El documento describe los recursos genéticos nativos de América del Sur y su valor como fuente de compuestos bioactivos y nutracéuticos. Explica que cultivos como la maca, yacón, mashua y papas nativas contienen altos niveles de prebióticos, antioxidantes y otros compuestos que pueden usarse para desarrollar alimentos funcionales y nutracéuticos. También analiza la gran diversidad genética de estos cultivos y su potencial para la producción de nuevos cultivares.

1. “Biotecnología industrial y valoración de los recursos genéticos” I B T UNALM David Campos G. [email_address] 06 – 10 de diciembre de 2010 “ CURSO: BIOSEGURIDAD Y BIOTECNOLOGIA MODERNA”

3. Biodiversidad NATIVA Nutrientes y micronutrientes Compuestos bioactivos Alimentos funcionales y nutracéuticos Seguridad alimentaria Comp. Sensoriales: Color. olor. sabor. aromas

4. • Crecientes costos en salud • Aumento paulatino de la esperanza de vida • Aumento de la población > 65 años • Deseo de una mejor calidad de vida • Mayor conocimiento relación dieta-salud Tendencias actuales Alimentos funcionales y nutraceuticos

5. Nutracéutico: cualquier alimento o parte de un alimento que tenga beneficios médicos o sanitarios incluyendo la prevención y el tratamiento de enfermedades Alimento funcional: Se presentan como alimentos convencionales: Leche. zumos. cereales. etc.. y no como medicamentos; lo que se conoce como “ suplementos ”. “ nutracéuticos ”. “ alicamentos ”. etc. A. funcional o nutracéutico?

6. Los nutracéuticos son productos que ocupan el gran espacio existente entre el ALIMENTO y el MEDICAMENTO Alimentos Alimentos Funcionales NUTRACÉUTICOS Origen natural Acción preventiva Acción terapéutica Medicamento

7. Global market for functional foods and supplements (US $ billion)

8. Estimated and Forecasted Market for UK Functional Food and Beverage Products 1998 to 2007

9. Europa (33%) Japón (18%) Otros (12%) EE UU (37%) The global market for nutraceuticals. at the retail level. was approximately $110 billion in 2005. About 70 to 75 percent of this value represented functional foods containing nutraceutical ingredients. while the remainder represented supplements. World market for nutraceuticals (2004) (total market $ 105.9 billon)

10. A donde se orienta el desarrollo de los ALIMENTOS FUNCIONALES ?? Funciones psicológicas Crecimiento y desarrollo Cardiovascular Digestivo Defensa antioxidante Metabolismo Sus beneficios

11. ¡¡¡Un alimento funcional por su contenido/biodisponibilidad de los compuestos bioactivos¡¡¡¡ F ibra dietética Polialcoholes Peptidos Aminoácidos Otras sustancias excitantes o tranquilizantes Probioticos Polifenoles y otros Antioxidantes Vitaminas y minerales Fitoesteroles Ácidos grasos poliinsaturados Fitoestrógenos Prebioticos Glucosinolatos

12. ¿ Alimentos nativos. fuente de compuestos bioactivos ?

17. Alimentos nativos: fuente de prebióticos

18. Los favorecen. selectivamente. el desarrollo de bacterias benéficas ( bifidobacterias y lactobacilos )

19. Principales compuestos prebióticos

20. YACON Fuente de prebióticos

22. Gran variabilidad en el contenido de FOS en diferentes cultivares de yacón

23. Se ha encontrado una relación inversa entre el contenido de azúcares (glucosa. fructosa. sacarosa) y el contenido de FOS YACON Genotipos

24. Una fuente no tradicional de FOS : el chicuro ( Stangea rhizanta ) Concentración de FOS similar al yacón con un perfil diferente YACON RAFTILOSA ® CHICURO sc-FOS CHICURO

25. Lactobacilos Bifidobacterias Enterobacterias Incrementa el contenido de bacterias benéficas y reduce las patógenas. En cuyes se obtienen los resultados siguientes.

