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1 Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, Caro Galeano. Principios de Nutrición-Riboflavina (Vitamina B2)

PRINCIPIOS DE NUTRICÓN RIBOFLAVINA (VITAMINA B2) Daniel Caro Galeano Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid

riboflavina, aunque varios derivados sintéticos

Resumen-I. LaESTRUCTURA riboflavina, conocida también como la vitamina B2, es una vitamina hidrosoluble, lo cual muestra alguna actividad (Horwitt). significa que no se almacena en el cuerpo. Es importante para el crecimiento, desarrollo y La funcionamiento riboflavina es pigmento amarillo de lasuncélulas del organismo. Esta vitamina es sintetizada por las verduras, hongos y Y II.ABSORCIÓN, TRANSPORTE fluorescente formado de ribosa e isoaloxazina. El algunas bacterias; se destruye con la luz solar (rayos ultravioletas).

EXCRECIÓN pigmento 7,8-dimetil-10-(1’-D-ribitil) isoaloxazina, Palabras clavesRiboflavina, energia, animales, FAD, absorción, deficiencia. antiguamente conocido como vitamina B2 vitamina La riboflacina y el FMN son absorción en la G o lactoflavina, debe denominarse riboflavina. Su porción superior del conducto gastrointestinal por empleo en frases como “actividad de riboflavina” y un mecanismo especializado de trasporte activo “deficiencia de riboflavina” representa el uso que que es saturable. El grado de absorción de la se prefiere. riboflavina lo aumenta la presencia de alimento en la luz del conducto gastrointestinal. El límite superior de riboflavina en los humanos es de alrededor de 25 mg. En el trasporte de riboflavina en el suero participan varias proteínas de unión. En el suero y el huevo de gallina está presente una proteína de unión; en aves que carecen de esta proteína. La riboflavina se pierde en la orina y los huevos de hacen deficientes en riboflavina (Rivlin).

La riboflavina se sintetizo en 1935. Es termolábil, pero es destruida rápidamente por la luz. La riboflavina, 5-fosfato de riboflavina (también llamado mononucleótido de flavina o FMN y el dinucleótido de adenina y flavina (FAD) son las únicas sustancias naturales con actividad de

Otras proteínas de unión específicas se han identificado en diferentes tejidos de varias especies. La riboflavina libre, así como pequeñas cantidades de sus derivados coenzimaticos aparecen en la orina. En la bilis y el sudor también se encuentran pequeñas cantidades de riboflavina.

II. FUNCIONES La riboflavina funciona en las coenzimas, FAD y FMN, que se encuentran en un gran número de sistemas enzimáticos. La interconversiones de estas formas biológicamente activas se representan como sigue.

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Riboflavina + ATP flavocinasa FMN+ADP →

FMN+ATP FAD pirofosforilasa FAD+ pirofosfato → El FMN y el FAD están presentes en la mayoría, si no es que, en la totalidad, de las células animales y máticos de flavoproteína en forma de oxidasa (deshidrogenasa aerobia) y deshidrogenasa anaerobia. El metabolismo de la riboflavina es afectado por el sistema endocrino. Las hormonas tiroides y la hormona andrenocorticotrópica incrementa la conversión de riboflavina en sus derivados coenzimaticos (Rivlin). Tanto el FAD como el FMN están muy relacionados en varias reacciones con las coenzimas de niacina, la coenzima I (NAD) y la coenzima II (NADP).

III.SIGNOS DE DEFICIENCIA El principal efecto general, como en el mayor caso de la mayor parte de las deficiencias de vitaminas hidrosolubles, es el crecimiento reducido en los animales jóvenes. Varias lesiones patológicas acompañan a una deficiencia la conjuntivitis y la opacidad y la vascularización de la córnea; asimismo, puede presentarse lesiones de la piel y perdida de pelo relacionada con la incapacidad de regeneración de los folículos pilosos. La opacidad de la córnea (cataratas) relacionada con la deficiencia de riboflavina se presenta solo dietas altas de galactosa. Los seres humanos con cataratas tienes una mayor frecuencia de deficiencia

bioquímica de riboflavina y de tolerancia anormal a la galactosa (Bhat y Gopalan). La causa bioquímica precisa de la formación de cataratas en animales alimentados con dietas deficientes en riboflavina y dietas ricas en galactosa todavía no se conoce. El metabolismo de la galactosa al parecer no es afectado por la deficiencia de riboflavina. En perros con deficiencia de esta vitamina, los informes señalan infiltración de lípidos en el hígado y opacidad en la córnea.

