Doctorado en Ciencia y Tecnología de Alimentos
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Item type: Ítem , Extraction, characterization, bioactivity, and bioavailability of peptides derived from Sacha Inchi (Plukenetia volubilis)(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Torres Sánchez, Erwin Giovanni; Gutiérrez Álvarez, Luis Felipe; Hernández Ledesma, Blanca; Torres Sánchez, Erwin Giovanni [0001199498]; Torres Sánchez, Erwin G. [H6aZ-6IAAAAJ]; Torres Sánchez, Erwin Giovanni [0000000243447991]; Grupo de Investigación en Biomoléculas Alimentarias; Torres Sánchez, Erwin Giovanni [57211477006]Sacha Inchi (SI) (Plukenetia volubilis) is an oilseed plant native to the Amazon rainforest, traditionally utilized by indigenous communities for centuries. Recently, it has gained recognition as a promising crop due to its exceptional oil extraction yield, minimal post-harvest requirements, and market value. Known as a "superfood," SI is rich in polyunsaturated fatty acids, high-quality proteins, essential amino acids, dietary fiber, tocopherols, phytosterols, and phenolic compounds. The growing interest in plant-based protein sources has created opportunities for valorizing agri-food by-products, pushing the food industry toward best sustainable development. Therefore, in this study, a comprehensive review of the physicochemical characteristics, food applications, and biological activities of the main by-product: the Sacha Inchi Oil Press-Cake (SIPC), was conducted, highlighting its potential as a valuable agro-industrial by-product for use in the food, pharmaceutical, and cosmetic industries. Subsequently, the potential of SIPC for obtaining protein concentrates and isolates was explored using three extraction methods, varying pH levels (7.0 and 11.0) and salt concentrations (0% and 5%). This approach yielded seven protein fractions, which were characterized by protein content, electrophoretic profile, secondary structure, and techno-functional properties. Notably, extraction at pH 11.0 without salt resulted in a Sacha Inchi Protein Concentrate (SPC) with the highest values for protein content, extraction yield, and protein recovery. The proteins present in the SPC were analyzed, and their proteome was determined using HPLC-MS/MS, identifying 226 proteins with at least two unique peptides homologous to the Euphorbiaceae family, including several novel proteins not previously reported. Subsequently, the SPC underwent simulated gastrointestinal digestion (SGID) following the harmonized INFOGEST protocol. The gastric digests (GD, collected at 120 min) and intestinal digests (ID, collected at 240 min) were processed through ultrafiltration to obtain peptide fractions: < 3 kDa (labeled as GD1 or ID1), 3-10 kDa (labeled as GD2 or ID2), and > 10 kDa (labeled as GD3 or ID3). Additionally, the peptidome of these peptide fractions was determined. Using the find-pep-seq script, the peptides from the ID were compared with those obtained from the SPC to identify peptides resistant to SGID. This analysis yielded 416 sequences with a high confidence level. To evaluate the bioactivity of these peptides, including their antioxidant, antidiabetic, and immunomodulatory activities, in vitro, ex vivo, and in silico methodologies were employed. The antioxidant potential of the SPC and its digests was assessed, showing that both GD and ID exhibited significantly higher ABTS and ORAC values compared to the initial SPC. Specific fractions (GD1, GD2, GD3) significantly reduced reactive oxygen species (ROS) levels in RAW264.7 macrophages under basal conditions, while GD1 and GD2 also reversed lipopolysaccharide (LPS) induced damage, demonstrating the bioactivity of these peptide fractions. Notable peptides with antioxidant capacity included LQDWYDK and EWGGGGCGGGGGVSSLR. Moreover, the antidiabetic properties of the digested fractions were evaluated through α-amylase inhibition assays, revealing inhibitory activities ranging from 20% to 45%. Key peptides identified for this activity included RHWLPR, RATVSLPR, and QLSNLEQSLSDAEQR, which showed strong potential for inhibiting α-amylase through molecular docking, suggesting their ability to reduce postprandial glucose levels. The mechanism of inhibition was elucidated, revealing that critical amino acid hotspots of α-amylase (Trp58, Trp59, Tyr62, and Asp300) interacted with these peptides through hydrogen bonds, as well as hydrophobic and electrostatic interactions. Finally, gastric and intestinal fractions (<3 kDa) showed significant reductions in nitric oxide (NO) production, and the ID3 fraction significantly reduces TNF-α production in LPS-challenged RAW264.7 cells. Molecular docking between peptides such as PSPSLVWR, RHWLPR, YNLPMLR, and SDTLFFAR and the TLR4/MD-2 complex revealed binding