FUENTES DE POLIFENOLES CON

PROPIEDADES BENEFICAS A LA SALUD

F.Saura Calixto, Dpto Metabolismo y Nutrición

(ICTAN-CSIC) Madrid Tec. Monterrey . QUERETARO, Marzo 2014

Nutrientes •Proteina •Grasas •Hidratos de carbono •Vitaminas •Minerales

No Nutrientes/ Bioactivos

•Fibra

•Carotenoides

•Fitoesteroles

•Polifenoles (Antocianinas, ácidos fenólicos, Resveratrol, Quercetina, Flavonoides, Fitoestrógenos)

N U T R I C I Ó N Lácteos

Carnes

Pescados

Alimentos

vegetales

Dietas con exceso de macronutrientes (grasa, proteína ) y déficit de no nutrientes

Nutrición: Dieta saludable

Industria agroalimentaria: Ingredientes funcionales

Diferencias nutrientes-no nutrientes:

Número

Contenido en alimentos y dieta

Biodisponibilidad y lugar de acción

Requerimientos nutricionales

TANINOS

FLAVONOIDES

ÁCIDOS FENÓLICOS

ESTILBENOS

POLIFENOLES

O H

O H

C H C H C O O H

Ac. Cafeico

H O

O H

O H

C O O H

Ac. Gálico

Lycopeno

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

H 3 C

C H 3

-caroteno C H

3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

H 3

C

C H 3

Luteina

O H

H O

C H 3

H 3 C

C H 3 C H 3 C H 3

C H 3 C H 3 C H 3

C H 3

C H 3

Criptoxantina C H 3

C H 3

C H 3 C H 3 C H 3

C H 3 C H 3 C H 3

H 3 C

C H 3

H O

CAROTENOIDES

ANTIOXIDANTES

VITAMINAS C y E

MACROANTIOXIDANTES

OMe

OXIDATIVE STRESS

OXIDATIVE

METABOLISM and others

(pollution, smoke, drugs,

radiations,..)

ANTIOXIDANT

SYSTEM

FREE RADICALS

Superoxide, nitric oxide,

hydroxyl, peroxil, alkoxyl

Damage

DNA

Membrane

Proteins

Lipids ENDOGENOUS:

Enzymes(catalase,

superoxide dismutase,

glutathione peroxidase)

and others

DIETARY

ANTIOXIDANTS

Plant foods and

beverages

Propiedades biológicas de los antioxidantes polifenólicos

Eliminación de radicales libres

(reducción de daño oxidativo,

en órganos y piel)

Actividad antiinflamatoria

Protección del endotelio vascular

(efecto vasorrelajante)

Reducción del colesterol oxidado

(aterosclerosis)

Estimulación de la flora intestinal

(bífidobacterias, lactobacilos…)

Protección de la mucosa intestinal

Estilbenos Ácidos fenólicos

Flavonoides Lignanos

OH

OH

O

O

OH

OOH

H

HH

OHOH

OOH

OH

OH

CH2OH

O

OOH

OH

OH

OOH

OH O

O

OH

CH2OH

OH

OH

MeO

OMe

OOH

OH

OH O

CH2OH

OOH

OH

OH O

CH2OH

OH

OH

OOOH

OH

OH

CH2OH

Flavonoles

Isoflavonas

Catequinas

Antocianinas

Flavanonas

Proantocianidinas

Pérez-Jiménez et al.J. Agric. Food Chem., 2010

Más de 500 polifenoles en los alimentos

Índices de mortalidad por enfermedades cardiovasculares

Colesterol Mortalidad

(mg/dL) (por 10000)

U.S.A. 209 182

U.K. 244 380

FRANCIA 216 102

0,33 L vino tinto

Diario(per capita)

PARADOJA FRANCESA

1) Estudios epidemiológicos

Ref. Población Asociaciones inversas

significativas

Cassidy et al.