Asimismo, algunos informes indican que los cambios en la córnea son característicos en la deficiencia de riboflavina de cerdos; además en cerdos con deficiencia algunos informes señalan hemorragias de las adrenas, lesión renal anorexia, vómito y nacimiento de cerdos débiles y muertos. La enzima dependiente de la flavina glutationreductasa eritrocitica (EGR) es ampliamente aceptada como indicador del estado de la riboflavina (Sauberlich). Los cerdos deficientes en riboflavina tienes un coeficiente de actividad de la EGR alto y producen cerditos muertos y débiles (Frank et al). Un signo especifico de la deficiencia en aves de corral es la parálisis del tendón desviado, que resulta de cambios degenerativos en las vainas de mielina de fibras nerviosas, glutationperoxidasa hepática (Brandy et al), La función de la riboflavina en el metabolismo de la vitamina E-Se- (el Se es un constituyente de la glutationperoxidasa) en animales y seres humanos no está bien definida. En los rumiantes maduros, la microflora del rumen sintetiza suficientes riboflavina y potras vitaminas hidrosolubles para eliminar una necesidad dietética

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en la mayoría de las condiciones. Sin embargo, los animales jóvenes prerrumiantes (crías de ovejas y de vacas) tienen un requerimiento dietético en una etapa temprana de su vida, y es posible inducir signos de deficiencia con dieta lácteas sintéticas. En terneros y corderos, las dietas bajas riboflavina producen lesiones en las comisuras de la boca y en los labios, anorexia, pérdida de pelo y diarrea. El tipo de dieta suministrada a los rumiantes inmaduros parecen ser un factor que controla el crecimiento de las poblaciones microbianas del rumen que sintetiza riboflavina.

IV. METABOLISMO

Los informes señalan que, en los monos, los ratones, los gatos, los caballos y otras especies también se presentan la deficiencia de riboflavina; los síntomas son semejantes de una a varias maneras a los descritos en el caso de otros animales, Asimismo, algunos informes indican que la deficiencia de riboflavina causa supresión moderada de la producción de anticuerpos en los cerdos (Harmon et al). En los seres humanos, la deficiencia de riboflavina causa lesiones en los labios y la boca (estomatitis angular, insomnio, irritabilidad, dermatitis escrotal, conjuntivitis y quemaduras de los ojos). En la activación de vitamina B2 hay pruebas de la necesidad de sistemas de oxirreductasa dependientes de la riboflavina. En la deficiencia de riboflavina hay una deficiencia en los sistemas enzimáticos de piridoxina. Las dos anteriores son sólo dos entre dos de las varias interacciones que se sabe existen entre pares de vitamina B.

La riboflavina es absorbida rápidamente por fosforilación por las células de la mucosa intestinal y es utilizada de manera directa por las células del cuerpo. Las necesidades del mantenimiento dependen de modo principal de la excreción y no de la descomposición. La composición de la dieta y la temperatura ambiental las necesidades. Las dietas altas en grasa o las dietas bajas en proteínas tienden a aumentar los requerimientos, y los informes dan a conocer que en cerdos en crecimiento las altas temperaturas ambientales los requerimientos.

