Caracterización química, propiedades antioxidantes y evaluación de los efectos neuroprotectores de bebidas fermentadas

Abstract

La fresa es una excelente fuente de compuestos bioactivos, sin embargo, es un fruto muy perecedero. La elaboración de productos fermentados supone una valiosa estrategia para disminuir las pérdidas económicas por excedentes de fruta y aumentar su vida útil. Por otro lado, resulta de gran interés el desarrollo de procesos biotecnológicos que preserven los compuestos bioactivos presentes en el fruto de partida. En esta Tesis Doctoral se ha evaluado la composición antociánica, color y actividad antioxidante de productos fermentados elaborados a partir de puré de fresa, concretamente, fermentados alcohólicos, acéticos y glucónicos, así como la estabilidad de una bebida obtenida a partir de estos productos. Asimismo, se ha estudiado el efecto neuroprotector de estos fermentados frente a la toxicidad del péptido β-amiloide (Aβ) y a la producción de Especies Reactivas de Oxígeno (ROS). Por otro lado, se ha demostrado la bioactividad del ácido protocatéquico (uno de los principales metabolitos de antocianos) frente a la agregación y toxicidad del péptido Aβ y de la proteína α-sinucleína (αS) in vitro. Además, se ha analizado el efecto de otros compuestos bioactivos (melatonina y otros compuestos indólicos) presentes en fresa y otros productos fermentados frente al proceso de fibrilación y neurotoxicidad del péptido Aβ. Los resultados obtenidos han permitido la identificación de nuevos compuestos antociánicos en fermentados alcohólicos y acéticos. Al mismo tiempo, se ha comprobado cómo el proceso que mejor preserva los antocianos es la fermentación glucónica, que se ha seleccionado como base de la bebida elaborada. Además, los fermentados alcohólicos y glucónicos protegen a las células neuronales de la toxicidad del péptido Aβ. Asimismo, el ácido protocatéquico posee un efecto inhibidor de la formación de fibras de Aβ y αS y efectos neuroprotectores demostrado por diversas técnicas in vitro. Por último, el estudio de los compuestos indólicos frente al proceso de agregación y la toxicidad del Aβ ha puesto de manifiesto que la serotonina es un potente inhibidor de la formación de fibras y que la melatonina y los compuestos indólicos relacionados con su síntesis presentan un efecto preventivo frente a la muerte neuronal producida por este péptido.

The strawberry is an excellent source of bioactive compounds, however, it is a very perishable fruit. The elaboration of fermented products supposes a valuable strategy to prevent the economic losses due to strawberry surplus and to increase the shelf life. On the other hand, the use of biotechnological processes that preserve the bioactive compounds is a relevant aspect to take into consideration. In this PhD Thesis, anthocyanin composition, colour and antioxidant activity of different fermented products made from strawberry purée by alcoholic, acetic and gluconic fermentations have been evaluated. Additionally, the stability of a beverage obtained from these products has been studied. Moreover, the neuroprotective effect of these products against amyloid-β (Aβ) toxicity and Reactive Oxygen Species (ROS) production has been investigated. In addition, the bioactivity of protocatechuic acid (one of the most important anthocyanin metabolite) against the aggregation and toxicity of Aβ peptide and α-synuclein (αS) protein in vitro has been demonstrated. Furthermore, it has been confirmed that other bioactive compounds (melatonin and indolic related compounds) described in strawberry and in other fermented products present an effect on the inhibition of the Aβ aggregation and the Aβ-induced toxicity. The obtained results have led to the identification of new anthocyanin compounds in alcoholic and acetic fermented products. Moreover, it has been proven that gluconic fermentation is the process, from those studied in this Thesis, that better preserves the anthocyanin profile. Thus, it was the one selected as substrate to elaborate the beverage. Furthermore, alcoholic and gluconic fermented extracts protect neuronal cells against Aβ toxicity. Protocatechuic acid possesses an inhibitory effect of the Aβ and αS fibril formation and neuroprotective properties demonstrated by several in vitro techniques. Finally, serotonin has been proved to be a potent inhibitor of the fibril formation. Melatonin and the related indolic compounds presented a preventive effect against the cell death produced by Aβ.