Estudio de la composición de xantofilas esterificadas y naturaleza de la esterificación en frutos carotenogénicos

Resumen

Los carotenoides son una amplia familia de pigmentos, de naturaleza tetraterpenoide, responsables del color amarillo, naranja y rojo de frutos, vegetales y flores, además de desempeñar numerosas funciones vitales en la planta. De manera simplificada se pueden clasificar en carotenos y xantofilas. Los primeros son hidrocarburos, mientras que los segundos poseen funciones oxigenadas (grupos hidroxilo, epóxido y carbonilo). Durante la maduración de los frutos carotenogénicos, se produce la biosíntesis y acumulación de carotenoides en los cromoplastos (Camara et al., 1995; Hornero-Méndez, 2000; Mínguez-Mosquera y Hornero-Méndez, 1994a), estando esta última facilitada por el proceso esterificación de las xantofilas con ácidos grasos (Goodwin, 1957; Mínguez-Mosquera y Hornerno-Méndez, 1994b; Biswall, 1995); . A pesar de que la forma esterificada se corresponde con el estado nativo más abundante en la que se encuentran las xantofilas en los frutos, su presencia ha sido con frecuencia obviada, e incluso ignorada, en multitud de investigaciones. El trabajo desarrollado en la presente Tesis Doctoral se ha centrado, por un lado, en la síntesis de un gran número de xantofilas esterificadas con ácidos grasos saturados e insaturados. En primer lugar ha sido necesario optimizar los parámetros de control de la reacción de esterificación, al objeto de obtener rendimientos adecuados de formación de estos pigmentos, los cuales han dependido en gran medida de la naturaleza de la xantofila y de los ácidos grasos involucrados. Posteriormente, la amplia colección de xantofilas esterificadas preparadas en el laboratorio ha sido caracterizada en relación a su comportamiento cromatográfico en sistemas de fase reversa del tipo C18 y C30. Los resultados obtenidos han permitido establecer pautas de elución de las xantofilas esterificadas dependientes del grado de esterificación, del tamaño de los ácidos grasos y de la presencia de insaturaciones en los mismos. Simultáneamente se ha llevado a cabo la caracterización espectroscópica (espectroscopía de masas) mediante la técnica combinada HPLC-DAD-MS(APCI+), lo cual ha permitido determinar patrones de fragmentación característicos que suministran información no sólo de la naturaleza de la esterificación, sino también de la posición de los grupos acilo en aquellas moléculas de xantofilas que tengan un carácter asimétrico. Cabe destacar la determinación estructural de las formas regioisoméricas de algunas xantofilas esterificadas (luteína y capsanteno). Los resultados y conocimientos obtenidos del estudio de caracterización de las xantofilas esterificadas obtenidas por síntesis dirigida, junto con el uso de la técnica HPLC-DAD-MS(APCI+), han permitido en una segunda etapa, la identificación exhaustiva del perfil carotenoide (especialmente de las xantofilas esterificadas) en frutos carotenogénicos poco estudiados hasta la fecha: zarzaparrilla, madroño y manzanas. Los resultados corroboran estudios previos que apuntan a la alta selectividad de las enzimas responsables de la esterificación in vivo (XAT), al tiempo que apoyan la importancia del proceso de esterificación como mecanismo necesario para la acumulación de las xantofilas en los cromoplastos. Bibliografía: Biswall, B. Carotenoid catabolism during leaf senescence and its control by light: J. Photochem. Photobiol. B 30 (1995) 3. Camara, B., Hugueney, P., Bouvier, F., Kuntz, M. y Monéger, R. Biochemistry and molecular biology of chromoplast development. Int Rev Cytol. 163 (1995) 175-247. Goodwin, T.W. Studies in carotenogenesis. 24. The changes in carotenoid and chlorophyll pigments in the leaves of deciduous trees during autumn necrosis. Biochem. J. 68 (1957) 503-511. Hornero-Méndez, D. y Mínguez-Mosquera, M. I. Xanthophyll esterification accompanying carotenoid overaccumulation in chromoplast of Capsicum annum ripening fruits is a constitutive process and useful for ripeness index. J. Agric. Chem. 48 (2000) 1617-1622. Mínguez-Mosquera, M.I. y Hornero-Méndez, D. Changes in carotenoid esterification during the fruit ripening of Capsicum annuum cv Bola. J. Agric. Food Chem. 42 (1994b) 640-644. Mínguez-Mosquera, M.I. y Hornero-Méndez, D. Formation and transformation of pigments during the fruit ripening of Capsicum annuum cv Bola and Agridulce. J. Agric. Food Chem. 42 (1994a) 38-44.