26. El consumo de FOS de yacón incrementa la producción de AGCC. Ensayos en cuyes dan los siguientes resultados A. acético A. propiónico A. butírico

27. Yacón una fuente importante de FOS. grandes ventajas sobre otras fuentes. FOS de achicoria achicoria Extracción/ purificación Hidrólisis /P/enzimática FOS (entre 60 y 90%) DP 2 - 10 ¡¡¡¡ Mayor producción industrial¡¡¡ FOS de Yacón Yacón Extracción/ purificación FOS (entre 60 y 90%) DP 2 - 10 FOS a partir de sacarosa Sacarosa Síntesis enzimática Fructosil - transferasas FOS + 90% DP 2 - 5

28. Alimentos nativos ricos en antioxidantes

30. Los compuestos antioxidantes son sustancias naturales y sistemas enzimáticos presentes en los vegetales que retardan o previenen la oxidación y los protegen del ataque de los radicales libres O 2 - (Radical anión superóxido) 2H 2 O 2 (Hidrógeno peróxido) OH (Radical hidroxilo) R-OO (Radical peróxido) ON (Oxido nítrico) y ONOO (Peróxido nítrico) Importancia de los antioxidantes y radicales libres Resultado de un desequilibrio entre el balance de los prooxidantes y el sistema de defensa (antioxidantes) originando con frecuencia daños irreversibles a las células ESTRÉS OXIDATIVO ROS AOX

31. EL ESTRÉS OXIDATIVO ESTÁ IMPLICADO EN UNA SERIE DE PATOLOGIAS ……… +++ DE 200 ESPECIES REACTIVAS DE OXIGENO Arterosclerosis Psoriaseis Dermatosis Traumatismos Parkinson Demencia Artritis reumatoide Diabetes Pancreatitis Inflamaciones Catarata Retinopatías Degeneración de la retina Anemia de fanconi Malaria Endotoxemia Glomerulonefritis Asma ARDS Isquemia Inflamación Cáncer Envejecimiento SIDA

33. Compuestos fenólicos (mg AGE/g. m.s). Flavanoïdes (mg CE/g. m.s). Flavonoles (mg QE/g m.s). Capacidad antioxidante ABTS – DPPH (  mol TE/g. m.s) en plantas seleccionadas

34. n = 3 . p < 0.06 Continuación.

36. Capacidad antioxidante hidrofílica promedio de 10 genotipos de mashua (ABTS 734nm ) ACH ARB AGM Entradas 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 ARB - 5241 DP - 0224 DP - 0215 M6 COL 2C AGM - 5109 AVM - 5562 ARB - 5576 DP - 0207 DP - 0223 DP - 0203 Genotipos Capacidad antioxidante hidrofílica (ug Trolox equiv./ g . b.h.) Genotipos amarillos Genotipos morados

37. DIFERENTES GENOTIPOS DE MASHUA

38. Genotipos de mashua que presentaron mayor contenido de glucosinolatos. capacidad antioxidante hidrofílica. Compuestos Fenólicos y Antocianinas MASHUA

41. Diferentes genotipos de papas nativas. ricos en antioxidantes fenólicos

43. Minutes 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 1 2 4 5 6 7 3 Las papas nativas presentan gran variabilidad en el contenido y compuestos fenólicos papas nativas En algunos cultivares se han encontrado pequeñas cantidades de rutina y kaenferol. Compuesto Concentración (mg/100 g) 1 Derivado de ácido clorogénico* 0.51 2 Derivado de ácido clorogénico* 1.38 3 Derivado de ácido clorogénico* 0.21 4 Derivado de ácido clorogénico* 3.76 5 Acido clorogénico 38.26 6 Ácido cafeico 1.25 7 Derivado de ácido clorogénico* 0.76 Total 46.13

44. Genotipos de Oca que presentan alta Actividad Antioxidante Atención con genotipos de alto contenido de acido oxálico ¡¡¡¡¡

46. Camu - camu

47. Total phenolics (TP). DPPH antioxidant capacity (DPPH). ascorbic acid (AA) and dehydroascorbic acid (DHA) in camu-camu fruit at three maturity stages. Maturity stage a TP (mg GAE/100g FW) b Ac. Ascorb (mg/100g FW) b A. deshidroas. (mg/100g FW) b DPPH (  mol TE/g FW) b Full green 1 119.8  047 2 279.6  34 119.6  12 152.9  08 Green-reddish 1 425.1  193 1 910.1  45 151.6  09 184.8  11 Red 1 322.8  102 2 006.5  65 121.1  18 166.7  11

