Extracción/purificación y caracterización de compuestos antioxidantes de hongos con fines tecnológicos aplicados a múltiples industrias

La extracción de compuestos bioactivos de los champiñones y otras setas es un proceso clave en la mejora de la salud y el bienestar, en la revalorización de subproductos con vistas a potenciar la economía circular, y en el desarrollo de nuevos productos alimentarios y cosméticos.

El Centro Tecnológico de Investigación del Champiñón de La Rioja (CTICH), ubicado en La Rioja, es un centro especializado en dos grandes áreas de investigación centradas en el sector de los hongos cultivados, por un lado, el área de nutrición y salud enfocada en la investigación y el desarrollo de productos y procesos basados en compuestos bioactivos del champiñón y las setas. Y, por otro lado, la producción de sustratos y hongos, que comprende todos los aspectos relacionados directamente con el cultivo tanto de champiñón como de otras setas, así como la gestión y tratamiento del residuo generado en el cultivo (SPCH), y el estudio de plagas y enfermedades.

La extracción de compuestos bioactivos de matrices naturales es un proceso importante por varias razones, entre las que se incluyen:

Mejora de la salud y el bienestar: poseen una amplia gama de propiedades beneficiosas para la salud, como la actividad antioxidante, antiinflamatoria y antimicrobiana. La extracción de estos compuestos de fuentes naturales puede proporcionar nuevas formas de prevenir y tratar enfermedades.

Revalorización de subproductos: muchos compuestos bioactivos se encuentran en subproductos de la industria, como en los tallos del champiñón y las setas. La extracción de estos compuestos de subproductos puede ayudar a reducir el desperdicio y aumentar la sostenibilidad de la industria.

Desarrollo de nuevos productos: como suplementos dietéticos, alimentos funcionales y cosméticos. La extracción de estos compuestos de fuentes naturales puede proporcionar una fuente de materias primas más sostenible y accesible.

Por todo lo expuesto, ASOCHAMP-CTICH apuesta por extraer compuestos bioactivos del champiñón y las setas cultivadas con fines tecnológicos aplicados a múltiples industrias, siendo un campo de investigación emergente que tiene el potencial de desarrollar nuevos productos y procesos con beneficios para la salud.

El proyecto EXHON “Extracción/Purificación y Caracterización de Compuestos Antioxidantes de Hongos con Fines Tecnológicos Aplicados a Múltiples Industrias” cofinanciado por el Gobierno de La Rioja y Unión Europea, ha permitido incorporar la nueva línea de extracción/purificación de compuestos bioactivos que ha permitido extractar y caracterizar compuestos con capacidad antioxidante de cuatro especies cultivadas en las instalaciones del centro. Las matrices evaluadas han sido los cuerpos fructíferos, los tallos y el sustrato postcultivo de las especies Agaricus bisporus, Agaricus brunnecens, Agaricus blazei y Hericium coralloides.

Con las matrices secas y molidas, se procede a su extracción mediante un equipo de fluidos presurizados, a altas presiones y temperaturas, con el fin de obtener extracciones rápidas y eficaces. Para seleccionar las condiciones óptimas de los compuestos antioxidantes, se ha utilizado metodología de superficie de respuesta (MSR). El propósito de estas técnicas es diseñar experimentos que proporcionen valores razonables de la variable respuesta y, a continuación, determinar el modelo matemático que mejor se ajusta a los datos obtenidos. Se decidió utilizar los fenoles totales como variable respuesta y como variables independientes el %solvente, la temperatura de extracción, el tiempo de extracción y el % disolvente para obtener las condiciones de extracción óptimas para la extracción del mayor contenido de fenoles totales.

Los extractos fueron sometidos a un análisis con ASAP-MS, técnica de espectrometría de masas que utiliza un espectrómetro de masas de tiempo de vuelo (TOF) para identificar compuestos. Se han identificado compuestos como 4-hidroxibenzoico, benceno-1,2.3 triol, catequina, ácido clorogénico, ácido cinnamico, ácido coumarico, ácido protocatecuico, rutina, ácido siríngico, trans-ferulic, vanilina, vitamina E y la vitamina D2.

La capacidad antioxidante de los extractos se realiza mediante métodos químicos (fenoles totales, DPPH, FRAP y ABTS) y mediante líneas celulares.

Gráfico 1. Determinación contenido fenoles totales de las cuatro especies. Se muestra el promedio de tres muestras independientes ± SEM

La especie con mayor poder antioxidante (Gráfico. 1) es Agaricus blazei, el resto de Agaricales poseen mayor poder que Hericium. Por otro lado, los tallos presentan contenidos parecidos a los cuerpos fructíferos, lo que abre la posibilidad de una revalorización de éstos por sus propiedades antioxidantes. Además, hay que destacar el contenido de fenoles totales en los sustratos postcultivos (SPCH) como uno de los resultados importantes del proyecto, ya que presentan contenidos semejantes o superiores a los cuerpos fructíferos. El descubrimiento de que los SPCH pueden ser utilizados con éxito como fuente de compuestos fenólicos puede tener un gran potencial para el desarrollo de nuevos productos, reducción de la contaminación ambiental y una nueva fuente de ingresos para el sector del Champiñón y las setas. Los estudios sobre líneas celulares se han realizado en el Centro de Investigación Biomédica de La Rioja (CIBIR). En el contexto del proyecto EXHON, se ha trabajado con la técnica de toxicidad con aluminio en células SH-SY 5Y (neuroblastoma humano), HCT116 (carcinoma de colon humano) y MCF7 (adenomarcinoma de mama humano) para evaluar posibles agentes antioxidantes con potencial terapéutico en extractos de setas. Para evaluar los efectos antioxidantes de los extractos, se introduce un inductor químico de estrés celular Al(mal)3. Se ha observado que en presencia de Al(mal)3, los extractos fúngicos empleados no aumentan significativamente la supervivencia celular, a excepción de una dilución del extracto obtenido del cuerpo fructífero de Agaricus brunenscens, comúnmente llamado Portobello.

A la vista de los resultados obtenidos con las líneas celulares se decide realizar el procedimiento de estrés mediante inmovilización en animales con un extracto de Agaricus brunnescens. Los ratones sometidos a estrés por restricción mostraron un aumento de la expresión de Il-6, Nox-2 y Hmox-1; una reducción de las actividades enzimáticas de la catalasa y la superóxido dismutasa; y un aumento de la peroxidación lipídica en sus cerebros. Todos estos parámetros se redujeron significativamente con la alimentación durante 3 semanas con dietas suplementadas con Agaricus.

Queda patente que los hongos cultivables poseen propiedades antioxidantes y que una suplementación de una dieta sana con setas del género Agaricus puede contribuir significativamente a prevenir las enfermedades neurodegenerativas en la población general.