El interés del xanthohumol como molécula saludable

El xanthohumol (XN) es un compuesto formado por una chalcona prenilada estructuralmente simple y que se encuentra en el Humulus lupulus, también conocido como lúpulo, donde es el principal prenilflavonoide de las inflorescencias femeninas [1]. Además de los prenilflavonoides, flavonoides y compuestos fenólicos, otros de los componentes más destacados del lúpulo son los aceites volátiles (monoterpenos y sesquiterpenos) y los ácidos de sabor amargo (alpha ácidos y beta ácidos). Los flavonoides del lúpulo más importantes son el xanthohumol y los prenilflavonoides relacionados como el isoxanthohumol (IXN), el desmetilxanthohumol (DMX), la 6-prenilnaringenina (6-PN), la 8-prenilnaringenina (8-PN) y la 6-geranilnaringenina (6- GN) [2]. En diferentes estudios, los flavonoides y prenilflavonoides han presentado actividad antioxidante, antibacteriana, cardioprotectora, antiinflamatoria y neuroprotectora, quimiopreventiva, entre otras [3].

El empleo del lúpulo en alimentación hace que el XN aparezca en la composición de bebidas como tés, aguas, kombuchas o cerveza. También es común su uso como complemento nutricional en cápsulas, pastillas o bebidas energéticas. Actualmente, la principal ingesta de XN en el ser humano es debido al consumo de cerveza. El XN se isomeriza durante el proceso de elaboración de la cerveza y se convierte en IXN, por ello se encuentra mayor concentración de su isómero en la bebida.

Como se ha indicado anteriormente, los polifenoles del lúpulo presentan efectos beneficiosos frente a diferentes enfermedades crónicas, como el insomnio, la sensibilidad a la insulina y la diabetes tipo II, la menopausia y enfermedades debido al estilo de vida como la obesidad, así como el síndrome metabólico, la esclerosis arterial y el cáncer [4-14]. Entre el gran potencial del XN frente a diferentes enfermedades, numerosos estudios lo señalan como un nuevo agente anticancerígeno debido a su capacidad de prevención del cáncer en todas las etapas del desarrollo de este [15]. Además, destacarán sus propiedades antimicrobianas, que permitieron, ya a finales del siglo XVIII, antes de la refrigeración y la pasteurización, el envío de cerveza en barco a las Indias Orientales mediante modificaciones en las formulaciones, incrementando el contenido de lúpulo. Este también tiene propiedades antiinflamatorias, siendo capaz de influir en la actividad del IKK, ya sea mediante la inhibición de su activación, inducida por el TNF, o mediante la supresión de la translocación nuclear del NF-B por interacción directa con los residuos de cisteína del IKK [15].

Varios estudios in vitro mostraron que el XN puede inducir la apoptosis mediante la disminución de la Bcl-2 e incluso puede inhibir el crecimiento de varios tipos de cáncer como el de ovario, colon, próstata, hepático, pulmonar, leucemia y mama [16-19].   

Otro mecanismo propuesto de apoptosis desencadenada por el XN es la inducción de especies reactivas de oxígeno (ROS), estudiada por Zhang y su equipo [20], quienes descubrieron que el XN inhibe la fosforilación oxidativa mitocondrial, causando consecuentemente la generación de ROS y, por lo tanto, induciendo la apoptosis de las células cancerosas. A pesar de que el XN presenta una mayor capacidad anticancerígena que su isómero, el IXN presenta mayores efectos antimutagénicos y antiangiogénicos, incluso presenta una actividad estrogénica limitada [21, 22]. El metabolismo del XN no termina con el IXN, ya que al activarse la microflora intestinal o las enzimas del citocromo P450 se produce uno de los fitoestrógenos más potentes, la 8-PN. Ensayos clínicos han demostrado que el 8-PN representa un nuevo y prometedor agente terapéutico para el tratamiento de los síntomas menopáusicos y postmenopáusicos [23]. Otra de las propiedades más destacadas del XN es la capacidad antioxidante. Para cuantificar las características antioxidantes del lúpulo y los productos del lúpulo, el método basado en la reacción del radical DPPH estable resultó ser el más adecuado [24]. Se han realizado numerosos estudios [24-26] en los que se ha evaluado la capacidad antioxidante del XN e IXN, dando todos ellos buenos resultados. Esta propiedad junto con las citadas anteriormente, hacen que sean compuestos considerados como interesantes y potenciales ingredientes en la alimentación del futuro.

