Elisa Gutiérrez Navarro^1,2 y Georgina Sandoval¹

¹LIBBA, Unidad de Biotecnología Industrial, Centro de Investigación y asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco (CIATEJ)

²Doctorante en cotutela CUCEI (UdG)-CIATEJ

Los flavonoides, compuestos naturales que se encuentran en abundancia en las plantas (Figura 1), desempeñan un papel esencial tanto en la protección de las plantas como en su impacto beneficioso para la salud humana. En 1930, el científico y premio Nobel Szent-György identificó estos compuestos al aislar la citrina de la cáscara de los limones, demostrando su capacidad para regular la permeabilidad de los capilares y sus propiedades similares a la vitamina C. Actualmente existen procesos más modernos para su extracción [1].

Figura 1. Estructuras químicas de algunos flavonoides.

Estos metabolitos secundarios son responsables de otorgar algunos pigmentos como los amarillos en flores, frutas y hojas, y su importancia va más allá de lo estético, ya que desencadenan respuestas cruciales en el reino vegetal. Actúan como escudos naturales contra los perjudiciales rayos ultravioleta (UV), absorbiendo esta radiación y reduciendo sus efectos nocivos. Esta defensa solar es esencial para prevenir el daño celular en las plantas, un mecanismo vital para su supervivencia. Algunos de estos compuestos poseen propiedades antimicrobianas y antifúngicas que ayudan a las plantas a protegerse de infecciones por hongos y bacterias. Además, actúan como repelentes naturales, disuadiendo a los insectos y otros animales de consumir partes de la planta ricas en flavonoides [2].

La pigmentación amarilla que los flavonoides aportan a flores, frutas y hojas cumple una función vital al atraer a polinizadores como abejas y mariposas, esenciales para la reproducción de las plantas. Además, sirven como señales visuales para indicar la madurez de las frutas y otros órganos de la planta, invitando a la dispersión de semillas (figura 2).

Figura 2. Citrícos con alto contenido de naringina.

En condiciones de estrés ambiental, como sequías, altas temperaturas y suelos salinos, los flavonoides son aliados confiables al actuar como antioxidantes dentro de las células vegetales, protegiéndolas del estrés oxidativo. Esta capacidad de adaptación contribuye a la supervivencia de las plantas en entornos hostiles [3].

Los flavonoides no solo protegen a las plantas, sino que también ofrecen notables beneficios para la salud humana, anteriormente se les conocía como “vitamina P” [4] y cada vez se corroboran más sus beneficios, lo que ha llevado a su popularidad como suplementos dietéticos. Sus propiedades antioxidantes ayudan a combatir el estrés oxidativo en el cuerpo, protegiendo células y tejidos contra el envejecimiento y enfermedades relacionadas con radicales libres, algunos flavonoides poseen propiedades antiinflamatorias, lo que puede contribuir a reducir la inflamación crónica asociada con enfermedades cardíacas, diabetes y trastornos neurodegenerativos [5].

En la búsqueda constante de opciones para mejorar la salud y el bienestar, los flavonoides se han convertido en un tema candente en el mundo de la nutrición y la suplementación. Como se mencionó anteriormente, estos compuestos naturales ofrecen una serie de beneficios para la salud humana, y esta versatilidad los ha catapultado a la categoría de suplementos dietéticos populares [6].

Algunos de los flavonoides y compuestos fenólicos relacionados más comunes y ampliamente utilizados como suplementos incluyen la quercetina, el resveratrol y la epicatequina, entre otros. Estos flavonoides se encuentran en una variedad de fuentes naturales, como frutas, verduras, té y vino tinto, pero su concentración puede variar significativamente según la fuente [7].

La quercetina, por ejemplo, es conocida por sus propiedades antioxidantes y antiinflamatorias, y se ha estudiado en relación con la mejora de la salud cardiovascular, la reducción de la inflamación y el fortalecimiento del sistema inmunológico. Se ha utilizado como suplemento para ayudar a aliviar los síntomas de alergias y mejorar la resistencia durante el ejercicio físico intenso [8].

El sistema inmunológico también recibe un impulso gracias a los flavonoides, fortaleciendo las defensas del cuerpo contra infecciones y enfermedades. Además, se ha sugerido que estos compuestos tienen efectos positivos en la salud cerebral, mejorando la memoria y reduciendo el riesgo de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer [4,9].

La incorporación de flavonoides en la dieta diaria o como suplementos puede ser especialmente beneficiosa para aquellos que deseen aprovechar al máximo sus propiedades. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la baja solubilidad de los flavonoides puede limitar su absorción en el organismo humano, lo que ha llevado a la necesidad de abordar algunos desafíos en la formulación de suplementos para maximizar su eficacia [7].

