(PARTE I) Impactos prebióticos del residuo de soya (Okara) en la condición de eubiosis/disbiosis del intestino y los posibles efectos en las funciones hepática y renal

Está bien establecido que la soja posee una fuente abundante de proteínas debido a su alto valor nutricional, así como a sus propiedades químicas y físicas. Además, la soja y sus derivados se evidencian en la literatura como una rica fuente de compuestos fitoquímicos/bioactivos, es decir, componentes no nutrientes de una planta con funciones y cualidades promotoras de la salud. Estos compuestos incluyen, entre otros, lunáticos, lectina, ácidos fíticos, saponinas, ácidos grasos omega-3-, fitatos, inhibidores de tripsina, proteínas, péptidos, inhibidores de la proteasa de Bowman-Birk, fitoesteroles e isoflavonas, principalmente daidzeína, genisteína y gliciteína [1,43,44]. Tradicionalmente, todos estos constituyentes nutricionales han sido considerados como antinutrientes. Sin embargo, los recientes avances en el conocimiento han permitido una mejor comprensión de sus funciones terapéuticas y beneficiosas para la salud, desde funciones para reducir el colesterol hasta propiedades anticancerígenas, efectos para el control de la diabetes mellitus y reducción de la osteoporosis posmenopáusica [1,45].

Los principales componentes de este residuo son el recubrimiento de los frijoles y las células de cotiledón rotas [1], que están hechos de fibra cruda, fibra dietética total, fibra dietética insoluble y fibra dietética soluble, y se sugiere en varios informes que juegan un papel vital. papeles en múltiples procesos biológicos y también ayuda en la lucha contra síndromes de variados orígenes. Por lo tanto, este residuo se considera una fuente importante de fibra dietética debido a su mayor composición y bajo costo. Sin embargo, la composición química está dictada por el método de procesamiento o extracción de la soya, por lo tanto, la cantidad de componentes solubles en agua obtenidos de la soya molida y si los componentes extraíbles residuales se han extraído o no, y el cultivar de soya utilizado. Los cultivares variados difieren en el contenido de lípidos y proteínas crudas, composiciones de ácidos grasos y actividades de lipoxigenasa [46,47]. Además, la variación en el perfil nutricional de los residuos de soja húmedos y secos se ha atribuido a las diferencias de cultivo, la incidencia de la luz solar, los métodos de análisis y las condiciones de producción o procesamiento utilizadas. Por lo tanto, las características de los constituyentes solubles en agua pueden variar debido a la materia prima utilizada [48,49]. Sin embargo, esto va más allá del alcance de esta revisión y, por lo tanto, los lectores interesados ​​pueden consultar estos artículos [10,47,50–52]. La secuencia y los procedimientos para procesar los frijoles también son muy esenciales y dictan el destino de todo el extracto soluble en agua en los frijoles. Por ejemplo, existe una variación en la forma en que los chinos y los japoneses procesan la leche de soya y la cuajada de soya. A la manera china, los frijoles remojados se enjuagan, y luego los frijoles crudos se muelen y el residuo se filtra con agua y luego se calienta el extracto; en el sistema japonés, los frijoles remojados se cocinan primero antes de molerlos y filtrarlos [7,30,46]. La Figura 1 muestra la ilustración esquemática de los pasos involucrados en el procesamiento de la leche de soja y la producción de residuos de soja/okara [46,47,52].

