TOXICOS NATURALES - ANTINUTRIENTES

M(o). Cecilia M. Mejía Dominguez Bromatología y Nutrición

Toxinas naturales de los alimentos

-Gran variedad de sustancias con potencial tóxico:

* productos naturales del metabolismo de plantas * productos generados en situaciones de estrés

-Toxicidad por:* ingestión puntual de sustancias muy tóxicas * ingestión en grandes cantidades de

sustancias moderadamente tóxicas

Impiden la correcta absorción y asimilación de los nutrientes presentes en la dieta:

a.- Inhibidores de proteasas

b.-Sustancias antiminerales

c.-Sustancias antivitaminas

Sustancias antinutritivas

A. Inhibidores de proteasas

-Enzimas encargadas de la degradación de péptidos y proteínas: tripsina, quimiotripsina, carboxipeptidasa B

-Los inhibidores también tienen estructura proteica

-Disminución del aporte de aminoácidos (nitrógeno)

-En legumbres, patatas, berenjenas, cebollas, soja.

-Se suelen eliminar por calentamiento

Sustancias Antinutritivas

•Se encuentran mayoritariamente en leguminosas en especies de Phaseolus (algunas variedades de judias), soja y vicia faba.

•También batata, patatas, berenjena y cebolla.

•Son sobre todo inhibidores de la tripsina, aunque pueden coexistir con inhibidores de la quimotripsina entre otros.

Inhibidores de Proteasas

En la soja hay al menos 5 sustancias inhibidoras:1) Inhibidor de Kunitz (denominado también inhibidor A2),

• cadena polipeptídica de 200 aminoácidos, con Peso molecular de 21000. • Posee 2 enlaces disulfuro esenciales para su actividad y que cuando se reducen se vuelve inactiva la sustancia, además estos enlaces le hacen ser termolábil. • Este inhibidor neutraliza aproximadamente su mismo peso en tripsina, además es una reacción sumamente rápida.

El complejo formado solo se disocia a pH 2’9, es una inhibición competitiva

Inhibidores de Proteasas

2) Inhibidor Bowman-Birk de gran actividad antitripsina y que inhibe también la quimotripsina.

• Peso molecular de 20400. •Tiene 7 puentes disulfuro, lo que corresponde al 17% en contenido de cistina.

Resiste algo mas el calor y condiciones ácido- base.

•También la reducción de los enlaces hace desaparecer su actividad.

Inhibidores de Proteasas

Mecanismo,•Estos inhibidores interaccionan con las enzimas en el tracto intestinal donde se encuentran, y adoptando una conformación forman un complejo no covalente que inactiva la proteasa.

•Estos compuestos al inhibir la tripsina y quimotripsina inhiben la digestión de proteínas y la asimilación de Vit. B12 .

Inhibidores de Proteasas

INACTIVACION O DESTRUCCIÓN DE LOS INHIBIDORES ENZIMATICOS

1. Tratamientos Térmicos

*Autoclave

*Cocción –Extrusión

*Asado

2. Procesos de germinación o Fermentación de Semillas

Inhibidores de Tripsina:

Se destruyen: Acción de vapor por 15 minutos cuando humedad 20%

Acción de vapor por 5 minutos cuando humedad 60%

Poner en remojo durante toda la noche, después hervir por 5 minutos

Especie Actividad de Inhibición de

Tripsina

Digestibilidad

Nombre Científico ( x 10-4 unid./g Crudo Calentado

Phaseolus vulgaris

4,25 56,0 79,5

Glycine max 4,15 70,1 85,4

Phaseolus lunatus

4,04 34,0 51,3

Cajanus cajan 2,77 59,1 59,9

Lens culinaris 1,78 88,3 92,6

Efecto del calor sobre la digestibilidad de semillas de Leguminosas con Actividad Antitrípsica (Jaffé 1980)

B.Sustancias antiminerales

Acido fítico-En legumbres y cereales -Disminuye la absorción de metales

divalentes y trivalentes (Ca, Fe, Zn , Mg , Cu, Mn )

Sustancias antinutritivas

Acido Fitico.