V. TOXICIDAD La toxicidad de la riboflavina es extremadamente improbable a causa de su rápida pérdida en la orina. Las dietas altas en proteína podrían ser toxica en la deficiencia de riboflavina. Esto podría estar relacionada con la reducción de la actividad de la D-aminoácido oxidasa renal que se observa en la deficiencia de riboflavina

VI. ANÁLOGOS Y ANTAGONISTAS

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Algunos análogos muestran actividad de riboflavina. Unas largas listas de derivados de la isoaloxazina no tienen actividad, Asimismo, se ha demostrado que varios análogos de la riboflavina son inhibidores de ésta. Dichos análogos incluyen isorriboflavina (5,6-dimetil-9-D-1’ribitilsoaloxazina), dinitrofenazina, galactoflavina y D-araboflavina. Muchos antagonistas de la riboflavina inhiben el crecimiento de tumores o de bacterias patógenas, o de ambos a la vez, y en este caso son de gran utilidad médica. La clorpromazina, derivado de la fenotiazina con similitudes estructurales con la riboflavina, inhiben la conversión de la riboflavina en FAD. El ácido bórico aumenta la excreción urinaria de la riboflavina y con ello incrementa los requerimientos de la misma (Rivlin).

VII. EVALUACIÓN DE LA CINÉTICA DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN MICROBIOLÓGICA DE LA RIBOFLAVINA (VITAMINA B2) POR MEDIO DE LA ACCIÓN METABÓLICA DE LA CANDIDA UTILIS En el presente trabajo de investigación se evaluó la cinética del proceso de producción microbiológica de la riboflavina (vitamina B2), por medio de la acción metabólica de la Candida utilis. Dicho trabajo se llevó acabo en tres etapas: Investigación bibliográfica, investigación de campo y parte experimental. En la primera etapa se recopiló toda la información necesaria para definir los fundamentos de la cinética de crecimiento microbiano, características físicoquímicas de la riboflavina, microorganismos productores, métodos de producción y condiciones de crecimiento, así como la importancia y funciones fisiológicas de la vitamina B2. En la segunda etapa se realizó un muestreo puntual dirigido a la

obtención de cáscara de piña, la cual fue procesada para ser utilizada como medio de producción y cultivo. Dicho muestreo se realizó en el mercado central de zacatecoluca. En la parte experimental se utilizó la modalidad de cultivo por lotes, usando como microorganismo productor la Candida utilis y como medio de fermentación o producción jugo de cáscara de piña. Se realizaron tres ensayos, variando la composición del medio de producción en cada uno (adición de sustratos) con el objetivo de evaluar el efecto de los aditivos en el proceso. Las variables a evaluar fueron: Crecimiento microbiano, consumo de nutrientes, formación de productos, rendimiento de producto y biomasa sobre sustrato. Para evaluar las variables antes mencionadas, se hizo uso de técnicas 42 analíticas químicas, gravimétricas y espectrofotométricas. La mayor producción de biomasa se obtuvo a las 130.36 horas del ensayo 1 (sin aditivos), con una producción de 1.946 g/L equivalente a un aumento porcentual de biomasa de 96.81%. La eficacia de conversión de sustrato en biomasa se optimizó adicionando sulfato de amonio (5.0 g/L) y fosfato trisódico (0.2 g/L) al medio de producción (ensayo 3), de esta forma tenemos que a las 108.23 horas del proceso se obtuvo un máximo de 367.50g de biomasa generada por cada gramo de sustrato consumido.

La Candida utilis produce riboflavina como producto de su metabolismo durante las primeras horas del proceso, siendo los máximos valores observados de 1.9458 mg/L a las 33.31 horas, 2.2206 mg/L a las 14.29 horas y 2.0271 mg/L a las 11.99 horas para los ensayos 1, 2 y 3

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respectivamente. Según lo observado, la mayor producción de riboflavina se obtuvo al adicionar sacarosa (1.0%) al medio de producción (ensayo 2). Los resultados obtenidos durante el proceso fermentativo, revelaron un bajo rendimiento en la producción de riboflavina, las concentraciones obtenidas no fueron lo suficientemente significativas como para considerar aplicaciones prácticas de este proceso, por lo que es recomendable el estudio y evaluación de otras técnicas de producción. El estudio se llevó a cabo en el laboratorio de microbiología de la facultad de Química y Farmacia de la Universidad de El Salvador y se realizó a partir de las diferentes etapas de un proceso fermentativo de siete días de duración.