Aunque se sugiere que los sustratos (okara) generados a partir del procesamiento de la soya tienen un alto contenido de humedad de casi 70 a 80 por ciento y se unen principalmente a la fibra dietética, lo que produce una textura grumosa y una apariencia similar al aserrín húmedo, con fibra principalmente insoluble, es decir, , la celulosa y la hemicelulosa representan casi todo su contenido de materia seca (es decir, alrededor del 40-60 por ciento), que puede ser fermentado por la microbiota intestinal en el intestino grueso, aunque no puede digerirse por completo en el intestino delgado. Por el contrario, la proporción de carbohidratos libres (que incluyen galactosa, arabinosa, fructosa, sacarosa, glucosa, estaquiosa y rafinosa) es baja (4 a 5 por ciento) y la falta de carbohidratos fermentables es el factor central que inhibe el crecimiento bacteriano fermentable eficiente en el residuo. En particular, los residuos de soya contienen 1.4 por ciento de rafinosa y estaquiosa, lo que puede producir flatulencia e hinchazón en algunas personas. Los monómeros que constituyen el polisacárido de la pared celular del residuo son principalmente ácido galacturónico, arabinosa, glucosa, galactosa, fucosa, xilosa y una pequeña cantidad de manosa y ramnosa [53]. Sin embargo, se informa que el contenido residual libre de humedad/seco de la soja contiene aproximadamente un 10 % de grasas, un 30 % de proteínas y un 55 % de fibra dietética total, por lo tanto, un 5 % de fibra dietética poco soluble y un 50 % de fibra dietética insoluble [48, 54]. Se revisó un estudio reciente sobre el impacto de la alta presión hidrostática (HHP) en la funcionalidad de la fibra dietética en okara. Los autores observaron que someter HHP a fibra dietética derivada de soja aumentó el contenido de fibra dietética soluble (es decir, más de 8- veces), lo cual es importante para garantizar que los residuos de soja tengan efectos anticancerígenos y antiinflamatorios en el huésped. tracto digestivo [55].

Se sugiere que Okara es una fuente potencial de proteína vegetal de menor precio utilizada en la alimentación humana debido a su alto valor nutritivo recientemente confirmado y su índice de eficiencia proteica superior [56]. En particular, se muestra que la fracción de materia seca de okara contiene 15.2–33.4 por ciento de proteína (es decir, principalmente globulina 7S y globulina 11S) [57,58]. Estos aislados de proteínas residuales contienen todos los aminoácidos importantes, aunque son menos solubles en agua [57,59]. Una vez más, se ha demostrado que la proteína resiste la digestión completa por las enzimas gastrointestinales, la pancreatina y la pepsina, y esta última está compuesta principalmente de esteapsina, tripsina y amilopsina. Sin embargo, este componente de bajo peso molecular (menos de 1 kDa) de los péptidos resistentes digeribles es muy potente para obstaculizar la enzima convertidora de angiotensina (ECA) y, por lo tanto, exhibe una gran actividad antioxidante, posiblemente debido a su alta fracción de aminoácidos hidrofóbicos. 60]. Alrededor del 5,19 al 14,4 por ciento del contenido de proteína residual está hecho de inhibidores de tripsina y puede inactivarse con un tratamiento térmico suficiente [61]. La bioconversión microbiana de proteínas residuales de soja puede presentar pocos méritos. Por tanto, su bioconversión en proteínas más pequeñas puede elevar su solubilidad y, por lo tanto, generar péptidos y/o aminoácidos bioactivos. Se sugiere que los inhibidores de tripsina sean degradados por microorganismos para fomentar su calidad de nutrientes residuales. Sin embargo, los microorganismos pueden catabolizar proteínas y aminoácidos residuales, produciendo una reducción en el número de aminoácidos esenciales presentes en la fracción residual. Un estudio reciente sugiere que es fundamental tener en cuenta todos los efectos potenciales de la fermentación sobre los pesos moleculares de los péptidos, el perfil de aminoácidos y la actividad inhibidora de la tripsina, ya que influyen en las características funcionales generales, incluidas la solubilidad y las propiedades espumantes. , así como la bioactividad del contenido residual de soya [1,46]. La Tabla 1 presenta un informe resumido sobre el efecto de los tratamientos con calor, hongos y bacterias en productos a base de soya.

Un estudio realizado por Chan y Ma [57] informó una mejora significativa en las propiedades de emulsificación, solubilidad y formación de espuma de la proteína okara mediante la modificación con ácido. Los autores también descubrieron una clara variación en las propiedades tecnofuncionales de la okara a través de diferentes tratamientos previos (es decir, ultrasónico, homogeneización y tratamiento de cocción al vapor), por lo tanto, la mejora drástica en el contenido de aminoácidos hidrófobos, la disminución del diámetro hidrodinámico. , promoviendo la hidrofobicidad de la superficie y mejorando la solubilidad y la capacidad de retención de aceite [73]. Sin embargo, se expresó una capacidad antioxidante significativamente mejorada del concentrado de proteína residual después de la hidrólisis enzimática usando una mezcla combinada de flavorsome y alcalde [74]. Se revisó a fondo un estudio reciente sobre el impacto de la precipitación ácida (principalmente HCL, ácido málico y ácido cítrico) en las propiedades estructurales y funcionales de la okara. Los autores registraron una variación en las propiedades funcionales de la proteína residual de soja (principalmente, globulina 7S) influenciada por la precipitación ácida. Se observó que el ácido cítrico producía un aumento en el tamaño de la proteína residual en contraste con el HCL y el ácido málico. HCL dio como resultado una alta solubilidad, índice de capacidad de formación de espuma, capacidad de retención de agua e índice de estabilidad de formación de espuma. El ácido málico registró el índice de estabilidad de formación de espuma, el índice de estabilidad de emulsión y el índice de capacidad de formación de espuma más bajos. Índice de estabilidad emulsionante y capacidad de retención de aceite más altos inducidos por ácido cítrico. Los autores concluyeron que la precipitación ácida pudo modificar la propiedad funcional de la proteína okara al afectar la estructura, lo que facilitó la extracción de proteínas de las materias primas poco solubles y, por lo tanto, ha ampliado la posible aplicación de la proteína obtenida en la industria alimentaria [75]. .