Am J. Clin. Nutr., 2010

> 130.000 mujeres Antocianinas-hipertensión

Hollman et al.

J. Nutr., 2010

Meta-análisis 6

estudios

> 110.000 sujetos

Flavonoles- infarto

Tresserra-Rimbau

et al. Nutr. Metab.

Cardiovasc. Dis., 2014

> 7.000 sujetos Ingesta total-CVD

POLIFENOLES Y CVD

Estudios epidemiológicos. Cáncer colorrectal.

Ref. Población Asociaciones inversas

significativas

Arts et al.

Cancer Causes Control, 2002

> 34.000 mujeres

postmenopáusicas

Catequinas

Theodoratou et al.

Cancer Epidem. Biomark Prev.,

2007

> 3.000 sujetos Flavonoles

Kyle et al.

Br. J. Nutr., 2010

> 600 sujetos

Flavonoles

Rossi et al.

Nutr. Cancer, 2010

> 26.000 sujetos Antocianinas,

proantocianidinas (sobre

todo polímeros), flavonoles,

flavonas,isoflavonas

POLIFENOLES Y CÁNCER

7200 sujetos

55-80 años

SU.VI.MAX, < 1%

Diseño del ensayo clínico con un zumo antioxidante

0 meses 2 meses

200 ml/día

Zumo rico en

antioxidantes

Recogida de sangre y orina

Medida de presión sanguínea

Medidas antropométricas

28 adultos jóvenes

sanos

2000 umolTrolox/día

Capacidad antioxidante

de la dieta:

Patrón de Dieta

Mediterránea

Dieta española actual

2000 umolTrolox/día

8 semanas 200 mL/día

Zumo rico en antioxidantes

Efectos en estatus oxidativo

Oxidación lipídica

* *

Capacidad antioxidante plasmática

* *

*

Oxidación

lipídica

Capacidad

antioxidante

MEJORA ESTATUS OXIDATIVO

Estudio metabolómico

t= 0

t= 8 semanas PLASMA

ORINA

Ionización en positivo Ionización en negativo

Clara separación de metaboloma global (plasma y orina) tras la ingesta de zumo rico

en antioxidantes durante dos meses

Cambios subyacentes aunque no se vieran modificaciones en otros marcadores bioquímicos

Esperables más cambios en sujetos de más edad y con factores de riesgo/enfermedades

cereals

1%

legumes

4%

vegetables

8%

fruits

10%

nuts

5%

vegetable

oils

0,4%

Beverages

72%

Total Dietary Antioxidant Capacity in the Spanish Diet 1

90 % Polyphenols

10 % Vitamins & Carotenoids Major contributors

1F. Saura Calixto y col.(2006) Antioxidant capacity of the Spanish Mediterranean diet. Food Chem., 94, 442-447.

* ABTS method

Plant food Daily Intake (year 2000)

(g fresh matter)

Fruits

Vegetables

Legumes

Cereals

Nuts

Beverages (ml)

Vegetable oils (ml)

Olive

Sunflower Total

Antioxidant Capacity*

266

331

22

222

7

505

31

21

342

272

135

33

176

2576

13

2

3549

TANINOS

FLAVONOIDES

ÁCIDOS FENÓLICOS

ESTILBENOS

POLIFENOLES

O H

O H

C H C H C O O H

Ac. Cafeico

H O

O H

O H

C O O H

Ac. Gálico

Lycopeno

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

H 3 C

C H 3

-caroteno C H

3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

H 3

C

C H 3

Luteina

O H

H O

C H 3

H 3 C

C H 3 C H 3 C H 3

C H 3 C H 3 C H 3

C H 3

C H 3

Criptoxantina C H 3

C H 3

C H 3 C H 3 C H 3

C H 3 C H 3 C H 3

H 3 C

C H 3

H O

CAROTENOIDES

ANTIOXIDANTES

VITAMINAS C y E

MACROANTIOXIDANTES

OMe

I. EXTRACTABLE POLYPHENOLS ( Compunds

extracted by aqueous organic

solvents:Flavonoids, polyphenolic acids, stilbenes,

tannins,etc- monomers to olihgomers )