Extracción del lúpulo

Principalmente, el lúpulo es procesado para la extracción de compuestos que confieran aroma y amargura a la cerveza y, para hacer más controlable la adicción de estas propiedades, se utilizan extractos de lúpulo. Actualmente, debido a todos los beneficios que se conocen por parte de los compuestos que contiene el lúpulo, la utilización de extractos del lúpulo no se usa únicamente para la industria cervecera, sino también en la producción de nuevos ingredientes con potencial para la industria nutracéutica [3]. Existen diferentes tipos de extracciones del lúpulo y, dependiendo de las tecnologías y condiciones de extracción, pueden obtenerse diferencias en el producto final [27]. Un ejemplo de este tipo de métodos son las tecnologías de extracción que usan disolventes acuosos y orgánicos. Kowalczyk y su equipo [28] determinaron que el contenido fenólico total y la actividad antioxidante de los extractos hidroalcohólicos eran más elevados que los de los extractos acuosos. Por tanto, se realizó la extracción acuosa y la filtración de la suspensión a una temperatura de 50 °C o superior para obtener un extracto de lúpulo enriquecido en polifenoles con diversas propiedades biológicas [29]. Entre las técnicas de extracción de polifenoles como el XN, existen métodos tradicionales combinados con ayuda de tecnologías intensificadas como la extracción de disolventes asistida por microondas [30] o la extracción presurizada [31, 32]. Esta última se desarrolla debido a la problemática ambiental y toxicológica que conlleva el uso de disolventes orgánicos, que hace que sea necesario la búsqueda de alternativas más ecológicas conocidas como procesos verdes [3]. A pesar de que en la industria cervecera los procesos se mantienen inalterados, estas técnicas emergentes pueden ser empleadas para otro tipo de aspectos o finalidad [33]. Concretamente, destaca el uso de las estrategias de presión de dióxido de carbono. La extracción a presión con disolvente que se señalaba antes ofrece grandes ventajas y por eso es muy utilizada en la extracción del XN e IXN.

Entre los diferentes autores que trabajan con esta técnica destacan Brownell y su equipo [34], que utilizaron cloruro de metileno/metanol (1:1) (10 MPa, 80 °C) para aislar una mezcla de flavonoides prenilados, etc., útiles para mejorar la salud de las articulaciones e inhibir la degradación del cartílago, y Gil-Ramírez [32] y su equipo, que propusieron una secuencia de disolventes presurizados de polaridad creciente, usando hexano seguido de etanol, que proporciona los mayores rendimientos de IXN y agua. Este último grupo ha utilizado disolventes más ecológicos [32] mediante los que propone la extracción de lúpulo con agua caliente a presión a 150 °C para extraer selectivamente el XN y la transformación simultánea en IXN en un solo paso. En el agua subcrítica la selectividad hacia IXN era más alta que en otros disolventes; un efecto probablemente debido a la isomerización mejorada de XN en IXN a altas temperaturas y presiones, pero no debido al cambio de polaridad que se produce en este solvente. Otros grupos de investigación como Ciriminna y su equipo [35] desarrollaron un método de elaboración de cerveza asistido por cavitación hidrodinámica, para retener o generar mayores cantidades de varios prenilflavonoides: el XN, DMX y 6-GN. Esta técnica permitió aumentar el rendimiento de la extracción del lúpulo. Por último, mediante la técnica de dos pasos con CO₂ supercrítico se consigue la extracción de XN. Para la obtención de este debe de haber una primera etapa con unas condiciones de 28–30 MPa y 50 °C, mediante las cuales se consigue un extracto de aceites esenciales y ácidos del lúpulo. Lo restante será un buen punto de partida de obtención de XN operando entre 85–90 MPa y 75–90 °C [36].

Debido a las bajas concentraciones de estos compuestos en el lúpulo, en ocasiones es necesaria la purificación de los extractos. La fracción fenólica de los extractos suele fraccionarse y purificarse en resinas macroporosas. Buxiang y su equipo [37] prepararon una esencia de lúpulo que contenía más del 90% de XN y un pequeño contenido de IXN, utilizando un extracción acuosa etanólica o metanólica, seguido de una concentración, adsorción en resinas macroporosas, elución y secado. Pero para la obtención de dichos elementos purificados se pueden emplear resinas convencionales o polímeros de impresión molecular (MIPs). La impresión molecular es una metodología simple para la preparación de receptores sintéticos, que combinan una gran afinidad y especificidad hacia un analito de interés, con la robustez y los bajos costes de preparación de estos [38].

Los polímeros de impresión molecular se sintetizan mediante la copolimerización de un monómero o monómeros funcionales y un entrecruzador o entrecruzadores en presencia de una molécula plantilla [39-45]. Después de la polimerización, se lleva a cabo la eliminación de la molécula plantilla y aparecerán, en el polímero, sitios de unión que son complementarios en tamaño y forma a la molécula plantilla que es, a su vez, el analito de interés que se pretende adsorber, determinar o purificar, posteriormente, en las muestras con las que se trabaje [39, 40, 42, 43, 46, 47].

A pesar de que durante muchos años el xanthohumol e isoxanthohumol ha estado presente en la alimentación del ser humano únicamente a través de la cerveza, el descubrimiento de las beneficiosas propiedades que presentan estas moléculas, ha incrementado en gran medida el interés en esta planta, lo que ha hecho que se desarrolle más ampliamente el uso de estos compuestos en otros productos de alimentación, en la medida en la que también se han desarrollado métodos de extracción y purificación de compuestos del lúpulo más efectivos y novedosos.

No fue hasta el siglo XII que la industria cervecera incorporó el lúpulo entre sus ingredientes, siendo ahora prácticamente ubicuo en todas las formulaciones. Es hoy en día, casi mil años después, cuando posiblemente este ingrediente dé un nuevo salto hacia otros productos alimenticios, en parte gracias a las propiedades saludables del xanthohumol. Como muestra del interés existente en estos desarrollos, Hijos de Rivera, S.A.U., actualmente lidera un proyecto de investigación, subvencionado por el CDTi (IDI-20180987) en colaboración con Anfaco-Cecopesca, las Universidades de Coruña y Vigo y la empresa de biotecnología Glecex, en el que se trabaja en el desarrollo de cervezas sin alcohol con beneficios funcionales.

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