El residuo de soya desgrasado, que generalmente se obtiene de la producción de aislado de proteína de soya y aceite de soya, generalmente está compuesto de 14 a 25 por ciento de proteínas, 70 a 85 por ciento de fibras y menos de 1 por ciento de lípidos [73]. Se sugiere que el contenido residual de la soja contenga una cantidad considerable de lípidos del 8,3 al 10,9 por ciento (materia seca). La mayoría de los ácidos grasos son poli o monosaturados y están compuestos por ácido linoleico (54,1 por ciento del total de ácidos grasos), ácido esteárico (4,7 por ciento), ácido palmítico (12,3 por ciento), ácido oleico (20,4 por ciento) y ácido linolénico ( 8,8 por ciento) [76]. Durante la molienda de la soja, los ácidos grasos insaturados, principalmente el ácido linoleico, reaccionan con la lipoxigenasa de soja y la hidroperóxido liasa dando lugar a la formación de compuestos aromáticos como aldehídos y alcoholes hexílicos y nonílicos. Estos olores formados con umbrales de detección bajos significan los aromas/sabores desagradables en la leche de soya cruda. Dado que estas enzimas generalmente se desnaturalizan a una temperatura superior a 80 ◦C, es probable que la forma china de procesar la leche de soya (es decir, la soya cruda se muele antes de calentar el filtrado) genere residuos con un carácter más verde y sabor a frijol [77]. Por lo tanto, la variante obtenida utilizando la forma japonesa de procesamiento de la leche de soya es relativamente más apetecible y es probable que tenga un menor contenido de inhibidor de tripsina, por lo que puede reutilizarse fácilmente durante la cocción y el procesamiento [61]. Sin embargo, esto puede definir la razón por la que la soja okara es común en el mercado japonés pero rara vez se encuentra en los mercados chinos. Los microorganismos fermentadores podrían metabolizar los ácidos grasos y sus respectivos derivados para producir compuestos aromáticos muy deseables. Un estudio reciente sobre la recuperación de los componentes del aceite de okara a través de la extracción con dióxido de carbono supercrítico modificado con etanol indicó que a una presión de 20 MPa y una temperatura relativamente baja de 40 ◦C en presencia de 10 por ciento mol de EtOH rindió a la recuperación de alrededor de 63,5 porcentaje de componente de aceite. El componente de aceite obtenido estaba hecho de fitoesteroles, ácidos grasos y trazas de decadencia. EtOH retuvo su dignidad al elevar el rendimiento y la composición de los compuestos fenólicos en los extractos, principalmente isoflavonas de soya (es decir, genisteína y daidzeína). Las isoflavonas de soja son antioxidantes bien conocidos que pueden aumentar tanto el valor como la estabilidad del aceite, lo que hace que el proceso sea atractivo para la industria alimentaria, cosmética e incluso farmacéutica [78]. Por otro lado, se ha demostrado que los residuos de soja contienen una variedad de minerales, una buena cantidad de hierro, calcio y potasio [53,79].

