) y palmitoleico (0-6%) y del olivo ácido oleico (83%), linoleico (7%), palmítico (6%) y esteárico (4%). El consumo de estos dos frutos se ha relacionado con efectos benéficos a la salud debido a su alta proporción ácidos grasos insa-turados como el ácido oleico y linolei-co, los cuales han mostrado disminuir el riesgo de enfermedades cardiovas-culares (Baum et al., 2012).

consIdeRacIones paRa el dIseño de pRoductos funcIonales

La creciente demanda de alimentos funcionales en el mundo, ha provo-cado un auge en el diseño de nuevos productos alimenticios funcionales, esto; como resultado de la alta com-petitividad en el mercado actual (Men-

rad, 2003). De esta manera, el éxito de un alimento funcional se encuentra en la frecuencia de su consumo, y por lo tanto, debe ser diseñado y elaborado considerando los requerimientos y ne-cesidad de los consumidores (Ares y Gámbaro, 2007).

El producto funcional debe ser di-rigido a un público específico ya sea niños, adolescentes, adultos, ancianos, enfermos, sanos, hombres, mujeres, etc., ya que las diferentes poblaciones tienen distintos sistemas fisiológicos (Sun‐Waterhouse, 2011). Además, es necesario especificar la función bioló-gica que se desea mejorar, ya sea la salud digestiva, el sistema inmunológi-co, energía y rendimiento físico, salud mental, cerebral y cognitiva, regulación del peso corporal, riesgo de diabetes, prevención de enfermedades cardio-vasculares, estrés oxidativo, preven-ción del riesgo de cáncer y procesos inflamatorios. De esta manera, puede elegirse el compuesto bioactivo es-pecífico que desarrollará la función en el organismo, al cual se le haya com-probado su efecto benéfico a la salud (análisis en líneas celulares, modelos murinos, humanos, etc).

El compuesto bioactivo debe en-contrarse en el producto final en una concentración suficiente para que el efecto benéfico propuesto se lleve a cabo (dosis segura), ya que una sobre-dosis puede causar efectos adversos o toxicidad en los consumidores. Sin embargo, desde el punto de vista de tecnología de alimentos existen otras consideraciones que deben ser toma-das en cuenta, ya que los atributos

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sensoriales pueden ser comprometi-dos con la adición de tales compues-tos (Renuka et al., 2009). Por ejemplo, la adición de compuestos fenólicos puede proporcionar sabor astringente o agrio al alimento, o una alta concen-tración de fibra puede provocar que el alimento tenga consistencia granulada (Day et al., 2009). Es por esto, que otro factor importante en el diseño de un producto funcional es la matriz alimen-taria que debe utilizarse, la elección de esta dependerá de la naturaleza química del compuesto nutracéutico, de la población a la que va dirigida y del sitio de liberación del compuesto una vez ingerido (Day et al., 2009). Las tecnologías de encapsulación y formu-lación pueden crear matrices alimen-tarias que protejan a los compuestos bioactivos de la condiciones perju-diciales del tracto digestivo (Lentle y Janssen, 2010).

alImentos de dIseño

El diseño de productos alimenticios juega un papel de gran importancia en el área de los alimentos funcionales, ya que se deben controlar las interaccio-nes entre los compuestos bioactivos de interés y otros componentes del alimento. El manejo de dichas interac-ciones durante el procesado, manejo y almacenamiento del alimento es la clave para asegurar un producto esta-ble y atractivo (Sun-Waterhouse, 2011). En este sentido, la bioactividad, siner-gia o antagonismo que presentan los compuestos bioactivos con la matriz o entre ellos, ha sido aprovechado para diseñar y formular alimentos que res-

ponden a necesidades o padecimien-tos específicos en la sociedad (Pala-fox-Carlos et al., 2012; Sagdic et al., 2011).