• Los fitatos son considerados como factores antinutricionales (ANF)

• Compuesto de todas las semillas maduras.

• Contiene 28.2% Fósforo

• Es una forma de almacenar fósforo en plantas.

• Fósforo fítico no es disponible para animales acuáticos.

Mio-inositol hexafosfatoMio-inositol hexafosfato

Fitatos. Enlaces con minerales

• El grupo fosfato tiene 1 o 2 cargas negativas de átomos de oxigeno a ph neutro.

• Esto da al fitato una enorme capacidad de quelatacion, formando sales insolubles con cationes di y trivalentes.

• Ca2+, Co 2+, Cu 2+, Fe 3+, Mg 2+, Mn 2+, Ni 2+, Zn 2+

Chemical structure of a mixed phytate

P OO

HO

O

P O

OH

O

O

P

O

O

O

P O

O

O

O

PO

OH

O

O

PO

O

O

O

Ca

O

Mg

Fe

-

-

-

-

+

+

++

-

-

-

+

+

-

-

(After Broz,1997)

Zn++

Estructura química de una mezcla de fitato.

Fitatos.Enlaces con minerales, proteínas amino

ácidos.El residuo de acido fosfórico tiene afinidad

con minerales y minerales traza

Resultando una mezcla de sales

Fitatos

Fitatos también forman enlaces con proteínas,

amino ácidos y almidones.

Chemical structure of a mixed phytate

P OO

HO

O

P O

OH

O

O

P

O

O

O

P O

O

O

O

PO

OH

O

O

PO

O

O

O

Ca

O

Mg

Fe

-

-

-

-

+

+

++

-

-

-

+

+

-

-

(After Broz,1997)

Estructura química del fitato.

Acido Fítico Fitasa Inositol + ácido fosfórico

Trigo: Capa de aleurona: Fitina – sal potásico magnésica del ácido fítico

Actividad máxima: pH: 5,5 y Tº 60ªC

Cocción inhibe la enzima e impide la hidrólisis

Sidner,1992 : Legumbres y cereales: 1-2%

Graf y Empson,1987: Legumbres y cereales 1 -5%

Philliphy y Johnston 1985: Harina de soya 1,60 – 1,75%

Salvado de Trigo: 3,28%

Elles y Morris 1982: Avena 0,99%

Harina de soya: 1,46%

Cereales 0,5 -1,8%

Legumbres 0,4 – 2,10%

Semilla de Colza 2,0 – 4,0 %

Semillas de Algodón 2,6 – 4,8%

Glúten de Trigo 2,1%

Harina de semillas de colza 3 - 5%

Harina de semillas de soya 1,4 – 1,6 %

Contenido de Acido Fítico en algunos Productos

Alimentos % Acido Fítico

Cereales:

Arroz 0,86 – 0,99

Trigo 0,83 – 1,13

Maíz 0,77 – 0,99

Sorgo 0,82 – 0,96

Cebada 0,99

Avena 0,77

Leguminosas:

Habas 0,71 – 1,15

Guisante 075 – 0,94

Frjjol de vaca 0,77

Lentejas y garbanzos 0,7

Soya 1,5

Harinas de Oleaginosas:

Harina de maní 1,7

Semilla de algodón 4,8

Fósforo fitico en algunos ingredientes.

5.1

4.2

13.8

6.3

2.2

9.6

2.9

0.9

3.1

3.2

3.5

1.1

2.4

1.2

0 5 10 15 20

Palmiste

Ha.Soya

Arroz

Gluten Maiz

Maiz

Sub Trigo

Trigo

Fitato-P g/kg No-Fitato P

Importancia de los fitatos en la disponibilidad de nutrientes.

