Enzymatic biotransformation of natural intense sweeteners: structural characterization and evaluation of sensorial properties and prebiotic potential

La incidencia de enfermedades no transmisibles está sufriendo un incremento rápido a nivel mundial, lo cual se ha atribuido especialmente al consumo excesivo de azúcar, entre otros factores. Los edulcorantes de alta intensidad son aditivos alimentarios que, desde un punto de vista nutricional, aportan menos calorías que los azúcares a la vez que proporcionan un mayor poder edulcorante, encontrándose en el punto de mira como alternativas al conocido azúcar de mesa, la sacarosa. En esta tesis se lleva a cabo una revisión de los últimos avances en el estudio de los edulcorantes, haciendo especial hincapié en la evidencia científica existente sobre su impacto en la salud, así como de las posibles alternativas para reemplazar el azúcar. El creciente interés por parte de los consumidores y de la industria ha dado lugar a un gran desarrollo científico que está poniendo el foco en el uso de edulcorantes naturales como son los glicósidos diterpénicos presentes en las hojas de la especie Stevia rebaudiana y más recientemente, los glicósidos triterpénicos del fruto de la especie Siraitia grosvenorii. Sin embargo, el sabor de estos compuestos dulces difiere de las propiedades sensoriales del azúcar y presenta ciertas limitaciones. A pesar de que durante muchos años la industria alimentaria ha recurrido a la combinación de diferentes edulcorantes con el fin de obtener sinergias en la mejora de parámetros de aceptabilidad sensorial, cada vez salen a relucir más estrategias para producir compuestos con propiedades organolépticas similares a los tradicionales edulcorantes nutritivos como es la sacarosa. En este contexto, el empleo de biocatalizadores de origen microbiano y grado alimentario para desarrollar compuestos específicos de una manera más ecológica es una de las alternativas más prometedoras en la actualidad. Esta tesis doctoral se centra principalmente en la modificación enzimática de los edulcorantes naturales mencionados anteriormente utilizando diferentes enzimas con actividad carbohidrasa, para así mejorar el perfil sensorial y hacerlos más adecuados para su formulación o para ser directamente consumidos. Además, junto con esas modificaciones, se llevaron a cabo otras síntesis enzimáticas utilizando disacáridos como sustratos donantes, lo cual dio lugar a la producción de oligosacáridos prebióticos, cuyas fibras no son solo más apropiadas por sus características sensoriales y nutricionales, sino que además proporcionan propiedades bioactivas. Las reacciones se optimizaron adecuadamente con la finalidad de obtener altos rendimientos. Además, se realizó un análisis estructural que permitió determinar e identificar las modificaciones enzimáticas que tuvieron lugar durante la optimización. Esta caracterización estructural se llevó a cabo mediante técnicas analíticas como la cromatografía líquida de alta resolución con detector de diodo array (LC-DAD), la cromatografía de gases con detección de ionización de llama (GC-FID), la cromatografía de líquidos acoplada a espectrometría de masas (LC-MS) y la espectrometría de masas desorción/ionización láser asistida por una matriz con detección de masas por tiempo de vuelo (MALDI-TOF). Como resultado, se obtuvieron procedimientos eficaces y adecuados permitiendo que las reacciones pudieran ser escalables a nivel industrial. De este modo, las muestras óptimas se sintetizaron y purificaron a una mayor escala con el fin de evaluar el perfil sensorial y las propiedades de fermentación in vitro de las muestras basadas en oligosacáridos. En resumen, esta tesis aborda tres aspectos esenciales: la síntesis enzimática de edulcorantes, la evaluación sensorial y el estudio de la bioactividad centrada en sus propiedades prebióticas, dando como resultado un trabajo científico multidisciplinar. Además, las reacciones enzimáticas dieron lugar a la formación de otros compuestos dulces que no están naturalmente presentes en la Stevia rebaudiana ni en la Siraitia grosvenorii, así como una mejora en los perfiles sensoriales como consecuencia de las modificaciones. Los edulcorantes sintetizados en conjunto con los oligosacáridos mostraron un efecto beneficioso al modular el crecimiento de la microbiota, pudiendo ser considerados como una nueva generación de edulcorantes con propiedades beneficiosas para la salud.

Bibliographic Details

Main Author:	Muñoz Labrador, Ana
Other Authors:	Moreno, F. Javier
Format:	tesis doctoral biblioteca
Language:	English
Published:	CSIC-UAM - Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL) 2021
Online Access:	http://hdl.handle.net/10261/263786
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