affinities that were linked to immunomodulatory activity. Bioinformatics tools were employed to assess the bioavailability potential of antioxidant and immunomodulatory peptides. Utilizing platforms such as SwissADME and ADMETlab 2.0, the physicochemical properties, absorption, distribution, metabolism, and excretion (ADME) profiles were evaluated. The Bioavailability Score from SwissADME indicated that the antioxidant peptides RHWLPR and ALEETNYELEK, while not meeting all optimal criteria, can effectively bind to cell surface receptors, suggesting beneficial intracellular responses. Additionally, the MLCPP 2.0 tool identified these sequences as potential cell-penetrating peptides (CPPs), which could enhance the transport of larger and polar molecules. The analysis of anti-inflammatory peptides revealed that PSPSLVWR, RHWLPR, and YNLPMLR exhibit promising drug-likeness characteristics, with significant lipophilicity and a high probability of human intestinal absorption (0.92). Their low plasma protein binding values, below 90%, further indicate favorable distribution characteristics. Overall, this PhD thesis titled ‘Extraction, characterization, bioactivity, and bioavailability of peptides derived from Sacha Inchi (Plukenetia volubilis)’ is an original work that highlights the immense potential of Sacha Inchi Protein Concentrate (SPC) as a sustainable source of bioactive peptides with multifunctional applications in the food and pharmaceutical industries. By emphasizing the nutritional and functional benefits of Sacha Inchi, this research contributes to ongoing efforts to valorize agro-industrial by-products, promoting a circular economy through the integration of sustainable practices in food production and related health applications. Future research should focus on the chemical synthesis of the identified bioactive peptides, particularly RHWLPR, as well as the experimental validation of their multifunctionality and bioavailability.Item type: Ítem , Evaluación de procesos de ultrafiltración para la valorización de los fitonutrientes del aceite crudo de palma (E. oleifera×E. guineensis) para uso alimentario(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Rada Bula, Adriana Isabel; Díaz Moreno, Amanda Consuelo; García Núñez, Jesús Alberto; Adriana Isabel Rada Bula [0001382879]; Universidad Nacional de Colombia; Corporación Centro de Investigación en Palma de Aceite - Cenipalma; Adriana Rada [https://scholar.google.com.mx/citations?hl=es&pli=1&user=zldM108AAAAJ]; Adriana Rada-Bula [0000000208371899]; Díaz Moreno, Amanda Consuelo; Adriana Rada-Bula [https://www.researchgate.net/profile/Adriana-Rada-Bula]; Bioalimentos; Rada-Bula, A. I.; Fontalvo, JavierLas deficiencias por micronutrientes, en especial por vitamina A, son frecuentes en algunas regiones del país y del mundo, especialmente durante la primera infancia donde una carencia de esta vitamina genera las tasas más altas de enfermedades y mortalidad en esta población. De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (OMS) y los resultados de la última Encuesta Nacional de Situación Nutricional (ENSIN), se estima que diariamente se requiere una ingesta de 300 µg y 800 µg equivalente en retinol (ER) de este micronutriente en población infantil y adultos, respectivamente. Este requerimiento no necesariamente logra cumplirse principalmente por los problemas de seguridad alimentaria que limitan el acceso a alimentos en donde este micronutriente se encuentra de manera natural. El aceite de palma crudo (E. oleifera x E. guineensis) es una de las fuentes vegetales con mayor aporte de fitonutrientes con actividad biológica, como carotenoides provitamina A y vitamina E. En consecuencia, esta materia prima se constituye como un valioso recurso nutricional, sobre todo, por su alta disponibilidad debido al actual posicionamiento del país como mayor productor de aceite de palma en América y el cuarto en mundo. Debido a las preferencias de los consumidores, el aceite de palma crudo se somete a un proceso de refinación, donde se retiran en mayor medida estos fitonutrientes beneficiosos. Para brindar una solución a este problema, a través de esta investigación se estudió un método alternativo para el aprovechar estos nutrientes, en este caso, a través del proceso de ultrafiltración con membranas poliméricas como una metodología verde que permite realizar el desgomado del aceite, conservando la concentración inicial de fitonutrientes y retirando parte de los compuestos que pueden generar sabores residuales desagradables en el aceite como los fosfátidos. De esta manera, habría mayor oportunidad para emplear el aceite de palma crudo dentro de la formulación de alimentos funcionales. Para desarrollar esta investigación, se realizó primeramente un muestreo de aceite de palma crudo