Enfermedad celiaca. La enfermedad celiaca es un padecimiento crónico en el cual se presenta inflamación en el intestino delgado al consumir gluten y ocurre en individuos con predisposi-ción genética (Schamne et al., 2010; Vi-tali, 2010). El gluten es una proteína de almacenamiento presente en el trigo, cebada y centeno, por lo que el trata-miento más común es eliminar el con-sumo de dichos productos o aquellos en donde se encuentre (pan, pasteles, pastas, cereales, etc.) (Vitali, 2010). El producto más difícil a ser reemplazado para los enfermos celiacos es el pan, el cual es un alimento básico de la vida diaria, debido a esto; muchos grupos de investigación están interesados en el desarrollo y formulación de produc-tos alimenticios destinados para dicha población (Mariotti et al., 2009; Scham-ne et al., 2010).

El desarrollo y formulación de pro-ductos funcionales para celiacos debe empezar por la búsqueda de mate-riales y fuentes que puedan reempla-zar al trigo en su formulación. En este sentido, Vitali et al. (2010) evaluaron diferentes materiales que pudieran ser utilizados para la elaboración de pan y otros productos, entre ellos; el garban-zo, harina de arroz, maíz, quinoa, hari-na de camote, soya, amaranto, camo-te naranja, alforfón y algarroba. Estos autores demostraron que las fuentes mencionadas anteriormente tienen un mayor aporte de energía que el trigo,

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Capítulo 19

el cual puede contribuir a la inadecua-da ingesta de energía que tienen los enfermos celiacos. Además, tiene ma-yor contenido de almidón resistente (relacionado con funciones intestinales benéficas), proteínas y antioxidantes, por lo que son una alternativa para la formulación de productos funcionales.

La adherencia estricta de productos libres de gluten a la dieta durante toda la vida del enfermo celiaco, resulta en una recuperación clínica y recupera-ción de la mucosa del mismo (Galla-gher et al., 2004). Existen diversos tra-bajos en los cuales se han formulado productos de panificación a partir de harina y almidón de maíz (Toufeili et al., 1994), almidón de tapioca (Demiate et al., 2000), harina de amaranto y con-centrado de chícharo (Mariotti et al., 2009), entre otros. Además de produc-tos como nuggets de pollo con harina de sorgo (Devatkal et al., 2011), galle-ta a base de harina de alforfón (Sedej et al., 2011), barras de amaranto enri-quecidas con fructanos (Dias y Gomes, 2010) y pasta a base de arroz enrique-cida con amaranto (Cabrera-Chávez et al., 2012), por mencionar algunos.

Prebióticos. Un prebiótico es un in-grediente alimenticio no digerible que afecta benéficamente al hospedero o bacterias en el colon, el cual estimula selectivamente su crecimiento, lo cual implica que el componente pasa a tra-vés del tracto digestivo resistiendo a la hidrólisis de enzimas y a su absorción (Charalampopoulos et al., 2002; Ro-berfroid, 2002). Diversos carbohidratos como el almidón resistente, fibra die-taria y oligosacáridos no digeribles tie-

nen estas características y constituyen una fuente de sustratos fermentables por las bacterias en el colon (Saulnier et al., 2009). La fermentación de dichos compuestos resulta en una mejora en el tiempo de tránsito del bolo alimen-ticio, volumen y frecuencia, mejorando la disponibilidad de minerales y produ-ciendo ácidos grasos de cadena corta (Roberfroid, 2002). Estos últimos jue-gan importantes roles fisiológicos tales como el control de la motilidad de la mucosa y proliferación de células epi-teliales o modulando la actividad en-docrina e inmune (Saulnier et al., 2009). Más aun, los prebióticos también es-timulan el crecimiento de bifidobac-terias y reducen el número de orga-nismos potencialmente patogénicos. Tales efectos han permitido que los prebióticos se coloquen en el mercado con una gran variedad de productos.

Los fructo-, xylo-, galacto e iso-malto-oligosacáridos, así como los oligosacáridos de las habas de soya, la rafinosa, lactulosa y arabinosa son algunos de los prebióticos más utiliza-dos en la industria de alimentos (Arai, 2002; Charalampopoulos et al., 2002). Los productos disponibles en el mer-cado formulados con compuestos pre-bióticos son bebidas, yogurs, galletas, bísquets, pudín, dulces, chocolates, sopas, azúcar, entre otros (Arai, 2002). El consumo regular de estos productos puede resultar en la mejora del tránsi-to intestinal y otras enfermedades re-lacionadas con este padecimiento, así mismo; puede ser útil para mejorar la absorción de nutrientes y para el tra-tamiento y prevención de cáncer de

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colon, debido a los ácidos grasos de cadena corta que se forman durante su fermentación.