La funcionalización enzimática de flavonoides es un proceso fascinante que implica la transformación química de estos compuestos mediante el uso de enzimas específicas. Las enzimas son herramientas intrincadas que permiten llevar a cabo reacciones químicas específicas en los seres vivos. Cuando se trata de funcionalizar flavonoides, estas enzimas son las responsables de llevar a cabo esta transformación [10].

La funcionalización de flavonoides se lleva a cabo en diversos laboratorios con el objetivo de aprovechar al máximo sus propiedades beneficiosas para la salud humana. En este proceso, la biotecnología desempeña un papel fundamental. Por ejemplo, en CIATEJ, se realizan actividades de este tipo utilizando enzimas como las peroxidasas y glicosiltransferasas, en un esfuerzo por mejorar su biodisponibilidad y por ampliar sus beneficios para la salud [4]; y sus aplicaciones en la industria alimentaria, por ejemplo en películas comestibles antioxidantes [11].

La funcionalización enzimática permite transformar la estructura molecular de los flavonoides de manera controlada. Esto no solo aumenta su solubilidad en agua, lo que facilita su absorción en el cuerpo humano, sino que también puede potenciar propiedades específicas de estos compuestos. Por ejemplo, mediante la funcionalización enzimática, se pueden modificar los flavonoides para mejorar sus efectos antioxidantes o antiinflamatorios, lo que abre un amplio abanico de aplicaciones terapéuticas y funcionales.

De esta froma, la biotecnología no solo amplía la utilidad de los flavonoides, sino que también los convierte en herramientas más efectivas para promover la salud humana. A través de la funcionalización enzimática, estos compuestos naturales se transforman en aliados aún más poderosos en la lucha contra el envejecimiento, las enfermedades relacionadas con radicales libres, las afecciones cardiovasculares y muchas otras condiciones de salud. Su potencial como suplementos dietéticos y componentes terapéuticos se ve reforzado por la biotecnología, que continúa desempeñando un papel crucial en la optimización de la salud humana.

Referencias:

[1] Padilla de la Rosa JD, Ruiz-Palomino P, Arriola-Guevara E, García-Fajardo J, Sandoval G, Guatemala-Morales GM. “A Green Process for the Extraction and Purification of Hesperidin from Mexican Lime Peel (Citrus aurantifolia Swingle) that is Extendible to the Citrus Genus”. Processes 2018, 6, 266. https://doi.org/10.3390/pr6120266

[2] Jucá MM et al., "Flavonoids: biological activities and therapeutic potential," Natural Product Research, 34,5:692-705, 2020, doi: 10.1080/14786419.2018.1493588.

[3] Panche AN, t al. "Flavonoids: an overview" J Nutr Sci. 5, p. e47, 2016.

[4] González-Alfonso JL, Míguez N, Padilla JD, Leemans L, Poveda A, Jiménez-Barbero J, Ballesteros AO, Sandoval G, Plou FJ. “Optimization of Regioselective α-Glucosylation of Hesperetin Catalyzed by Cyclodextrin Glucanotransferase”. Molecules 2018, 23, 2885. https://doi.org/10.3390/molecules23112885

[5] Maleki SJ, Crespo JF, and Cabanillas B. "Anti-inflammatory effects of flavonoids," Food Chem, 299:125124, 2019, doi: 10.1016/j.foodchem.2019.125124.

[6] Barreca D, Mandalari G, Calderaro A, Smeriglio A, Trombetta D, Felice MR, and  Gattuso G, "Citrus Flavones: An Update on Sources, Biological Functions, and Health Promoting Properties," Plants (Basel), 9(3):1-23, 2020, doi: 10.3390/plants9030288.

[7] Solnier J, Chang C, and Pizzorno J, "Consideration for Flavonoid-Containing Dietary Supplements to Tackle Deficiency and Optimize Health," Int J Mol Sci, 24,10, 2023, doi: 10.3390/ijms24108663.

[8] Li Y et al., "Quercetin, inflammation and immunity," Nutrients, 8(3):167, 2016.

[9] Choi GY et al. "Naringin enhances long-term potentiation and recovers learning and memory deficits of amyloid-beta induced Alzheimer’s disease-like behavioral rat model," Neurotoxicology, 95:35-45, 2023, doi: 10.1016/j.neuro.2022.12.007.

[10] Sakao K and Hou DX, "Effects and Mechanisms of Acylated Flavonoid on Cancer Chemopreventive Activity," Curr Pharma Reports, 6(5):286-305, 2020, doi: 10.1007/s40495-020-00233-6.

[11] Torres E, Marín V, Aburto J. Beltrán HI, Shirai K, Villanueva S, and Sandoval G. “Enzymatic modification of chitosan with quercetin and its application as antioxidant edible films”. Appl Biochem Microbiol 48, 151-158, 2012. https://doi.org/10.1134/S0003683812020123