O×G en tres plantas de beneficio de fruto, las cuales fueron caracterizadas químicamente con relación a la concentración de carotenoides, tocoferoles (Tocs) y tocotrienoles (T3s), obteniéndose aceites con rangos entre 604,12±3,85 mg/kg - 865,63 ±14,96 mg/kg de carotenoides totales y entre 381,36±3,92 mg/kg – 835,62±8,65 mg/kg de Tocs and T3s, permitiendo seleccionar la muestra con mayor contenido de estos compuestos y que posteriormente pudiera ser empleada para ensayos de ultrafiltración en donde se determinaron las condiciones adecuadas de desgomado empleando dos materiales de membrana: polietersulfona (PES) y fluoruro de polivinileno (PVDF) considerando como factores la presión transmembranaria (PTM) y la temperatura. Una vez obtenidas estas condiciones, se realizó un estudio de estabilidad del permeado de ultrafiltración (UF) frente al aceite de palma crudo (APC) como control. Una vez conocida la estabilidad de esta matriz oleosa, se realizó un acercamiento a posibles usos del UF través del desarrollo de un alimento horneado, mostrando una retención del 93,27±0,37% de los carotenoides y del 99,99±0,00% de Tocs y T3s posterior al horneado. Esta investigación fue el resultado del trabajo en conjunto entre plantas extractoras de aceite, destacadas por su producción de aceite crudo de palma O×G, la Corporación Centro de Investigación en Palma de Aceite – Cenipalma, Fedepalma y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos (ICTA) de la Universidad Nacional de Colombia, logrando de esta manera, obtener inicialmente a escala laboratorio, en grado de madurez tecnológica-TRL4, el desarrollo de una estrategia innovadora que podría abrir a futuro una alternativa para la obtención de líneas de proceso en el gremio palmicultor para el aprovechamiento de los fitonutrientes de alto valor del aceite de palma crudo O×G (Texto tomado de la fuente).Item type: Ítem , Estudio de las propiedades biofuncionales del camu-camu (Myrciaria dubia (Kunth) McVaugh) y aplicación en un producto alimenticio(Universidad Nacional de Colombia, 2023-06) García Chacón, Juliana María; Osorio Roa, Coralia; GARCIA CHACON, JULIANA MARIA; GARCIA CHACON, JULIANA; GARCIA CHACON, JULIANA MARIA [0000-0002-8248-9107]; GARCIA CHACON, JULIANA MARIA; Grupo aditivos naturales de aroma y color- GANAC; GARCIA CHACON, JULIANA MARIAEn esta tesis se presenta el estudio de las propiedades sensoriales y biofuncionales del fruto de camu-camu (Myrciaria dubia) proveniente de la Amazonía Colombiana. El aroma de la fruta se estudió en un extracto de volátiles obtenido mediante la técnica SAFE (Solvent Assisted Flavor Evaporation), el cual se analizó por GC-O (cromatografía de gases acoplada a olfatometría) y por GC-MS (cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas), identificando cuatro compuestos activos olfativamente en el aroma de esta fruta: acetato de isoamilo, -pineno, limoneno y B-cariofileno. Posteriormente se evaluó la inhibición de la enzima ACE-1 (actividad antihipertensiva) y de la a-amilasa y a-glucosidasa, encontrando que la actividad antihiperglicémica de esta fruta era bastante promisoria. Por lo tanto, se realizó una partición sucesiva del extracto polar de la fruta (pulpa y cáscara) con solventes de polaridad creciente (pentano, diclorometano, acetato de etilo, butanol y agua). A partir del fraccionamiento bioguiado, y análisis por HPLC-MS se identificaron el ácido (S)-4-butoxi- 2-hidroxi-4-oxo-butanoico y el ácido (S)-4-butoxi-3-hidroxi-4-oxo-butanoico, como potentes inhibidores de la a−amilasa y la a−glucosidasa. El uso de herramientas de docking- molecular demostró que la actividad antihiperglicémica del ácido málico de la fruta se potenciaba por la presencia de los grupos alquilo en los correspondientes esteres. A partir de la fruta se obtuvieron sólidos por liofilización y por spray-drying. En el proceso de microencapsulación, se utilizó un diseño experimental 3x2 con tres tipos de agente encapsulante (maltodextrina, suero proteico y mezcla 1:1 de los dos) y dos temperaturas de entrada (150 y 180 C). Se realizó la caracterización fisicoquímica, morfológica y biofuncional de los sólidos. Con base en el contenido de los compuestos bioactivos (antocianinas, ácido ascórbico y ácido málico), se seleccionaron tres sólidos que fueron incorporados en dos tipos de bebidas (un yogurt y mosto de uva blanca) que se sometieron a evaluación sensorial. El estudio de la bioaccesibilidad de los sólidos usando el modelo estático de digestión gastrointestinal in vitro, mostró una mayor retención de compuestos bioactivos, y una adecuada liberación de los compuestos en el tracto gastrointestinal. Así se concluye que la deshidratación de la fruta permite aumentar su vida útil y preservar las propiedades biofuncionales de la fruta. (Texto tomado de la fruta)