La extracción e identificación del ADN de aditivos alimentarios

La extracción e identificación del ADN de aditivos alimentarios

La extracción e identificación del ADN de aditivos alimentarios
permite ya la rápida detección de fraudes
Un grupo de investigadores del Departamento de Biología y del Institut Mediterrani d’Estudis
Avançats (IMEDEA) de la UIB ha patentado una técnica con la que es posible detectar posibles
adulteraciones en los espesantes utilizados en la fabricación de un buen número de alimentos
¿Cómo puede saber un fabricante que el producto que elabora contiene realmente los compuestos que
dicen haberle suministrado los productores? ¿Cómo puede saber el productor si otra empresa no hace
competencia desleal cuando comercializa un producto parecido pero a precio inferior? Estas, entre otras,
son las preguntas que ha resuelto un grupo de investigadores del Departamento de Biología y del Institut
Mediterrani d’Estudis Avançats (IMEDEA) de la UIB, en lo que respecta a unos aditivos alimentarios
muy utilizados: los espesantes.
Los espesantes son utilizados en la fabricación de una amplia gama de productos alimentarios:
incorporados a helados, aumentan el tiempo de fusión de estos; en el caso del queso para untar, aceleran
la coagulación; en el caso de las salchichas, salami y muchas clases de embutidos, favorecen la unión
entre los diferentes tipos de carne utilizada en su confección. Además, es corriente incorporar estos
espesantes en mermeladas, sopas deshidratadas, jarabes y salsas.
El espesante más utilizado, al menos en nuestro entorno geográfico, es el garrofín o goma de algarroba
que se extrae de las semillas del algarrobo (Ceratonia siliqua) y cuyo código, según el Diario Oficial de
las Comunidades Europeas de 9 de diciembre de 1998, es el E 410. También son utilizados otros
espesantes. Es el caso de semillas de otras leguminosas como el guar (Cyamopsis tetragonolobus), cuyo
código es el E 412; o de la tara (Caesalpinia spinosa) o E 417. El efecto espesante, y también
estabilizante, que proporciona la harina de estas semillas se debe a que contiene un polisacárido de
galactosa y manosa.
El proyecto de investigación, empezado en 1995, surgió en realidad del interés de un fabricante –la
empresa Carob SA, con sede en Marratxí- de poder disponer de un método analítico preciso y seguro que
permitiese resolver las preguntas que nos hacíamos al principio: ¿Cómo se podía tener la seguridad de
que los productos comercializados por una determinada empresa contenían efectivamente E 410, el
espesante más eficiente y también el más caro? ¿Cómo podía saber una empresa si sus suministradores le
entregaban efectivamente harina de garrofín y no harina de guar, mucho más barata? Aún más, ¿cómo
podía saber esta empresa mallorquina si otras empresas del sector llevaban a cabo una competencia leal
cuando ofrecían al consumidor un producto a precio inferior pero asegurando que contenía E 410?
Aunque estaban descritas y ensayadas diversas técnicas de identificación, ninguna ofrecía garantías
absolutas en la detección de adulteración de E 410 por la mezcla de éste con otros espesantes de peor
calidad. Debe tenerse en cuenta que la goma de garrofín, el E 410, proporciona una mejor textura al
alimento, es de mejor calidad y tiene una serie de ventajas: por ejemplo produce menos reacciones
alérgicas. Estas razones hacen que el E 410 sea más caro: de cinco a diez veces más caro que el E 412.
Antes de que el equipo de investigadores de la UIB empezara el estudio, se habían descrito, tal y como
hemos dicho, técnicas electroforèticas y cromatográficas, además de un amplio abanico de analíticas
químicas y físicas con el objeto de detectar polisacáridos de los tipos existentes en los espesantes E 410, E
412 y E 417. Sin embargo, ninguna de estas técnicas se mostraba segura a la hora de diferenciarlos
cuando estaban mezclados. Las técnicas utilizadas hasta el momento eran los análisis químicos basados
en una distinta relación entre la manosa y la galactosa que presenta el polisacárido de cada una de las
especies. Mientras el garrofín presenta un polisacárido con una relación 4:1 manosa:galactosa, el guar,
por ejemplo, presenta una relación 2:1, y en la tara la relación es de 3:1. En principio podía pensarse que
éste era un buen método para saber qué espesante se encuentra en una muestra para analizar. Sin
embargo, el método se mostraba ineficaz cuando los espesantes se encontraban mezclados y, más aún,
cuando los mismos pasos seguidos en las analíticas podían modificar esas relaciones. Los resultados, por
consiguiente, no eran fiables ni concluyentes.
El grupo de investigadores del Departamento de Biología y del IMEDEA de la UIB se decantó por la
utilización de técnicas de biología molecular y, en concreto, basadas en el estudio del ADN. El
procedimiento, de manera breve, fue el siguiente:
1.
2.
3.
4.
En primer lugar, se obtuvo y estudió ADN de cada una de las plantas comprometidas en el
estudio: el algarrobo, el guar y la tara.