II. NON EXTRACTABLE POLYPHENOLS

(MACROANTIOXIDANTS) (Compounds

remaining in residues of aqueous organic

extraction: polymeric PP-

proanthocyanidins , hydrolizable PP, single

PP associated with poysacharides and

protein) )

NON-EXTRACTABLE POLYPHENOLS ARE QUANTITATIVELY

IMPORTANT AND BIOLOGICALLY ACTIVE COMPOUNDS

DIETARY POLYPHENOLS (CHEMICAL CONCEPT)

DIETARY ANTIOXIDANTS: Vitamins (A,C,D), Carotenoids, Polyphenols Antioxidant Amount in human diets : 90% Polyphenols; 10% vitamins plus

carotenoids

I. EXTRACTABLE POLYPHENOLS ( Compunds

solubilized in intestinal fluids, directly or released

from the food matrix by the action of digestive

enzymes)

II. NON EXTRACTABLE POLYPHENOLS

(Compounds non soluble in intestinal fluids

that cross intact the gastrointestinal tract

and reach the colon associated with

macromolecules where they release

absorbable metabolites )

NON-EXTRACTABLE POLYPHENOLS ARE QUANTITATIVELY

IMPORTANT AND BIOLOGICALLY ACTIVE COMPOUNDS

DIETARY POLYPHENOLS (PHYSIOLOGICAL

CONCEPT)

I. Antioxidantes (VitaminasA,C,E,Se,carotenoides,flavonoides,etc)

II. Macroantioxidantes

LOS MACROANTIOXIDANTES SON COMPUESTOSBIOLOGICAMENTE

ACTIVOS Y SON CUANTITATIVAMENTE IMPORTANTES

J.Perez-Jimenez, ME Diaz Rubio y F. Saura Calixto. Nutrition Research Reviews, 118-120, 2013

DIETARY ANTIOXIDANTS

Compuestos de bajo peso molecular

METHODOLOGY

PLANT FOODS

1) Methanol-water, pH2 (80:20, v/v)

2) Acetone-water (70:30, v/v)

50 mL

NEPA

( Abs, 555 nm)

Perez-Jimenez et al., 2009

Butanol/HCl/FeCl3,

100ºC, 1h

25 mL

SUPERNATANT

RESIDUE EPP

(HPLC-DAD-MS)

Tomás-Barberán et al., 2001

EPA

(NORMAL PHASE-HPLC)

Gu et al., 2002; Prior et al., 2005

Combination

Methanol/H2SO4 (90:10, v/v),

85ºC, 20 h

HPP

(HPLC-DAD-MS)

Bennett et al., 2004

50 mL

RESULTS

SAMPLE EPP NEPP TOTAL

HPP NEPA

FRUITS 303.0 + 20 366.5 + 18.8 514.0 + 12 1183.5 + 29.9

VEGETABLES 195.8 + 10.7 325.7 + 17.4 n.d. 521.5 + 20.4

CEREALS 43.8 + 3.2 209.9 + 5.4 n.d. 253.7 + 6.2

NUTS 120.7 + 6 136.2 + 3.1 199.0 + 8 455.9 + 10.4

LEGUMES 57.5 + 1 254.0 + 10.1 310.0 + 5 621.5 + 11.3

TABLE 2: Total polyphenols content in plant food (mg/100g dry matter)

n.d.: Not detected

TOTAL -per capita-INTAKE

OF PP IN THE SPANISH

DIET(from plant foods)