48. Aproximadamente el 75 % de la capacidad antioxidante del camu – camu es aportada por la vitamina C

49. 1.2.4.7.8.11.12.20= Flavan-3-ol derivatives; 3.23.27= gallic acid derivatives 5 = Epigallocatechin; 6 = Catechin; 9 = Delphinidin-3-glucoside; 10 = Cyanidin-3-glucoside; 13.29 = Naringenin derivatives; 14.16.17.22 = Rutin derivatives; 15.21.24.25.26.28 = Ellagic acid derivatives; 18 = Rutin; 19.30 = Eriodictyol derivatives. Ellagic and gallic acids. eriodictyol. rutin and flavan-3-ol derivatives were identified on the basis of UV spectrum and the presence of gallotannins and ellagitannins were confirmed by a significant increase in free gallic acid and ellagic acid with HPLC followed by acid hydrolysis. HPLC-DAD phenolic profiles for the phenolic fraction (FII) from camu-camu fruit recorded at 280 nm CAMU-CAMU 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 1 2 3 4 5 6 7 8 11 12 13 15 16 14 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 1 2 3 4 5 6 7 8 12 13 15 16 14 19 20 22 23 24 26 27 29 30 11 17 18 21 25 28 10 1 2 3 4 5 6 7 8 12 13 15 16 14 19 20 22 23 24 26 27 29 30 11 17 18 21 28 10 25 9 Red Green reddish Green

50. Sauco ( Sambucus peruviana ) fuente de antocianinas y otros fenólicos antioxidantes

51. Compuestos fenólicos. contenido de antocianinas y capacidad antioxidante del Sauco ( Sambucus peruviana ) de diferentes estados de madurez Estado de madurez Fns (mg AGE/g ms) Acys (mg CE/100 g ms) CA ABTS (umol TE/g ms) Verde 23.60 0.00 195.07 Semi maduro 15.32 188.52 196.65 Maduro 18.31 514.72 211.32

52. La mayor parte de la capacidad antioxidante es aportada por las antocianinas

53. Antocianinas en sauco Derivados de cianidina… ?

54. Perfil de compuestos fenólicos de los 3 estados de madurez del sauco. HPLC - DAD a 280nm Verde Semi maduro maduro Tiempo de retenci ó n Nombre tentativo mg/g 1 19.946 Derivado de Flavan 3-ol (catequina) 0.4885 2 21.926 Derivado de Flavan 3-ol (catequina) 0.1295 3 24.653 Derivado de acido cinamico (clorog é nico) 0.013 4 26.513 Derivado de Flavan 3-ol (catequina) 0.1453 5 27.755 Derivado de acido cinamico (clorog é nico) 0.0301 6 29.358 Derivado de Flavan 3-ol (catequina) 0.2172 7 30.671 Derivado de acido cinamico (clorog é nico) 2.3912 8 32.679 Derivado de Cianidina 0.3256 9 50.844 Derivado de Flavonol (rutina) 0.3940 10 54.920 Derivado de Flavonol (rutina) 0.061 11 57.704 Derivado de Flavonol (rutina) 0.0254 12 58.123 Derivado de Flavonol (rutina) 0.1213 13 60.494 Derivado de acido cinamico (clorog é nico) 0.0096 14 62.183 Derivado de Flavonol (rutina) 0.0761

55. LAS HOJAS DE MUÑA ( Minthostachys mollis (Kunth) Griseb) E INCA MUÑA ( Clinopodium bolivianum (Benth.) Kuntze). FUENTE DE COMPUESTOS ANTIOXIDANTES DE

56. a mg de ácido gálico equivalente (AGE) por g bs. b mg de quercetina equivalente (QE) por g bs. c μmol equivalente de Trolox (TE) por g b.s. *Promedio aritmético de tres repeticiones ± desviación estándar. Las letras diferentes en superíndice dentro de cada columna del cuadro indican que existen diferencias significativas (p < 0.05). Compuestos fenólicos totales. flavonoles y flavonas y capacidad antioxidante de la muña e inca muña

