Estrategias tecnológicas para la producción de una bebida de avena saludable apta para celíacos

Resumen

La enfermedad celíaca (EC) se define como un trastorno crónico inflamatorio, de carácter autoinmune, que se desencadena en algunos individuos genéticamente predispuestos por la presencia de los haplotipos HLA-DQ2/DQ8 y cuya patogénesis se inicia como consecuencia de la ingesta de gluten. El gluten es una mezcla compleja de proteínas presente en los cereales de la familia Triticeae, como el trigo, la cebada, el centeno y sus derivados y variedades híbridas. El único tratamiento disponible es la exclusión del gluten de la dieta de manera permanente. Sin embargo, el seguimiento de la dieta sin gluten (DSG) se ha asociado a un abuso en el consumo de alimentos procesados de composición nutricional desequilibrada, caracterizados por un exceso de azúcares, grasas saturadas y sal y por su bajo contenido de fibra y micronutrientes, lo que conduce habitualmente a déficits nutricionales. La avena es un cereal sin gluten de alto valor nutricional fuente de proteína de alto valor biológico, β-glucano, ácidos grasos (AG) insaturados, vitaminas y minerales. También destaca por ser fuente de diversos fitoquímicos como los compuestos fenólicos. De acuerdo al Reglamento UE n° 828/2014, la avena es un cereal apto para las personas celíacas siempre y cuando su contenido de gluten procedente de la contaminación con otros cereales no supere 20 ppm. Sin embargo, existe una gran controversia en torno a la seguridad de su consumo en personas celíacas ya que, si bien la mayor parte de los estudios in vitro e in vivo avalan su seguridad, un número reducido de ellos han descrito reacciones adversas en algunas personas celíacas a este cereal. Esta aparente toxicidad de la avena parece ser debida a la contaminación con gluten y a la existencia de algunas variedades de avena inmunorreactivas. La germinación y la fermentación son estrategias tecnológicas sostenibles que mejoran el perfil nutricional, funcional y sensorial de los cereales, por lo que son de gran interés para la obtención de ingredientes y alimentos de alto valor añadido. Considerando estos antecedentes, el objetivo de esta Tesis Doctoral fue el desarrollo de una bebida fermentada funcional a partir de harina procedente de avena germinada y la posterior demostración de su seguridad y efectos beneficiosos para la salud de las personas celíacas. Para ello, se establecieron las condiciones óptimas de germinación (temperatura y tiempo), empleando herramientas de modelización matemática (metodología de superficie de respuesta, MSR) en dos variedades de avena sin gluten (var. Barra con cáscara y var. Meeri sin cáscara) con el fin de maximizar su contenido de nutrientes y compuestos bioactivos. Se seleccionó la variedad de avena que, germinada en las condiciones óptimas, presentaba el mayor contenido de proteína, β-glucano, compuestos fenólicos libres (CFL), y actividades antioxidante y proteolítica, así como menores actividades α-amilasa y lipasa. En la harina de esta variedad de avena (var. Meeri) germinada en condiciones óptimas se determinó el perfil nutricional y bioactivo, empleándose posteriormente como materia prima para el desarrollo de una bebida funcional fermentada (SOFB, por sus siglas en inglés: sprouted oat fermented beverage) en la que se utilizó la cepa probiótica de Lactobacillus plantarum WCFS1 como cultivo iniciador. La SOFB se caracterizó desde el punto de vista nutricional, funcional, microbiológico y sensorial estimándose, además, su periodo de vida útil en refrigeración. A continuación, se realizaron estudios in vitro para evaluar la ausencia de inmunoreactividad de la SOFB frente a anticuerpos antigliadina (AGA), así como su potencial antioxidante y antiinflamatorio en cultivos celulares tras un proceso de digestión gastrointestinal in vitro. Por último, se realizó una validación clínica de la ausencia de toxicidad y efectos beneficiosos para la salud de la SOFB desarrollada en personas celíacas adultas. Los resultados obtenidos mostraron que la germinación incrementó el contenido de CFL, la actividad antioxidante y las actividades enzimáticas α-amilasa y proteasa, reteniéndose mayores niveles de β-glucano a tiempos cortos en ambas variedades de avena. Las condiciones óptimas de germinación obtenidas empleando la MSR fueron 16 °C y 216 h para la var. Barra y 18 °C y 96-120 h para la var. Meeri. Esta última se seleccionó para el desarrollo de la SOFB al presentar mejores cualidades desde el punto de vista nutricional, funcional y tecnológico. La caracterización del ingrediente en polvo (harina) obtenido a partir de esta variedad de avena germinada (18 °C y 96 h) reveló su alto contenido de nutrientes (proteína, aminoácidos esenciales, β-glucano, tiamina, riboflavina, minerales y AG insaturados) y compuestos bioactivos (ácido γ-aminobutírico [GABA], y CFL), así como elevadas actividades antioxidante, α-amilasa y proteasa, y reducida actividad lipasa. La SOFB desarrollada a partir del ingrediente mencionado mediante fermentación con L. plantarum WCFS1 presentó un elevado número de células viables del cultivo iniciador (8,9 log unidades formadoras de colonia [ufc]/mL) y una excelente calidad microbiológica, nutricional y funcional, destacando su contenido 32Resumen de proteína (1,7 g/100 mL), β-glucano (79 mg/100 mL), tiamina (676 μg/100 mL) y riboflavina (28,1 μg/100 mL), CFL (61,4 mg equivalentes de ácido gálico [GAE]/100 mL) y actividad antioxidante (164,3 mg equivalentes de Trolox [TE]/100 mL). Asimismo, contó con una buena aceptabilidad desde el punto de vista sensorial y un periodo de vida útil en refrigeración de 20 días. Los estudios in vitro indicaron la ausencia de inmunoreactividad frente a anticuerpos AG tanto en la SOFB como en el ingrediente en polvo desarrollados. La SOFB sometida a digestión gastrointestinal in vitro no exhibió efecto citoprotector frente al estrés oxidativo inducido por terc-butil hidroperóxido en la línea celular Caco-2, si bien atenuó la producción de citoquinas como el factor de necrosis tumoral-α en un modelo de inflamación de macrófagos RAW 264.7 inducido por lipopolisacárido (LPS) bacteriano. La validación clínica de la seguridad y efectos saludables de la SOFB mediante un estudio de intervención aleatorizado y controlado por placebo de 6 meses de duración en personas celíacas adultas demostró la inocuidad de la SOFB al no inducir la producción de anticuerpos específicos de la EC ni lesiones de la mucosa intestinal. El consumo de la SOFB no afectó de manera significativa al peso corporal, índice de masa corporal (IMC) ni a los niveles séricos de glucosa, hierro, ferritina, hemoglobina y vitamina B12 en los sujetos participantes, si bien disminuyó los niveles séricos de colesterol, ácido fólico y triglicéridos e incrementó la abundancia de géneros bacterianos beneficiosos (Lactobacillus spp., Subdoligranulum spp. y Ruminococcus spp.) en la microbiota intestinal del grupo tratado en comparación con el grupo control. Como conclusión, la SOFB desarrollada es una bebida de alto valor nutricional y contenido de compuestos bioactivos, segura y con efectos beneficiosos para la salud de las personas celíacas.