Regulación hormonal y menopausia. Los fitoestrógenos son compuestos polifenólicos que tienen una estructura similar al 17 β-0 estradiol y están aso-ciados con efectos protectores contra cánceres hormonales y síntomas pos-menopáusicos (Kim et al., 2011; Ward y Kuhnle, 2010). Dichos compuestos han presentado un gran auge ya que tienen efectos benéficos también en enfermedades cardiovasculares (Stark y Madar, 2002), osteoporosis (Dang y Lowik, 2005) y obesidad y diabetes tipo II (Bhathena y Velasquez, 2002). Las principales clases de fitoestróge-nos son las isoflavonas (presentes en legumbres, garbanzo y habas de soya), flavonoides prenilados (lúpulo), cumes-tanos (legumbres en brotación y brotes de alfalfa y trébol) y lignanos (cereales, linaza y otras frutas y vegetales) (Ward y Kuhnle, 2010). Es por esto que dichos materiales han sido la base de produc-tos funcionales dirigidos a mujeres en su etapa menopáusica con la finalidad de reducir sus síntomas.

Algunos alimentos funcionales ri-cos en isoflavonas son el tofu, tempe y algunos productos lácteos a base de soya como la leche, quesos y yogurs (Jackson et al., 2002). Además, exis-ten en el mercado productos comer-ciales como cereales, pan, bísquets y algunos otros productos que contie-nen isoflavonas de soya como aditivos (productos enriquecidos) (Mulligan et al., 2006; Shao et al., 2009). Existe evi-dencia en la literatura de que el consu-mo de dichos productos disminuye los

síntomas posmenopáusicos, mejora la densidad ósea y reduce los niveles sé-ricos de colesterol LDL (Choi y Rhee, 2006).

En la actualidad, existe una clara tendencia por el consumo de produc-tos que además de nutrir posean un efecto benéfico para una función es-pecífica del cuerpo humano o alguna enfermedad. Como consecuencia de esto ha habido un incremento en la elaboración de productos funcionales que actualmente están disponibles en el mercado, los cuales se elaboran, enriqueciendo, fortificando o modifi-cando al alimento para la función de-seada. Sin embargo, los compuestos bioactivos a los que se atribuyen las propiedades funcionales pueden sufrir cambios y transformaciones durante toda la cadena de producción del ali-mento, las cuales pueden afectar la calidad del producto final. Es por esto, que resulta una tarea importante para la industria alimentaria tomar en consi-deración dichos cambios y adecuar las operaciones de procesado para lograr la conservación o alteración mínima de las propiedades de los ingredientes funcionales.

efecto del pRocesado de alImentos sobRe los compuestos bIoactIvos

Efecto de las operaciones de procesa-do sobre la estabilidad y funcionalidad de los compuestos bioactivos

Las frutas, vegetales y cereales, pue-den ser consumidos de manera regular

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Capítulo 19

tanto entero/natural como después de su procesamiento (elaboración de productos). En ambas presentaciones, los alimentos pueden tener niveles va-riados de compuestos nutracéuticos. Dicha variación en los niveles y tipo de nutracéuticos depende en gran medida de las condiciones pre-co-secha (prácticas agronómicas, suelo, condiciones ambientales, etc) y post-cosecha (transporte, almacenamien-to, procesamiento, etc.) a las que son sometidos (Balasundram et al., 2006; Tiwari y Cummins, 2011). Ambos fac-tores pueden tener un efecto en la sín-tesis, modificación y degradación de los compuestos nutracéuticos, y por ende; afectan los niveles en el produc-to alimenticio final (Tiwari y Cummins, 2011). En este sentido, una vez que la materia prima es cosechada, el mayor reto de la industria de alimentos es conservar y/o modificar mínimamente los compuestos bioactivos y de esta manera poder obtener productos fina-les con una alta calidad nutracéutica.

