Estudio del Proceso de Digestión Simulada In Vitro y su Impacto en los Curcuminoides de la Cúrcuma

Abstract

Curcuma longa L., ampliamente reconocida por su uso culinario y medicinal, contiene una compleja mezcla de compuestos bioactivos, entre los que destacan los curcuminoides y los sesquiterpenos. Si bien los curcuminoides, como la curcumina, son conocidos por sus amplias propiedades antiinflamatorias, antioxidantes y anticancerígenas, los sesquiterpenos muestran un perfil neurofarmacológico más diferenciado, y la capacidad de modular la actividad antioxidante. Este estudio se propuso evaluar la bioaccesibilidad de los compuestos bioactivos de Curcuma longa en un modelo de digestión gastrointestinal in vitro estático basado en el protocolo INFOGEST 2.0, y determinar la influencia del pretratamiento (liofilización vs fresco) en este proceso. Para ello, se optimizó un método de extracción asistida por ultrasonidos (UAE) mediante un diseño de experimentos Box-Behnken con metodología de superficie de respuesta (BBD-RSM), obteniéndose condiciones óptimas con un 80% de etanol, 55°C, 50% de amplitud y 0.6 s⁻¹ de ciclo durante cinco minutos, que permitieron maximizar la extracción de curcuminoides (3.83 mg/g muestra) y sesquiterpenos (6.16 mg/g muestra). La identificación y cuantificación de los compuestos se realizó mediante UHPLC-PDA-MS, detectándose tres curcuminoides principales (bisdemetoxicurcumina, demetoxicurcumina, y curcumina) y dos sesquiterpenos clave (aryl-turmerona y β-turmerona). En cuanto a la digestión in vitro, se evaluó la biodisponibilidad de los curcuminoides y sesquiterpenos a lo largo de las fases gástrica e intestinal. Se observó una mayor liberación de compuestos bioactivos en la cúrcuma liofilizada en comparación con la fresca, destacando una biodisponibilidad especialmente elevada de los sesquiterpenos, que alcanzaron valores cercanos al 99%. En cambio, los curcuminoides presentaron una liberación mucho menor, especialmente en las muestras frescas. Asimismo, se analizó la capacidad antioxidante de los extractos antes y después de la digestión, utilizando el ensayo DPPH, con el fin de explorar su posible aplicación en los ámbitos farmacéutico, nutracéutico y biomédico. Los resultados obtenidos tras la digestión fueron coherentes con los valores de biodisponibilidad observados, confirmando una mayor estabilidad funcional de los compuestos presentes en la cúrcuma liofilizada. Los resultados obtenidos permiten una comprensión más profunda de cómo la matriz alimentaria y las condiciones digestivas influyen en la liberación y bioaccesibilidad de estos compuestos, sentando las bases para futuras formulaciones que mejoren su eficacia terapéutica.

Curcuma longa L., widely recognised for its culinary and medicinal uses, contains a complex mixture of bioactive compounds, notably curcuminoids and sesquiterpenes. While curcuminoids, such as curcumin, are known for their broad anti-inflammatory, antioxidant, and anticancer properties, sesquiterpenes exhibit a more differentiated neuropharmacological profile and the ability to modulate antioxidant activity. This study aimed to evaluate the bioaccessibility of the bioactive compounds of Curcuma longa L. in a static in vitro gastrointestinal digestion model based on the INFOGEST 2.0 protocol and to determine the influence of pretreatment (freeze-drying vs fresh) on this process. To this end, an ultrasonic-assisted extraction (UAE) method was optimised using a Box-Behnken design of experiments with response surface methodology (BBD-RSM), obtaining optimal conditions with 80% ethanol, 55°C, 50% amplitude and 0. 6 s⁻¹ cycle for five minutes, which maximised the extraction of curcuminoids (3.83 mg/g sample) and sesquiterpenes (6.16 mg/g sample). The compounds were identified and quantified using UHPLC-PDA-MS, detecting three main curcuminoids (bisdemethoxycurcumin, demethoxycurcumin, and curcumin) and two key sesquiterpenes (aryl-turmerone and β-turmerone). In terms of in vitro digestion, the bioavailability of curcuminoids and sesquiterpenes was evaluated throughout the gastric and intestinal phases. A greater release of bioactive compounds was observed in freeze-dried turmeric compared to fresh turmeric, with particularly high bioavailability of sesquiterpenes, which reached values close to 99%. In contrast, curcuminoids showed much lower release, especially in fresh samples. The antioxidant capacity of the extracts was also analysed before and after digestion using the DPPH assay in order to explore their possible application in the pharmaceutical, nutraceutical and biomedical fields. The results obtained after digestion were consistent with the observed bioavailability values, confirming greater functional stability of the compounds present in freeze-dried turmeric. The results obtained provide a deeper understanding of how the food matrix and digestive conditions influence the release and bioaccessibility of these compounds, laying the foundation for future formulations that improve their therapeutic efficacy