En segundo lugar, se localizaron secuencias de ADN (grupos de bases) de cada planta que
permitieron la identificación de cada una y se comprobó que dichas secuencias también se
podían detectar en el ADN extraído del triturado de sus semillas. Este punto fue particularmente
complicado, puesto que no es lo mismo extraer ADN de planta que de la harina procedente de
las semillas ya que ha sido procesada industrialmente y ha sufrido una serie de transformaciones
(limpieza con ácido sulfúrico de los frutos, trituración de la pulpa…). El grupo de investigadores
tuvo que ensayar diversas metodologías de extracción del ADN procedente de las muestras ya
procesadas por la industria. Finalmente, una extracción sencilla, casi no utilizada, con agua, fue
la que presentó mejores resultados.
En tercer lugar se diseñaron cebadores (primers), pequeños fragmentos de ADN de cadena única
que en el ADN original de la planta se encuentran localizados muy cerca de las secuencias de
identificación.
Finalmente se amplificó el ADN extraído de la muestra por la técnica de la reacción en cadena
de la polimerasa (RCP). Debe tenerse en cuenta que el material genético que se extrae es siempre
escaso y que es necesario utilizar técnicas de amplificación para luego poder detectarlo mediante
electroforesis.
Reacción en cadena de la polimerasa
El ADN presente en una muestra cualquiera es una molécula original de cadena doble. Si se le aplica
calor, las cadenas se separan. A continuación se añaden los cebadores y se disminuye la temperatura. Los
cebadores se hibridan con sus bases complementarias existentes en las cadenas de ADN únicas. Si en este
momento se añade la polimerasa, se sintetiza toda la cadena complementaria que inicia cada cebador. El
enzima trabaja añadiendo nuevos desoxirribonucleótidos. Este proceso se repite varias veces. Como
consecuencia de todo el proceso, se consigue una muestra mucho mayor de ADN a partir de una muestra
pequeña. Este ADN amplificado, además, contiene las secuencias de identificación que interesan al
investigador.
Posteriormente, el ADN amplificado (figura 1.1) se trata con enzimas de restricción que localizan las
secuencias de identificación de cada especie en estudio. Los fragmentos resultantes (figura 1.2), más
pequeños, deben ser “revelados” de alguna manera. Este “revelado” se consigue con una técnica llamada
electroforesis.
La electroforesis y el “revelado”
Como la molécula de ADN posee carga eléctrica es susceptible de desplazarse en un campo eléctrico. La
electroforesis no es más que una técnica por la que se crea un campo eléctrico en una matriz que puede
estar hecha de carbohidrato u otro material.
Al aplicar la muestra fragmentada por los enzimas de restricción a la matriz de carbohidrato y crear un
campo eléctrico, los fragmentos avanzarán en función de su tamaño: los más pequeños migrarán más, irán
más rápido.
Una vez distribuidos sobre la matriz, el paso siguiente es identificar los fragmentos de cada especie ve
getal con un componente que luzca al observarlo con luz ultravioleta (figura 1.4 y figura 2).
La metodología puesta a punto por el grupo de investigadores, que aquí no se explica en profundidad pero
que a nivel de test ha simplificado todo el proceso y ha eliminado muchos problemas que otros grupos de
investigación habían encontrado a la hora de amplificar el ADN en presencia de polisacáridos, ha
desembocado en una patente ya registrada en España y que en estos momentos se encuentra en proceso de
tramitación para obtener la patente internacional.
El grupo de investigadores consiguió, además, reducir el proceso explicado más arriba y diseñar unos
cebadores específicos para el guar, de manera que utilizando estos cebadores es posible detectar la
adulteración del E 410 con E 412, la más común (la tara es poco utilizada en nuestro ámbito geográfico).
Sin embargo, el paso definitivo lo dio el equipo al poner a punto una técnica que no sólo es efectiva en
muestras de harina de semillas, sino también en los alimentos ya fabricados: helados, salsas, sopas
deshidratadas, mermeladas, etc.
Según los test realizados por los investigadores en muestras de alimentos ya comercializados, el 90% de
la composición que el fabricante indica en las etiquetas del producto se confirma. Hay sin embargo un
10% de casos en los que se ha comprobado la existencia de espesantes aunque la etiqueta no lo explicita.
La aplicación del método en aceites
La metodología para la detección de aditivos basada en estas técnicas moleculares fue iniciada por el
grupo de investigadores bajo la dirección del profesor de Microbiología de la UIB, Vicente Javier Benedí
Benito. Desgraciadamente, su repentina muerte le impidió ver el método patentado. Sin embargo, sus
colaboradores no tan solo han continuado la línea de investigación iniciada por él, sino que han ampliado
el ámbito de estudio. Así, el Institut Balear de Biotecnologia (IBIT) se interesó por la aplicación del
nuevo método de detección molecular en aceites, y en concreto para la posible detección de
adulteraciones del aceite de oliva con otros tipos de aceite como el de avellana o de girasol. Esta nueva
línea de investigación ha recibido el apoyo económico del Govern de les Illes Balears.