Aplicación de extractos polifenólicos de romero (R. officinalis) y salvia (S. lavandulifolia) como antioxidantes en alimentos nutricionalmente mejorados

Abstract

La presente Tesis Doctoral es un compendio de 6 artículos científicos y se enmarca dentro del proyecto de investigación nacional (RTA2017-00031-C04-04) desarrollado por la Universidad de Murcia y el Instituto Murciano de Investigación y Desarrollo Agrario y Medioambiental (IMIDA), donde se aborda la revalorización de subproductos de destilación de plantas aromático-medicinales (PAM) para obtener extractos polifenólicos que puedan ser aplicados a los alimentos como conservantes y/o ingredientes funcionales. Las dos PAM autóctonas estudiadas, romero (Rosmarinus officinalis) y salvia (Salvia lavandulifolia), son una valiosa fuente de polifenoles bioactivos, aunque pueden presentar una composición heterogénea debido a factores genéticos y agronómicos. Ello aconseja estandarizar el material vegetal mediante la clonación y el cultivo de plantas seleccionadas. Se testaron diferentes extractos polifenólicos (EP) obtenidos de ecotipos élite (alto rendimiento en polifenoles) de romero y salvia en tres alimentos: caramelos de goma (en comparación con un extracto de propóleo), salsa de yogur y paté de salmón, obtenidos a partir de formulaciones nutricionalmente mejoradas (reducción calórica, incorporación de fibra dietética o lípidos poliinsaturados). La adición de EP a los alimentos presenta algunos desafíos debido a factores relacionados con su tolerancia sensorial, estabilidad y funcionalidad que fueron abordados. La selección del material vegetal realizada por el IMIDA ha permitido mejorar el rendimiento en polifenoles de los extractos y, gracias a la clonación, estandarizar su composición. El romero proporciona extractos hidrosolubles ricos en ácidos fenólicos y extractos liposolubles ricos en diterpenos. Ello ofrece la posibilidad de emplear distintos tipos de extractos en alimentos más o menos grasos. Los EP de romero se probaron en sendas matrices hidrosoluble (caramelo), con un alto contenido lipídico (paté de pescado) e intermedia (salsa de yogur). Estos extractos resultaron ser ricos en polifenoles, aunque presentaban un fuerte sabor. Por su parte, la salvia solo permitió obtener extractos hidrosolubles ricos en ácidos fenólicos, ya que su fracción liposoluble era pobre en compuestos activos, con mejores propiedades sensoriales a priori. Los EP de salvia se probaron en caramelos y salsas de yogur. Se comprobó que los distintos EP de ambas plantas presentaban un potencial antioxidante que depende, tanto de la cantidad total, como del tipo de polifenoles presentes. Por tanto, los criterios de selección para este tipo de extractos deberían tener en cuenta la cantidad y el perfil de polifenoles. Los resultados en cuanto a su posible aplicabilidad en alimentos han sido prometedores. Los polifenoles mayoritarios de romero y salvia (ácidos salviánico, rosmarínico y carnósico, más carnosol) resistieron al tratamiento térmico aplicado a los caramelos (80 ºC; 10 min), salsas y patés (70 ºC; 30 min). Ello ofrece la posibilidad de elaborar productos enriquecidos que retienen la mayor parte de los polifenoles añadidos. La incorporación de EP de romero o salvia mejoró el estatus antioxidante de los caramelos enriquecidos, con resultados equivalentes al EP comercial de propóleo. Los EP de romero tienen buenas propiedades antioxidantes, aunque sólo se pueden usar a dosis reducidas en caramelos frutales debido a su intenso sabor, tal como sucede con el EP de propóleo. Los EP de salvia contienen menos polifenoles, pero su sabor es más compatible y se pueden usar a mayores dosis. Ambos tipos de EP presentaron buenas propiedades tecnológicas y sensoriales en salsas y patés pasteurizados que necesitan ser estabilizados. Los polifenoles de romero y salvia mostraron una baja tasa de degradación durante la vida útil de ambos productos (4 ºC; 42 días; 600 lux), actuando como antioxidantes. Por tanto, los subproductos de destilación obtenidos a partir de plantas seleccionadas de romero y salvia tienen un gran potencial como fuente de polifenoles y podrían ser aprovechados para elaborar productos “enriquecidos” de etiqueta limpia.

Doctoral Thesis is a compendium of 6 scientific articles and is part of the national research project (RTA2017-00031-C04-04) developed by the University of Murcia and the Instituto Murciano de Investigación y Desarrollo Agrario y Medioambiental (IMIDA), which deals with the revaluation of distillation by-products of aromatic-medicinal plants (PAM) to obtain polyphenolic extracts that can be applied to food as preservatives and/or functional ingredients. The two indigenous MAPs studied, rosemary (Rosmarinus officinalis) and sage (Salvia lavandulifolia), are a valuable source of bioactive polyphenols, although their composition may be heterogeneous due to genetic and agronomic factors. This makes it advisable to standardise plant material through cloning and cultivation of selected plants. Different polyphenolic extracts (PE) obtained from elite ecotypes (high polyphenol yield) of rosemary and sage were tested in three foods: gummy candies (compared to a propolis extract), yoghurt sauce and salmon pâté, obtained from nutritionally improved formulations (calorie reduction, incorporation of dietary fiber or polyunsaturated lipids). The addition of PD to foods presents some challenges due to factors related to sensory tolerance, stability and functionality that were addressed. The selection of plant material carried out by IMIDA has made it possible to improve the polyphenol yield of the extracts and, thanks to cloning, to standardise their composition. Rosemary provides water-soluble extracts rich in phenolic acids and liposoluble extracts rich in diterpenes. This offers the possibility to use different types of extracts in more or less fatty foods. Rosemary EP were tested in water-soluble ('candies'), high lipid (fish pâté) and intermediate (yoghurt sauce) matrices. These extracts were found to be rich in polyphenols, although they had a strong taste. Sage, on the other hand, only yielded water-soluble extracts rich in phenolic acids, as its fat-soluble fraction was poor in active compounds, with a priori better sensory properties. Sage PE were tested in candies and yoghurt sauces. The different EP from both plants were found to have antioxidant potential depending on both the total amount and the type of polyphenols present. Therefore, the selection criteria for such extracts should take into account the amount and profile of polyphenols. Results regarding their potential applicability in food have been promising. The major polyphenols from rosemary and sage (salvianic, rosmarinic and carnosic acids, plus carnosol) resisted heat treatment applied to candies (80 °C; 10 min), sauces and pâtés (70 °C; 30 min). This offers the possibility to produce fortified products that retain most of the added polyphenols. The incorporation of rosemary or sage PE improved the antioxidant status of the fortified candies, with results equivalent to commercial propolis PE. Rosemary PE have good antioxidant properties, although they can only be used at reduced doses in fruit candies due to their intense flavour, as is the case with propolis PE. Sage EP contain fewer polyphenols, but their taste is more compatible and they can be used at higher doses. Both types of PE showed good technological and sensory properties in pasteurised sauces and pâtés that need to be stabilised. Rosemary and sage polyphenols showed a low degradation rate during the shelf life of both products (4 °C; 42 days; 600 lux), acting as antioxidants. Therefore, the distillation by-products obtained from selected rosemary and sage plants have great potential as a source of polyphenols and could be exploited to produce "enriched" clean label products.