58. Los antioxidantes fenólicos son eficaces para la conservación de aceites y alimentos grasos (carnes pescado , embutidos, emulsiones) EN CARNES: Todas estas sustancias ejercen su efecto por medio de dos mecanismos diferentes, aunque relacionados entre sí: Por una parte, inhiben la oxidación de la mioglobina, con lo que protegen el color rojo brillante de la carne fresca. Por otra, inhiben la oxidación de los ácidos grasos, con lo que se frena la aparición de olores y sabores de carne no fresca. También inhiben la oxidación de las proteicas

59. Curvas de oxidación DSC de aceite se soya conteniendo diferentes concentraciones de Fea de extractos de mashua a 100 ppm (a). 200 ppm (b). 300 ppm (c) y 400 ppm (d) en comparación con un control sin antioxidante (e) y antioxidantes sintéticos BHT (f) y TBHQ (g) a una concentración de 200 ppm Antioxidantes fenólicos de mashua: una alternativa para la conservación de aceites BHT CONTROL F ae 100 ppm TBHQ F ae 200 ppm F ae 300 ppm F ae 400 ppm

60. GLUCOSINOLATOS

62. The general structure of glucosinolates and their enzymatic degradation products. Adapted from Rask et al., 2000.

64. MACA (lepidium meyenii)

66. MACA Glucosinolatos en maca fresca El glucotropaeolin constituye aproximadamente del 76 al 85% del total En conjunto los glucosinolatos aromáticos constituyen aproximadamente del 98.5 al 99 %. La maca es una fuente importante de glucosinolatos aromáticos. Minutes 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 30.00 32.00 1 2 3 4 5 6

67. MACA Glucosinolatos en maca seca El glucotropaeolin constituye aproximadamente del 76 al 85% del total En conjunto los glucosinolatos aromáticos constituyen aproximadamente del 98.5 al 99 %. La maca es una fuente importante de glucosinolatos aromáticos. Minutes 20.00 25.00 30.00 35.00 1 2 3 4

68. MACA Glucosinolatos en tres ecotipos de maca fresca y seca 10 15 20 25 30 35 40 Glucosi. totales (umol/g bs) Fresca Seca Amarillla Roja Negra

71. mashua (Tropaeolum tuberosum) fuente de glucosinolatos

72. Gran diferencia en el contenido de GLS en diferentes cultivares

73. Presenta gran variabilidad en el contenido de glucosinolatos. pero perfiles similares; también gran variabilidad en la actividad mirosinasa MASHUA Genotipo A Genotipo B + del 90% Minutes 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 1 3 Minutes 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 1 2 3 Glucoaubrietin methoxybenzylglucosinolate 3 Glucosinalbin 4 – Hydroxybenzyl 2 Glucoalyssin 5 – Methylsulfinylpentil 1 Nombre trivial Estructura del grupo R

74. Relaciones de Sinergia o Antagonismo Ayrampo fuente de betalainas y antioxidantes fenólicos Capacidad Antioxidante de Extractos de Ayrampo Betanínas Flavonoides Ácido Ascórbico

75. Betacianina Betacianina Betaxantina Betaninas de ayrampo y betarraga purificadas por CFS AYRAMPO Ayrampo Betarraga

76. Comparación de la Capacidad Antioxidante y Contenido de Compuestos Fenólicos en Extractos de Ayrampo y Beterraga: 1186.35 + 21.09 Ayrampo 1199.16 + 22.56 Beterraga Capacidad Antioxidante (  g Trolox Equivalente/ml extracto) Extracto 101.43 + 0.58 Ayrampo 87.07 + 0.15 Beterraga Contenido de fen ó licos totales (mg Á cido Clorog é nico Equivalente/100 ml extracto) Extracto AYRAMPO

77. AYRAMPO BETARRAGA Efecto del almacenamiento en la capacidad antioxidante de extractos de ayrampo y betarraga AYRAMPO

78. Betaninas de ayrampo muy importantes para yogurt Color of the treatments in yogurt with 0.1% fat (from left to right: control. T1. T2 and T3) during 35 days storage at 4ºC . At zero storage time At 35 days storage time

79. Gracias