Wine & health: biotechnology tools to promote consumers'health

Abstract

O vinho é uma mistura complexa de uma vasta gama de metabolitos, os quais impactam a saúde humana de uma forma sinergística. A multiplicidade de possíveis combinações metabólicas depende de muitos fatores, desde a variedade de uva e terroir até aos processos de vinificação, envelhecimento e armazenamento. Muitos dos constituintes do vinho foram estudados nas últimas décadas, pelo que é atualmente aceite que, principalmente devido ao alto teor de antioxidantes, o consumo regular e moderado de vinho pode proteger contra certos tipos de cancro, doenças cardiovasculares e neuronais. Apesar dessas descobertas notáveis, algumas preocupações surgiram recentemente no setor em termos da segurança e saúde, devido a reações alérgicas de consumidores que são suscetíveis a certos aditivos enológicos de origens exógenas, frequentemente aplicados durante a vinificação. Por outro lado, é atualmente necessária uma pesquisa sobre os benefícios associados a moléculas específicas que existem no vinho e com que eficácia estas atingem órgãos-alvo em humanos, após a sua passagem através da extensa via digestiva. De modo a superar as preocupações do consumidor relacionadas com a ampla aplicação de aditivos exógenos, estudámos novos agentes de colagem proteicos obtidos a partir de estirpes enológicas de Saccharomyces cerevisiae. Os resultados demonstraram que os extratos proteicos de levedura são especialmente eficazes na clarificação e estabilização de vinhos brancos, devido à sua superior capacidade de prevenir e tratar fenómenos de oxidação, quando comparadas com proteínas de origem animal. Por outro lado, investigámos os potenciais benefícios dos componentes antioxidantes do vinho, através do estudo de diferentes misturas de polifenóis e suas potenciais sinergias a partir de um modelo celular de envelhecimento inovador, baseado em células de Progeria. Os resultados obtidos indicaram que a matriz completa dos vinhos causa maior redução de stress oxidativo, em comparação com polifenóis individuais, como sendo o resveratrol. Além disso, através de um ensaio in vivo, explorámos a biodisponibilidade de metabolitos derivados de um polifenol do vinho em amostras de plasma, confirmando a existência de possíveis formas bioativas após 6 semanas de intervenção. Em geral, ao combinar os três eixos i) o desenvolvimento de tratamentos de levedura alternativos para a colagem de vinho, que substituem aditivos exógenos; (ii) as novas descobertas sobre o potencial antioxidante de diferentes tipos de vinhos; e (iii) o estudo dos potenciais benefícios anticancerígenos dos constituintes bioativos do vinho para a saúde dos consumidores, esta tese abre novos horizontes sobre como um conhecimento mais generalizado sobre o vinho e a saúde podem contribuir para uma indústria vinícola mundial melhorada, mais segura e com maior conscientização sobre a saúde do consumidor

Wine is a complex mixture of a vast range of metabolites that synergistically impact human health. The vast array of possible metabolic combinations depends on many factors, from the grape variety and terroir influence to the winemaking processes, aging and storage. Many of these wine constituents have been studied over the last decades, so it is currently accepted that mostly due to a high antioxidant content, a regular and moderated consumption of wine may protect against certain types of cancer, cardiovascular and neuronal diseases. Despite these remarkable findings, some safety and health concerns have been recently raised among the sector due to allergic reactions of susceptible consumers to some oenological additives from exogenous sources that are frequently applied during winemaking. On the other hand, further research is necessary on the benefits of specific wine bioactive molecules and to what extend they reach the target organs in humans after their passage through an extensive digestive pathway. In order to overcome the consumer’s concerns on the extensive application of exogenous additives, we have studied novel proteinaceous fining agents obtained from oenological Saccharomyces cerevisiae strains. Results exposed that these yeast protein extracts are especially efficient for white wines clarification and stabilization, due to their superior capacity to prevent and cure oxidation phenomena when compared to animal fining proteins. On the other hand, we have investigated the potential benefits of wine antioxidant components by studying different polyphenolic mixtures and their potential synergies in an innovative aging cell model based in Progeria cells. Results demonstrated that the whole wine matrix increases oxidative stress reduction when compared to individual polyphenols, such as resveratrol. Further, through a human study we explored the bioavailability of polyphenolic metabolites in plasma samples and confirmed their existence in possible bioactive forms after 6 weeks of intervention. Overall, by combining the three axis i) the development of alternative yeast-based treatments for wine fining that substitute exogenous additives; ii) the findings on the potential antioxidant of different types of wines; and iii) the study of the potential anti-carcinogenic benefits of wine bioactive constituents to consumers’ health, this thesis sheds new lights on how an extended knowledge on Wine&Health may contribute for a better and safer global wine industry, with a raised awareness on the consumer’s health.