VIII. TECNOLOGÍA DE ENCAPSULACIÓN Y SU APLICACIÓN EN CIENCIAS VETERINARIAS La microencapsulación es una tecnología de recubrimiento utilizada para encapsular variados materiales activos, en diferentes estados físicos como sólidos, líquidos o gaseosos, que se introducen en una matriz de naturaleza polimérica formando macropartículas (Gibbs et al., 1999; Desai y Park, 2005), de tamaños variables de nm a pocos mm (Fang y Bhandari, 2010). Por tanto, una micropartícula posee una estructura compuesta por dos elementos; el material encapsulado (núcleo activoo fase interna) y el agente encapsulaste (material paredo muralla), el cual también puede estar constituido por uno o más polímeros. La aplicación de esta técnica, representa una potencial herramienta para mejorar la salud animal y asegurar una adecuada calidad biológica de los productos destinados al consumo humano.

En nutrición la encapsulación es una técnica seleccionada por variados motivos: (1) puede proteger el material núcleo de su degradación, oxidación, disminución de su actividad específica, lixiviación, o la degradación bacteriana durante su almacenamiento en un alimento obteniendo productos alimenticios con mejores características sensoriales y nutricionales. Como también aumentar la estabilidad de ciertas sustancias bioactivas durante el procesamiento. (2) Genera reducción de su reactividad con el ambiente durante el paso por el aparato gastrointestinal en animales no-rumiantes y una especie de bypassruminal para animales rumiantes, incrementando la biodisponibilidad de algunos activos. (3) Las características físicas del activo pueden ser modificadas, por ejemplo pudiendo pasar de líquidos a sólidos con la utilización de secado por aspersión o liofilización, lo que facilita su incorporación en suplementos, dietas, y raciones(por ejemplo, reducción del polvo de las formulaciones, mejorar la formulación de compuestos incompatibles). También incrementa la aceptabilidad, palatabilidad y consumo de alimentos concentrados para animales. (4) Se puede utilizar también para controlar la liberación de una sustancia, de forma de que se puede entregar en un sitio específico en el tracto gastrointestinal para que ejerza su acción. (5) Algunas propiedades sensoriales de los materiales núcleo se pueden enmascarar evitando cambios organolépticos en los alimentos. La microencapsulación ha permitido en el área de la nutrición la entrega de moléculas bioactivas de rápida degradación como: antioxidantes, minerales, vitaminas, fitosteroles, luteína, ácidos grasos, licopeno, prebióticos, aminoácidos, enzimas entre otras, y de células vivas como probióticos, a través de los alimentos, agua de bebida o suplementación oral, cuyo principal objetivo es la protección de éstas

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moléculas entrega.

y

células,

como

también

la

Para el caso de las vitaminas la razón más común para su encapsulación es extender su vida útil, evitando en parte su oxidación y reacciones con otros compuestos de la dieta como minerales traza u otras vitaminas que disminuyen su biodisponibilidad (Marchetti et al., 1995). También las protege de los daños causados por el calor y el vapor en variados proceso tecnológicos como el de extrusión(Li et al., 1996). Las vitaminas más susceptibles a la pérdida de actividad durante la fabricación de alimentos son el ácido ascórbico (vitamina C), ácido fólico(B9) y piridoxina (B6) (Marchetti et al., 1999). Una segunda razón para encapsular vitaminas es evitar su degradación en el rumen por las bacterias ruminales (Sacadura et al., 2008), principalmente colina, niacina(B3), ácido fólico(B9)y riboflavina(B2) (Santschi et al., 2005).La mayoría de la investigación con vitaminas encapsuladas se ha centrado en la colina y vitamina C. La vitamina C es sensible al calor, humedad y la luz, y durante la fabricación de alimentos para animales y su almacenamiento la forma cristalina de la vitamina C se somete a oxidación intensa, generando pérdidas entre un 70 a 80% de la actividad original. Además es degradada en el rumen por las bacterias ruminales. Algunos trabajos en los cuales, se encapsuló vitamina C sugieren que los terneros de carne y leche responden eficientemente a su suplementación (Cusack et al., 2005, Garrett et al., 2005a). Para el caso de la colina se han realizado varios estudios, los que han determinado que la encapsulación de esta vitamina tiene efectos positivos sobre reproducción, función hepática y producción láctea (Hartwell et al., 2000; Piepenbrink y Overton, 2003)

