Desarrollo de ingredientes nutracéuticos mediante estrategias biotecnológicas a partir de trigo y avena para reducir el estrés oxidativo y la inflamación

Abstract

Recently, the relationship between food and health has become increasingly important, as an adequate diet can prevent chronic diseases such as type 2 diabetes and cardiovascular disease. This interest has driven the development of functional diets and nutraceutical foods, which, in addition to nourishing, offer therapeutic benefits such as improving the immune system and gut health. Nutraceutical ingredients contain nutrients and bioactive molecules such as antioxidants and anti-inflammatory compounds, which enhance their efficacy in improving health. These ingredients can be obtaining through the use of the biotechnological strategies, and the valorization of by-products obtain from the agri-food industry. This combine strategy enhance the efficiency of the process and more sustainable. The milling industry generates large quantities of by-products, mainly bran from cereals such as wheat and oats, which are a rich source of fibre and bioactive compounds. Strategies employed include the use of hydrolytic enzymes and grain germination, techniques that improve the bioaccessibility of active compounds. The main objective of this thesis was to develop a nutraceutical ingredient from wheat and oat bran and grains, focused on reducing oxidative stress and inflammation associated with metabolic syndrome. Enzymatic hydrolysis and germination processes were applied, obtaining ingredients rich in ferulic acid and β-glucan, which possess antioxidant and immunomodulatory properties. The results of the studies indicated that the combination of wheat and oat ingredients improves antioxidant and anti-inflammatory properties, enhancing their efficacy. Furthermore, bioaccessibility assessment using dynamic in vitro models demonstrated enhanced antioxidant capacity compared to static methods. These findings suggest that the nutraceutical ingredients developed have great potential in the prevention of metabolic syndrome-related diseases.

En los últimos años, la relación entre alimentación y salud ha cobrado gran relevancia, ya que una dieta adecuada puede prevenir enfermedades crónicas como la diabetes tipo 2 y las enfermedades cardiovasculares. Este interés ha impulsado el desarrollo de las dietas funcionales y los alimentos nutracéuticos, los cuales, además de nutrir, ofrecen beneficios terapéuticos como la mejora del sistema inmunológico y la salud intestinal. Los alimentos nutracéuticos contienen, entre otros, compuestos bioactivos como antioxidantes y antiinflamatorios, lo que favorece su eficacia en la mejora de la salud. Estos ingredientes se pueden desarrollar a través de estrategias biotecnológicas, y utilizando materias primas procedentes de los subproductos de la industria agroalimentaria, lo cual incrementa la sostenibilidad del proceso. En la industria molinera se generan grandes cantidades de subproductos, principalmente el salvado de los cereales como el trigo y la avena, siendo estos una fuente rica de fibra y compuestos bioactivos. Entre las estrategias que se emplean, destacan el uso de enzimas hidrolíticas y la germinación de granos, técnicas que mejoran la bioaccesibilidad de los compuestos activos. El objetivo principal de esta tesis fue desarrollar un ingrediente nutracéutico a partir de salvado y granos de trigo y avena, enfocado en reducir el estrés oxidativo y la inflamación asociados al síndrome metabólico. Se aplicaron procesos de hidrólisis enzimática y germinación, obteniendo ingredientes ricos en ácido ferúlico y β-glucano, los cuales poseen propiedades antioxidantes e inmunomoduladoras. Los resultados de los estudios indicaron que la combinación de ingredientes de trigo y avena mejora las propiedades antioxidantes y antiinflamatorias, potenciando su eficacia. Asimismo, la evaluación de la bioaccesibilidad mediante modelos dinámicos in vitro demostró una mayor capacidad antioxidante en comparación con métodos estáticos. Estos hallazgos sugieren que los ingredientes nutracéuticos desarrollados tienen un gran potencial en la prevención de enfermedades relacionadas con el síndrome metabólico.