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2.2. Componentes Anti-Nutricionales/Bioactivos de Co-Productos de Soja; con Énfasis en Polifenoles (Isoflavonas de Soya)Los alimentos de soya, como la leche de soya, contienen una combinación de nutrientes equilibrados que es comparable a la leche de vaca, pero con gluten y lactosa, y están integrados con compuestos fitoquímicos prometedores que están vinculados con funciones que promueven la salud. En varios informes se evidencia que los alimentos y productos de soya poseen un grupo relativamente alto y diverso de compuestos fenólicos, incluidos ácidos fenólicos, flavonoides y no flavonoides. Su papel vital en nuestra dieta diaria como compuestos bioactivos ha sido ampliamente explorado, con evidencia creciente que revela su papel en la disminución de los riesgos de enfermedades crónicas, como enfermedades cardiovasculares, diabetes, disfunción inmunológica, problemas oculares relacionados con la edad y cánceres, que están todos asociados con los efectos antioxidantes de estos compuestos fenólicos [80]. Los compuestos bioactivos son moléculas que muestran potenciales terapéuticos con un impacto en el trastorno metabólico, la ingesta de energía, el estrés oxidativo y la reducción del estado proinflamatorio [81]. Los principales componentes bioactivos de la soja son proteínas o péptidos, saponinas, fitoesteroles, isoflavonas, inhibidores de la proteasa [82,83], tocoferoles y carotenoides [84]. Vong y Liu [46] informaron sobre los componentes biológicamente activos de la okara e incluyen acetilglucósidos (0.32 por ciento), saponinas (0.10 por ciento), ácido fítico (0.5 –1,2 por ciento), glucósidos de malonilo (19,7 por ciento), agliconas de isoflavonas (5,41 por ciento) e glucósidos de isoflavonas (10,3 por ciento). Investigaciones anteriores han revelado que la soja es rica en polifenoles, principalmente isoflavonas. Se considera que las isoflavonas de soja representan propiedades bioquímicas esenciales como parte de los compuestos de flavona. Su papel como un químico vegetal similar al estrógeno (fitoestrógenos) [85], los ha convertido en un tema de mucho interés y han sido objeto de vigilancia por parte de los investigadores, ya que están acreditados con importantes actividades contra los cánceres derivados de hormonas, los trastornos del síndrome de la menopausia, la osteoporosis. [86–88], colesterol en sangre, síndrome cardiovascular y función cognitiva [89]. Las isoflavonas son polifenoles bien conocidos con una estructura química similar a la de las flavonas. Tanto las isoflavonas como las flavonas son subclases de flavonoides, que se encuentran en los grupos polifenólicos más grandes [81,90–92]. El frijol de soya contiene hasta 12 categorías variadas de isoflavonas, que se pueden segregar en tres (3) grupos principales (es decir, gliciteína, genisteína y daidzeína), todos los cuales pueden adoptar cuatro formas variadas: -glucosidasa, agliconas, glucósidos de malonia y acetil-glucósidos, que constituyen los principales componentes fenólicos y se les atribuye la realización de muchas funciones que promueven la salud [86,89]. Se revisó un estudio reciente sobre la composición de la okara y los autores informaron que el contenido total de isoflavonas de la okara es de 355 mg/g (sobre la base del peso seco). La concentración de agliconas, glucósidos de malonilo, glucósidos de isoflavona y glucósidos de acetilo en el residuo resultó ser de 54,1, 196,8, 103,2 y 3,2 mg/g, respectivamente [89]. Como se mencionó anteriormente, la okara puede contener las mismas 12 isoflavonas, aunque las condiciones de procesamiento durante la producción de leche de soya pueden afectar el perfil original de isoflavonas [86]. Otro factor que puede afectar el perfil de isoflavonas en la okara son sus asociaciones con otros componentes de la matriz alimentaria, incluidas las interacciones no covalentes entre macronutrientes y polifenoles, principalmente proteínas [81,93,94]. Sin embargo, se sugiere que aproximadamente del 12 al 30 por ciento de las isoflavonas contenidas en la soya se retengan en los residuos durante el procesamiento de la leche de soya. El principal componente residual de las isoflavonas de soja son las agliconas (15,4 %), los glucósidos (28,9 %) y una pequeña fracción de acetilgenistina (0,89 %) [95]. -glucósidos y malonil-glucósidos son las formas básicas en la soja, que pueden transformarse en acetilglucósidos y agliconas durante el procesamiento debido al estrés térmico o la conversión enzimática [96]. El estudio de Izumi et al. [97], sobre la tasa de absorción de agliconas de isoflavonas de soja en humanos, fue revisado. Los autores informaron que la -glucosidasa puede hidrolizar enzimáticamente los glucósidos de isoflavona en sus formas de aglicona, lo que representa una mayor biodisponibilidad en humanos. Además, los expertos han demostrado que los microorganismos fermentativos seleccionados secretan -glucosidasa, por lo que la bioconversión de los glucósidos de isoflavona en los residuos de soja en agliconas a través de la fermentación brinda una oportunidad para agregar más valor [98].

