Abstract:
RESUMEN: En este trabajo, se evaluó la fermentación colónica en un sistema in vitro de almidón
resistente tipo 3 (AR3) e inulina comúnmente utilizados como fibra dietética en la industria
alimentaria. El AR3 se obtuvo de almidón nativo de maíz con 70% amilosa (Hylon VII)
siguiendo un proceso hidrotérmico para la gelatinización y posterior retrogradación. Se
cuantificó la fracción de almidón resistente en el almidón nativo (AR2) y en el almidón
retrogradado (AR3), obteniendo un 9% y 29% de AR2 y AR3, respectivamente. Se realizó un
tratamiento enzimático del almidón retrogradado simulando su digestión en la zona oral,
estomacal e intestino delgado, controlando las condiciones propias de cada fase. Se
cuantificó nuevamente el almidón resistente, obteniendo un 56.8% de AR3. Por otro lado,
se implementó un sistema para realizar la fermentación in vitro que simuló el paso del
almidón por el colon, empleándose heces de tres personas saludables como inóculo; la
obtención de muestras se realizó mediante un protocolo y consentimiento informado
avalado por el comité de bioética con dictamen DIP/802-2020. En total se estudiaron 9
sistemas de fermentación, 3 de ellos como control negativo empleando únicamente las
muestras de heces. Se realizó una extracción de AGCC de las muestras tomadas a las 0, 4,
8, 12 y 24 h de la fermentación para cuantificarlos por CG-MS. Además, se llevó a cabo una
extracción de ADN total tanto de la materia fecal como de las muestras al término de la
fermentación in vitro de inulina y AR3. Se realizó una secuenciación de las 9 muestras a
través de las regiones V3-V4 del marcador ribosomal 16S en la plataforma Illumina y se
efectuó el análisis bioinformático a través de QIIME2, no encontrándose diferencia
estadística en diversidad alfa. En diversidad beta tampoco se encontró diferencia en
composición microbiana entre tratamientos, pero sí la hubo entre los taxones de los
donadores (p=0.004). Los taxones predominantes en muestras con inulina y AR3 fueron del
género Bifidobacterium y Escherichia-Shigella, mientras que algunos géneros de la familia
Lachnospiraceae y Ruminococcaceae se vieron disminuidos en las fermentaciones de ambas
fibras. Por otro lado, en promedio general de AGCC producidos, el acetato fue el mayor
ácido cuantificado en la fermentación con AR3 e inulina, mientras que el butirato no
incrementó, lo cual se relaciona con la composición microbiana.
ABSTRACT: In this work, colonic fermentation was evaluated in an in vitro system of resistant starch
type 3 (RS3) and inulin commonly used as dietary fiber in food industry. RS3 was obtained
from native corn starch 70% amylose (Hylon VII), following a hydrothermal process for
gelatinization and subsequent retrogradation. Resistant starch fraction was quantified in
native starch (RS2) and retrograded starch (RS3), obtaining 9% and 29% of RS2 and RS3,
respectively. An enzymatic treatment in retrograded starch was performed simulating its
digestion in the oral, stomach and small intestine zone, controlling the conditions of each
phase. Resistant starch was quantified again, obtaining 56.8% from RS3. On the other hand,
a system was implemented to perform an in vitro fermentation that simulated the passage
of starch through the colon, using feces from three healthy people as inoculum; samples
were obtained following of a protocol and informed consent endorsed by the bioethics
committee with code DIP/802-2020. A total of 6 fermentation systems were studied and
the same 3 stool samples were used as negative control. An extraction of SCFA was
performed from samples taken at 0, 4, 8, 12 and 24 h during fermentation and quantified
by GC-MS. In addition, total DNA extraction was carried out from feces and samples at the
end of in vitro fermentation of inulin and RS3. Sequencing of the 9 samples was carried out
through the V3-V4 regions of the 16S ribosomal marker on the Illumina platform and
bioinformatic analysis was performed through QIIME2, without obtaining statistical
differences in alpha diversity. In beta diverstity, no difference in microbial composition was
found between treatments, but there was a difference between donor taxa (p=0.004). The
predominant taxa in inulin and RS3 samples were Bifidobacterium and Escherichia-Shigella
genus, while some genera from Lachnospiraceae and Ruminococcaceae families were
decreased in both fiber fermentations. On the other side, in overall average of SCFA
produced, acetate was the highest acid quantified in RS3 and inulin, while butyrate didn’t
increase, which is related to the microbial composition.
Description:
Tesis (Maestría en Tecnología Avanzada). Instituto Politécnico Nacional, CICATA, Unidad Querétaro, 2021, 1 archivo PDF, (119 páginas). tesis.ipn.mx