Cindy Cornett Siegle

El método más utilizado para la determinación de polifenoles totales en alimentos es un método fotométrico sencillo, pero presenta problemas de selectividad debido a la interferencia de otras sustancias reductoras, dando lugar a una sobreestimación de la concentración de estos compuestos. Recientemente, un equipo de químicos analíticos de la Universidad de Córdoba ha descrito un nuevo sistema analítico que minimiza estos problemas mediante el uso combinado de la enzima laccasa y nanopartículas de óxido de terbio. El método analítico desarrollado se ha aplicado con éxito al análisis de muestras de vino, por lo que su uso es prometedor en el ámbito de la industria alimentaria.

Los polifenoles son antioxidantes de gran interés desde el punto de vista nutricional ya que, entre otras propiedades, se ha comprobado su efectividad en la prevención de algunas enfermedades crónicas. Estas substancias se pueden encontrar de forma natural en diversas bebidas de origen vegetal, tales como zumos, café, té y vino, como consecuencia del metabolismo de las plantas.

Las laccasas son un grupo de enzimas fenoloxidasas que catalizan la oxidación de sustancias fenólicas por el oxígeno disuelto en el medio. Pueden encontrarse en hongos superiores y en diversas plantas y microorganismos. En concreto, el equipo de la UCO ha empleado para la experimentación la variedad producida por el hongo Trametes versicolor. Estas enzimas han sido utilizadas en diversas aplicaciones industriales como, por ejemplo, en procesos de decoloración en la industria textil, así como en el tratamiento de aguas residuales procedentes de industrias químicas. También se ha descrito su uso con fines analíticos, principalmente para el desarrollo de biosensores con detección electroquímica. No obstante, la necesidad de realizar medidas secuenciales con estos biosensores limita la velocidad de muestreo, a diferencia de los métodos desarrollados en microplacas, en los que la medida es prácticamente simultánea.

Además de usar la enzima laccasa para mejorar la selectividad analítica, los dos aspectos más novedosos del trabajo de investigación desarrollado han sido, por un lado, utilizar la detección fluorimétrica para mejorar los límites de detección, mediante el uso del sustrato piranina, y, por otro, demostrar la capacidad de nanopartículas de óxidos de terbio (Tb4O7NPs) para actuar como activadores de la enzima, lo que permite mejorar la sensibilidad del método, acortar la duración del ensayo y reducir el consumo de enzima. El sustrato piranina pierde su fluorescencia nativa al oxidarse en presencia de la enzima, pero este proceso se inhibe temporalmente en presencia de polifenoles, debido a que la enzima cataliza preferentemente la oxidación de estos compuestos. Por tanto, la inhibición temporal de la oxidación del sustrato depende de la concentración de polifenoles.

Nanomateriales

Una parte destacable de la investigación realizada se centró en el estudio del posible uso de nanomateriales como activadores enzimáticos ya que, como es conocido, los materiales a escala nanométrica presentan propiedades muy diferentes a las que presentan a escala macro-, lo que ha propulsado el avance de la Nanotecnología en diversos ámbitos científicos. Los investigadores ensayaron diversos nanomateriales, tales como nanopartículas de plata, magnéticas recubiertas con oro, de óxido de terbio y nanodiamantes. Sólo se observó un aumento en la velocidad del sistema enzimático en presencia de las Tb4O7NPs, demostrando su efecto activador sobre la laccasa. El método se ha desarrollado en formato de microplacas, utilizando un lector automatico, lo que ha permitido alcanzar una velocidad de muestreo de 35 muestras/h, midiendo cada muestra por triplicado.
Los resultados fueron publicados recientemente en la revista Food Chemistry, situada en el primer cuartil entre las de su sector, lo que indica la calidad de la investigación.

Próximos objetivos

El nuevo método descrito por los químicos de la Universidad de Córdoba para la determinación de polifenoles totales puede considerarse que aún se encuentra en un estadío básico y que debe mejorarse para llegar a la fase de transferencia.

Estos investigadores reconocen que el nuevo método es algo más costoso que el convencional pero también más selectivo, lo que contribuye a mejorar la exactitud en la determinación de polifenoles, propiedad analítica muy demandada por la industria. Cabe indicar que la utilización del formato en microplacas permite, además de aumentar la velocidad de muestreo, minimizar el consumo de muestras y reactivos. No obstante, como alternativa para reducir el coste del ensayo, se prevé mejorar el método mediante la inmovilización de la enzima y de las nanopartículas en los pocillos de la microplaca, lo que permitirá su reutilización.

El grupo de Química Analítica tiene una amplia experiencia en el desarrollo de métodos para el análisis de muestras de alimentos, habiendo realizado diversas investigaciones sobre la determinación de polifenoles. Este trabajo de investigación se ha centrado en el análisis de muestras de vino, para que el conocimiento generado pueda contribuir al control analítico de los productos del sector vitivinícola.

Juan Godoy, María Paz Aguilar, Agustina Gómez Hens. Automatic determination of polyphenols in wines using laccase and terbium oxide nanoparticles. Food Chemistry. 166 (2015) 29-34.