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El efecto sobre la salud de las isoflavonas, incluidas las propiedades antiinflamatorias y anticancerígenas, las defensas cardiovasculares y las funciones inhibidoras de enzimas de las isoflavonas, están principalmente relacionados con su capacidad antioxidante, que es comparable o mejor que la de otros polifenoles [85,92]. Estos efectos sobre la salud también han demostrado ser útiles contra la diabetes mellitus tipo 1 y tipo 2, y han sido ampliamente probados en numerosos informes [56]. Un antioxidante se clasifica como un compuesto orgánico que, cuando está disponible en una pequeña concentración/cantidad en contraste con un sustrato oxidante, puede combatir significativamente la oxidación de ese sustrato [92]. Aunque el término define oficialmente compuestos que reaccionan con el oxígeno, también puede adherirse a compuestos que protegen y/o protegen contra los radicales libres (es decir, moléculas con electrones desapareados) que evitan que estos radicales dañen las células sanas [47]. La daidzeína y la genisteína son las isoflavonas de soja más potentes para la actividad antioxidante. Genistin se evidencia en numerosos informes para proteger contra el daño oxidativo del ADN producido por los radicales hidroxilo, como la capacidad de eliminación de aniones superóxido [56], así como la prevención de la oxidación de lipoproteínas de baja densidad [99]. La investigación sobre el impacto de diferentes condiciones de almacenamiento y tratamientos térmicos en la estabilidad de la okara reveló que la genistina era el glucósido residual más dominante (0.33 mg/g) junto con la daidzina (0.25 mg/ g), genistina (0.32 mg/g), genisteína (0.02 mg/g) y daidzeína (0.02 mg/g) de okara deshidratada en un alto -Estudio de cromatografía líquida de alto rendimiento [100]. Sin embargo, la explotación de residuos/subproductos de soja para la recuperación de compuestos bioactivos ha despertado mucho interés centrándose en la contribución a la producción de alimentos y la agricultura sostenible [101]. De hecho, estos subproductos de la soja suelen ser muy ricos en compuestos fenólicos, debido a su presencia en las semillas y cáscaras, que a menudo quedan retenidos en los residuos. Su tendencia y relativamente baja solubilidad en agua a asociarse con otros componentes pueden afectar estos subproductos con un rico contenido polifenólico. Se han informado numerosas aplicaciones potenciales de los compuestos fenólicos, como estabilizadores antioxidantes, saborizantes y colorantes alimentarios, así como ingredientes bioactivos para la salud. Se han sugerido varias técnicas no convencionales y convencionales para la separación de estos componentes de alto valor. La extracción para sólido-líquido convencional utiliza comúnmente mezclas hidroalcohólicas [102]. Además, muchos otros solventes, incluidos el acetonitrilo, la acetona, el acetato de etilo y el metanol, aún están bajo estudio intensivo en la extracción de polifenoles, debido a la solubilización relativamente fácil que presentan estos solventes y mezclas [103]. La extracción con fluidos alcalinos, ácidos y subcríticos o supercríticos son alternativas conocidas. Las tecnologías modernas, incluidos los campos eléctricos pulsados, la extracción asistida por microondas y la extracción asistida por ultrasonido, se han propuesto como medios para fomentar los rendimientos y superar algunos desafíos en la extracción de polifenoles. Los ejemplos de posibles dificultades incluyen la inestabilidad de los componentes y los residuos de solventes en el producto final, así como las limitaciones cinéticas en las extracciones de matriz celular [1].

La preparación de melaza de soja, es decir, un subproducto del concentrado de proteína de soja, es un material de partida común para la producción de isoflavonas. Al ser un extracto alcohólico conocido de copos de soja, está incrustado con isoflavonas en una forma ligeramente más concentrada. Sin embargo, muchos procesos patentados utilizan soja y harina de soja como material de partida durante la recuperación de isoflavonas de productos secundarios, como la okara, que requeriría menos recursos valiosos. La Tabla 2 presenta los componentes nutricionales generales de la okara [46]