Las operaciones de procesado uti-lizadas en la industria alimentaria pue-den ser controladas con la finalidad de reducir la pérdida de los compuestos nutracéuticos en la materia prima y los productos. Tales procesos pueden ser clasificados como procesamiento tér-mico (escaldado, pasteurización, vacío y enlatado) y no térmico (procesado en alta presión, pulsos eléctricos, irradia-ción con luz ultravioleta, ozonización y sonicación) (Tiwari y Cummins, 2011). Ambas operaciones son muy comunes en los alimentos antes de su venta, sin embargo; las condiciones de alma-cenamiento pueden tener un efecto positivo o negativo en los niveles de

compuestos nutracéuticos (Patras et al., 2009; Wu et al., 2010).

El procesamiento de frutas y vege-tales ha resultado de manera gene-ral en una significante reducción del contenido nutracéutico. Durante el procesado térmico, la transferencia de calor, combinado con el tiempo y la temperatura inactiva microorganis-mos y afecta la textura y propiedades nutracéuticas de los productos (Tiwa-ri y Cummins, 2011). Por ejemplo, el procesamiento de fresas para la pro-ducción de mermelada resulta en una pérdida del contenido inicial de anto-cianinas alrededor del 70% (García-Vi-guera et al., 2006). De manera similar, Brownmiller et al. (2008) observaron una reducción del 43 % en el conte-nido total de antocianinas en puré de arándanos comparado con su conteni-do en estado fresco, después de haber pasado por un proceso de escaldado y pasteurización. Sin embargo, en algu-nos casos el escaldado puede inactivar enzimas como la polifenol oxidasa, con lo cual se mejora la estabilidad de las antocianinas en los alimentos procesa-dos (Tiwari y Cummins, 2011).

Existe una gran cantidad de infor-mación en la literatura sobre la activi-dad biológica de lo compuestos fenó-licos presentes en frutas y vegetales, debido a esto; los trabajos enfocan su investigación en el contenido de es-tos después de su procesamiento. Por ejemplo, Zhang y Hamauzu (2004) estu-diaron el cambio en compuestos fenó-licos, ácido ascórbico y carotenoides durante el cocinado por microondas y hervor en brócoli. El procesamiento resultó en una reducción alrededor

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das en su forma glucosilada (Robin y Cheng, 2001). Es por esto, que el procesamiento puede tener un efec-to negativo en el contenido de ciertos compuestos bioactivos como las isofla-vonas presentes en productos funcio-nales y nutracéuticos.

El efecto negativo del procesamien-to sobre los compuestos bioactivos en alimentos no puede ser generalizado. En el procesamiento de tomate, por ejemplo; la producción de cátsup, pasta de tomate o productos deshi-dratados y enlatados, puede haber un efecto positivo en la bioactividad del licopeno (Shahidi, 2009). En el tomate fresco, el licopeno se encuentra en su forma all-trans, sin embargo; el proce-samiento puede resultar en la forma-ción de licopeno cis en los productos (Rao y Ali, 2007). La configuración cis del producto es más biodisponible en el cuerpo humano, una vez que es con-sumido (Honest et al., 2011). De esta manera, las operaciones de procesado de tomate promueven efectos positi-vos en los compuestos bioactivos de este fruto.

del 72% en fenoles totales para ambos procesos, no obstante; se encontró un ligero incremento en el contenido de luteína. Un comportamiento similar en el contenido de compuestos fenólicos fue observado por Wachtel-Galor et al. (2008) en brócoli, coliflor, col y col china sometidos a cocinado por vapor, hervor y microondas. Debido a esto, es importante optimizar los procedimien-tos utilizados en la industria alimenta-ria para disminuir el efecto de estos sobre los compuestos con actividad biológica.

El procesamiento de habas de soya para la producción de concentrados proteicos puede resultar en una dis-minución en su contenido de isofla-vonas. En este sentido, algunos pro-ductos como el tofu pueden contener solo una fracción de las isoflavonas presentes originalmente en las habas de soya (Jackson et al., 2002). Además, algunos procesos que son usados en la producción de alimentos a base de soya fermentada pueden transformar las isoflavonas obteniendo diferente bioactividad que aquellas encontra-

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