• Fitato (fuerte carga negativa.) impacta en la utilizacion de nutrientes de la siguiente forma:

– Matriz Proteína-Fitato -• El complejo proteína-fitato son insolubles y

resisten a las enzimas proteoliticas.– Matriz amino ácidos libres-Fitato -

• Los fitatos tienen una fuerte afinidad con aminoácidos básico (lisina, arginina y histidina).

– Interacción enzimas digestiva-Fitato -• Interfiere con las enzimas digestivas, al quelatar

el Ca requerido para la normal actividad.

Forma de acción de las fitasas.

• Las fiatasas son esenciales para catalizar la hidrólisis del grupo fosfato del acido fitico -fósforo. (mio-inositol hexafosfato).

• El fósforo es liberado y queda disponible para los animales.

Mio-inositol hexafosfatoMio-inositol hexafosfato

Como actúan las fitasas..Mio-inositol Mio-inositol hexafosfatofosfato

Fósforo Fósforo disponible para disponible para el animal.el animal.

FitasaFitasa

POPO443+3+

Mio-inositol Mio-inositol pentafosfatofosfato

Final de la Final de la Hidrólisis, mio-Hidrólisis, mio-inositol inositol monofosfatofosfato

X 5X 5

Fitasas en plantas

• Algunas plantas contienen la enzima fitasa endógena.

• Los niveles encontrados son variables (por especie/región/proceso, etc.).

• La actividad de la fitasa vegetal es baja en comparación a la fitasa microbial.

• La fitasa vegetal es susceptible a la desnaturalización por el proceso térmico usado para la elaboración de las dietas.

• Las especies Mono gástricas no tienen actividad hidrolitica fitica en su tracto digestivo.

Acido Oxálico

La disponibilidad de Calcio de un alimento viene determinada por la relación:

Ácido oxálico g/kg / calcio g/kg

2,25 mala Fuente de Clacio- Alimento descalcificante

2,5 g Acido oxálico precipita 1 g de Calcio

Espinaca : 1/0,1

Papa : 0,15/0,03

Cacao : 0,8/0,12

Té : 1,3/0,5

Cereales íntegros 8

Maíz, arroz 6

Espinacas 658

Lechuga 13

Apio 37

Betarraga 40

Papas 15

Almendras, Nueces 400

Té 375-1450

Cocoa 442

Café 15

Frutas, carnes, pescado 0,2 – 0,6

Leche 0,2 – 0,8

Huevos 0,2

Acido Oxálico en Alimentos (mg%)

Sustancias que Inactivan o Aumentan los Requerimientos en Vitaminas

1. Antitiaminas:

* Tiaminasa I: termolábil

Vísceras y carne de animales acuáticos

Productos crudos( pescados, mariscos, crustáceos) provocan síntomas de deficiencias de Vitamina B1

Aparición de parálisis, perturbaciones neurológicas y mortalidad

* Tiaminasa II: termoestable

Helechos, semillas de mostaza, café, té, fresas, grossellas, coles de bruselas.

La activación antitiamina depende de la posición de los radicales de la molécula. La presencia de los radicales o – ó p- es esencial para la inactivación (ácido cafeico).

2. Acido ascórbico oxidasa:

•Pulpa de cucurbitáceas (calabazas, pepinos, melones), col, zanahoria, papa, tomate, guisantes.

•Su actividad se inhibe rápidamente: 100ºC x 1 minuto y la destrucción del ácido ascórbico es casi nula.

•Actividad óptima de la enzima: pH: 5,6 – 5,9 y Tº 15 -30ºC

3. Antibiotina:

Clara de Huevo: a) AVIDINA

Glucoproteína, PM 68 000, atrapa 4 moléculas de BIOTINA, impide su absorción

Se inactiva por ebullición por varios minutos

Complejo: AVIDINA-BIOTINA (estable y resistente a proteólisis)

b) Ovoflavoproteína: liga a la riboflavina, no tienen efecto significativo.