SAMPLES(consumption,

per capita g/day) EPP

NEPP

mg/day Main compounds mg/day Main compounds

FRUITS(258.1) 110.4 + 7.6

Hesperidin

Naringin

(-)-Epicatechin

Catechin

Sinapic acid

Ellagic acid

Hydroxybenzoic acid

439.0 + 8.1 Ferulic acid

Cinnamic acid

Caffeic acid

Protocatechuic acid

Hydroxybenzoic acid

Catechin

(-)-Epicatechin

Epicatechin gallate

Polymeric

proanthocyanidins

VEGETABLES(279.4) 73.6 + 4 122.9 + 6.5

CEREALS(139.7) 49.9 + 3.7 291.7 + 11.3

NUTS(6.9) 6.8 + 1.1 28.8 + 1.2

LEGUMES(11.8)

6.2 + 0.8 89.1 + 2.3

TOTAL 246.9 + 9.4 971.5 + 15.5

TOTAL(685.9) 1218.2 + 15.6

RESULTS

TABLE 1: EPP and NEPP content in fruits (mg/100g dry matter)

EXTRACTABLE NON EXTRACTABLE

FRUITS EPP EPA HPP NEPA

Total 305.9 + 20 31.1 + 1.0 366.5 + 18.8 514.0 + 12.0

Structure

Hesperidin

Naringin

(-)-Epicatechin

Gallocatechin gallate

Chlorogenic acid

Pelargonidin-3-glucoside

Sinapic acid

Procyanidin B2

Ferulic acid

Cyanidin-3-glucoside

Others

Monomers

Dimers

Trimers

4-6mers

7-10mers

Polymers

Ferulic acid

Catechin

Hydroxybenzoic acid

Gallocatechin

Gallic acid

Caffeic acid

Polymeric

proanthocyanidins

2. Metabolites from

macrontioxidants

Urolithin

METABOLITES FROM COLONIC FERMENTATION

1. Short chain fatty acids –SCFA

(Acetic,propionic, butiric)

From Dietary Fiber

GENERAL PROPERTIES OF MACROANTIOXIDANTS

a. Increase of antioxidant activity in large intestine and cecum: high

antioxidant status

b. Production of bioavailable metabolites in the colon ( hydroxiphenyl

acids, urolithin, etc).

c. Inhibition of proliferation in the colonic epithelium by reducing the

total number of intestinal polyps and crypts

d. Positive effects on lipid metabolism (total cholesterol, - LDL-

cholesterol and triacylglycerides )

e. Enhancement of the excretion of lipids, protein, water and total fecal

output

FIBRA ANTIOXIDANTE DE UVA

Capacidad Antioxidante (mol eq trolox/g materia seca)

LDL-Cu

FRAP

ABTS

ORAC

643 42

319 14

233 12

412 28

Fibra Insoluble

Fibra Soluble

FIBRA TOTAL Polifenoles asociados (Catequina;

Ácidos hidroxicinámicos

Flavonoles; etc.)

Taninos condensados (Proantocianidinas)

Composición: 53.21 3.4

20.78 0.76

74

5.63 0.2

12.3

INGREDIENTE

ALIMENTOS

FUNCIONALES

SUPLEMENTO

DIETÉTICO

Productos de la pesca

Productos cárnicos

Alimentación animal

Salud gastrointestinal

Enfermedades cardiovasculares

Aplicaciones

FIBRA DIETÉTICA

ANTIOXIDANTE

DE UVA

Fibra Dietética

Fitoquímicos (Antioxidantes)

10 controles (sin suplemento) 34 voluntarios (7,5 g FAU) 4 meses

SUPLEMENTO DIETÉTICO (ENSAYO CON VOLUNTARIOS)

Resultados (“Effects of Grape Antioxidant Dietary Fiber on

cardiovacular disease risk factors” Nutrition, 24,646-653,2008) • Aumento significativo del tránsito intestinal

• Disminución significativa de colesterol total (9%), colesterol LDL (9%),

presión sistólica (6%) y diastólica (5%). En sujetos hipercolesterolémicos

descensos aún más marcados en colesterol total (14,2%) y colesterol LDL

(11,6%), así como en triglicéridos (18,6%).