XIII. BIBLIOGRAFÍA 1. 9.Betoret, E.; Betoret, N.; Vidal, D.; Fito, P. 2011. Functional foods development: trends and technologies. TrendsFoodSci.Technol. 22(9), 498-508. 2. 10.Bontempo, V.; Baldi, A.; Cheli, F.; Fantuz, F.; Politis, I.; Carli, S.; Dell’Orto, V. 2000. Kinetic behavior of three preparations of alpha-tocopherol after oral administration to postpubertal heifers. Am. J. Vet. Res.61(5), 589-593. 3. 11.Boscan, P.; Rezende, M.; Grimsrud, K.; Stanley, S.; Mama, K.; Steffey, E. 2010. Pharmacokinetic profile in relation to anaesthesia characteristics after a 5% micellar microemulsion of propofol in the horse. Br. J. Anaesth.104(3), 330-337. 4. 12.Cauchard, J.; Taouji, S.; Sevin, C.; Duquesne, F.; Bernabe, M.; Laugier, C.; Ballet, J. 2006. Immunogenicity of synthetic Rhodococcus equivirulenceassociated protein peptides in neonate foals. Int.J.Med.Microbiol. 296(6), 389396. 5. 13.Collins, S.; Shandb, P.; Drewa, M. 2011. Stabilization of linseed oil with vitamin E, butylated hydroxytoluene and lipid encapsulation affects fillet lipid

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composition and sensory characteristics when fed to rainbow trout. Anim.Feed Sci.Technol. 170, 53-62. 6. 14.Copland, M.; Baird, M.; Rades, T.; Mckenzie, J.; Becker, B.; Reck, F.; Tyler, P.; Davies, N. 2003. Liposomal delivery of antigen to human dendritic cells. Vaccine. 21(9-10), 883-890. 7. 15.Cubillos, C.; De la Torre, B.; Jakab, A.; Clementi, G.; Borras, E.; Barcena, J.; Andreu, D.; Sobrino, F.; Blanco, E. 2008. Enhanced mucosal immunoglobulin A response and solid protection against foot-and-mouth disease virus challenge induced by a novel dendrimeric peptide. J.Virol. 82(14), 7223-7230. 8. Castellanos V. y otros. 2003. Producción de proteína unicelular, utilizando agua de cocimiento de maíz como medio de cultivo y estudio cinético del crecimiento de Candida utilis. Trabajo de Graduación. Licenciatura en Química y Farmacia. San Salvador, SV. Universidad de El Salvador. P. 23 – 62. 9. Céspedes A. 1986. Estudio de producción de vitamina B12 por fermentación de desechos de la industrialización de la piña. Trabajo de Graduación. Maestría en Biotecnología. MX. Universidad Nacional Autónoma de México. P. 1 – 11. 10. CIES (Centro de Información Económica y Social), Ministerio de Economía. 2004 – 2005. Importaciones Acumuladas de Vitamina B2 y sus derivados. San Salvador. SV. 11. Hernández R. 1998. Ensayos de obtención de vitamina B2 por proceso de fermentación sumergida a partir del jugo de la cáscara de piña utilizando Saccharomyces Cerevisiae. Trabajo de Graduación. Licenciatura en Química y Farmacia. San Salvador, SV. Universidad de El Salvador. P. 10 – 13, 31 – 42. 318 12. Illianes A. 1996. Quinto curso latinoamericano de biotecnología. Chile.

13. 14. 15. 16. 17.

Escuela de ingeniería bioquímica. Universidad católica de Valparaíso. P. 14 – 18, 79 – 80, 86 – 87, 96 – 97. Adiga,P.R. and K.Muniyappa.J.Steroid Biochem.9:829 Albert,J,J et al. Nature 283:781 Barnes,J.J. et al. And E,Kodicek.Vitamins hormones 30:1. Brandy,P,S et al.J.Nutr.109:1615 Chadhuri,D.C(ed)Digestive Physiology and Nutrition pf Rumiants, 2and ed. Vol2, Nutrition.O & B Books, Inc.Corvallis, Oregon