Effect of alternative sweeteners on the bioavailability and bioactivity of anthocyanins and flavanones from a maqui-lemon-based beverage

Abstract

[SPA] Esta tesis doctoral se presenta bajo la modalidad de compendio de publicaciones. El objetivo de esta tesis doctoral se ha centrado en el estudio de la biodisponibilidad de los (poli)fenoles de una nueva bebida, elaborada como una mezcla de maqui (Aristotelia chilensis) y cítricos (base de limón), utilizando edulcorantes alternativos a la sacarosa (estevia y sucralosa), con el fin de determinar la posible influencia de los mismos tras la ingestión, por voluntario sanos. Tras determinar la biodisponibilidad se evaluaron las propiedades nociceptivas de las bebidas en modelos murinos preclínicos in vivo, como posible aplicación práctica de la misma. Para cumplir con el objetivo general, se llevaron a cabo varias tareas: Estudiar la biodisponibilidad de los compuestos fenólicos (principalmente antocianos y flavanonas), tras la ingesta en agudo de la nueva bebida, caracterizando sus metabolitos, en plasma sanguíneo periférico y orina, prestando especial atención a la influencia de los endulzantes en la absorción intestinal. Al mismo tiempo se estudiaron las concentraciones alcanzadas y tiempo (publicaciones 1, 2 y 3). La relación entre el endulzante utilizado con la biodisponibilidad de los compuestos fenólicos, tras la ingesta en crónico durante 60 días de la bebida, evaluando el perfil cuantitativo de bioactivos en orina y plasma (publicaciones 4 y 5). Los resultados alcanzados sugieren que los (poli)fenoles de la nueva bebida son biodisponibles y se metabolizan dando lugar a una amplia diversidad de derivados metabólicos, a la vez que se produce un efecto acumulativo, tras la ingesta prolongada de las bebidas. Los resultados obtenidos en estos estudios han servido de apoyo para proponer la estevia y la sucralosa como alternativas a la sacarosa, ya que, en algunos casos proporcionan una mayor biodisponibilidad de los compuestos estudiados, que esta última. Una vez establecida la biodisponibilidad y efecto acumulativo de los (poli)fenoles de las nuevas bebidas de maqui y cítricos, se estudió la capacidad del maqui para reducir el dolor, con el fin de incluirlo en nuevas formulaciones de alimentos y/o proponerlo como complemento a tratamientos con analgésicos comunes. (publicación 6). Tras obtener evidencia de las propiedades antinociceptivas de los polifenoles del maqui, se evaluó la capacidad analgésica de la combinación de maqui y cítricos, así como el efecto de la adición de diferentes endulzantes (estevia, sucralosa y sacarosa) (pendiente de publicación). En este trabajo, se observó un efecto sinérgico de la combinación de maqui y cítricos, aunque estas propiedades antinociceptivas se redujeron con la adición de todos los endulzantes. De este modo, las nuevas bebidas de maqui y cítricos muestran resultados prometedores en cuanto a la biodisponibilidad de sus compuestos bioactivos y sus propiedades antinociceptivas, situándola como una alternativa saludable a las tradicionales bebidas azucaradas. Sin embargo, se requieren más estudios para optimizar las bebidas con el fin de afrontar la disminución de la actividad antinociceptiva que se observa una vez que se añaden los endulzantes.

[ENG] This doctoral dissertation has been presented in the form of thesis by publication.The general aim of this Ph.D. Thesis was to evaluate the bioavailability of the (poly)phenolic profile of a newly developed beverage, mixture of maqui (Aristotelia chilensis) and citrus (mainly lemon-based) juices, using alternative sweeteners of sucrose (stevia and sucralose). Besides, the nociceptive properties upon a pre-clinical in vivo murine models was assessed. In order to accomplish with the general objective, several tasks were developed: (1) Study of the bioavailability of the phenolic compounds (mainly flavanones and anthocyanins) ingested, after an acute intake of the new designed beverage, by characterizing their metabolites, paying special attention to the influence of the sweeteners on the intestinal absorption, together with the concentrations achieved in peripheral blood plasma and urine (publications 1, 2, and 3). (2) The relationship between the sweetener added to the drinks and the bioavailability of phenolic compounds after a chronic intake over 60 days, by assessing their quantitative (poly)phenolic profile in urine and plasma (publications 4 and 5). Resorting these studies, it was suggested that phenolic compounds from the new beverage are bioavailable and resulted in a broad diversity of metabolic derivatives, which supposed an accumulative effect of bioactive (poly)phenols after the long-term intake of maqui-citrus beverages. These major outcomes retrieved from these studies helped us to propose stevia and sucralose as valuable alternatives to sucrose, which provide higher bioavailability than the latter, for the bioactive compounds present in the beverages developed. (3) Once the bioavailability of the bioactive compounds was established, the individual capacity of maqui berry (poly)phenols to reduce the pain was studied, in order to include these berries as an ingredient in new food formulations and/or to suggest it as a complement to common analgesic treatments (publication 6). (4) Once the anti-nociceptive properties of the maqui berry were evidenced, the new developed drink (mix of maqui and citrus juice) was assessed on the analgesic capacity, as well as the effect of the addition of different sweeteners (stevia, sucralose, and sucrose) (pending publication). Upon this work, a synergistic effect of the combination of maqui berry and citrus was observed, although these anti-nociceptive properties were reduced by the addition of sweeteners. In this way, the new maqui-citrus beverages showed promising results regarding the bioavailability of their bioactive compounds and the antinociceptive properties, which place the beverage as a healthy alternative to traditional sugary drinks. However, further studies are required to optimize the beverages in order to face the diminution of anti-nociceptive activity observed once the sweeteners are added.