(La reducción de colesterol es superior a la de fibras como psyllium y β-glucanos

con health claims autorizados por FDA y del mismo orden que la de fitoesteroles )

• Disminución significativa del porcentaje de grasa corporal en hipergrasos

• Posibles efectos en la regulación de glucemia

MATERIAS PRIMAS RICAS EN FIBRA Y ANTIOXIDANTES

Larrauri et al. (1996). Mango peels as a new tropical fiber: Preparation

and characterization. Lebensm. Wiss. Technol., 29: 729-733.

Larrauri et al. (1997). Pineapple shell as a source of dietary fiber with

associated poliphenols. J.Agric. Food Chem.,45: 4028-4031.

Jiménez-Escrig et al. (2001). Guava fruit (Psidium guajava L.) as a new source of

antioxidant dietary fiber. Journal of Agricultural and Food Chemistry 49: 5489-5493.

Perez Jimenez et al. (2008). Efects of grape antioxidant dietary fibre on cardiovascular

diseases risks factors. Nutrition, 24, 646-653.

Acerola; Acai (EMBRAPA-CSIC) (2010) Non traditional tropical fruits Food Chem., 121, 996-1002) y otros en prensa

Díaz-Rubio et al. (2008). Dietary fiber and antioxidant 1

capacity in Fucus vesiculosus products. Int J Food Sci Nutr

Diciembre, 2013

-

- Proanthocyanidin content in foods is largely underestimated in the literature data.An approach to quantification of the missing

proanthochyanidins. Jara Pérez-Jiménez, Sara Arranz , Fulgencio Saura-Calixto.*Food Res Int, 42, 1381-1388,2009

- High Contents of Nonextractable Polyphenols in Fruits Suggest That Polyphenol Contents of Plant Foods Have Been

UnderestimatedArranz, S, Saura-Calixto, F , Shaha, S, Kroon, PA J Agric Food Chem 57(16), 7298-7303, 2009

- Proanthocyanidin metabolites associated with dietary fibre from in vitro colonic fermentation and proanthocyanidin metabolites in

human plasmaFulgencio Saura- Calixto*1 et al. Molecular Nutrition and Food Research , 54, 939-946, 2010

- S. Arranz, F. Saura-Calixto. Non extractable polyphenols, ussually ignored, are the major part of dietary polyphenopsl: A study

on the Spanish diet. Mol. Nutr. Food Res., 54, 1646-1658, 2010. .- F. Saura-Calixto. Dietary fiber as a carrier of dietary antioxidants: an essential physiological function. (Perspective) J. Agric.

Food. Chem. , 59, 43-40, 2011.

-Zurita, Javier; Elena Diaz-Rubio, Maria; Saura-Calixto, Fulgencio Improved procedure to determine non-extractable polymeric

proanthocyanidins in plant foods. Int. J. Food Sci Nutr.: 63(8), 936-939 , 2012.

- Saura-Calixto, Fulgencio. Concept and Health-Related Properties of Nonextractable Polyphenols: The Missing Dietary

Polyphenols. J. Agric. Food Chem. 60 (45) 11195-11200 , 2012.

Saura-Calixto, Fulgencio. Concept and Health-Related Properties of Nonextractable

Polyphenols: The Missing Dietary Polyphenols. J. Agric. Food Chem.( Perspective) 60 (45)

11195-11200 , 2012.

Grape antioxidant dietary fiber inhibits intestinal polyposis in ApcMin/+ mice: relation to cell cycle and immune responseS.Sánchez-

Tena, ….F. Saura-Calixto, G. Capellà, and M. Cascante Carcinogenesis (2013) 34 (8): 1881-1888

Non-extractable polyphenols, a major dietary antioxidant: ocurrence, metabolic fate and

health effects. J. Perez-Jimenez, ME Diaz-Rubi and F. Saura-Calixto, . Nutr. Res, Rev, in

press

RECENT PAPERS ON MACROANTIOXIDANTS (2009-2013)

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