IngredientesLa galactomanasa es una enzima que cataliza la hidrólisis de los galactomananos, un tipo de polisacárido que se encuentra en las paredes celulares de diversas plantas, incluyendo el guar y la algarroba. El término "galactomanasa" es un nombre funcional amplio utilizado en la industria de suplementos y en la literatura de ciencia de los alimentos para describir cualquier enzima o complejo enzimático capaz de degradar los polisacáridos galactomananos. En la literatura bioquímica revisada por pares, esta actividad se atribuye con mayor precisión a dos clases de enzimas que actúan de manera conjunta:
Los galactomananos forman parte de la fracción hemicelulósica en la biomasa lignocelulósica; son heteropolímeros constituidos por un esqueleto de manano unido por enlaces β-1,4 sustituido con cadenas laterales de residuos de galactosa unidos por enlaces α-1,6. Por lo tanto, se requiere la acción conjunta de diferentes enzimas hidrolíticas —β-manasa, β-manosidasa y α-galactosidasa— para lograr su hidrólisis completa.
La bioconversión eficiente del galactomanano se realiza mediante la acción de glicósido hidrolasas (GH), particularmente la endo-β-1,4-manasa (EC 3.2.1.78), que cataliza la escisión aleatoria de los enlaces β-1,4-manosídicos para producir manooligosacáridos (MOS) cortos y manosa. Las β-manasas se clasifican en las familias GH5, 26, 45, 113 y 134 de acuerdo con la base de datos Carbohydrate-Active EnZymes (CAZy).
Los galactomananos son polisacáridos industriales que se aíslan comercialmente de las semillas de guar, algarroba, fenogreco y tara. Son heteropolisacáridos compuestos por D-manosa, que forma el esqueleto principal, y D-galactosa, que forma ramificaciones individuales a lo largo de la cadena de manano. Se distinguen entre sí según la relación manosa-galactosa (M/G); dicha relación varía aproximadamente entre 1:1, 2:1, 3:1 o 4:1 para el fenogreco, el guar, la tara o la goma de algarrobo, respectivamente.
Los galactomananos purificados para uso industrial se obtienen de cuatro fuentes vegetales principales de la subfamilia Caesalpinioideae: goma guar de las semillas de Cyamopsis tetragonoloba, goma de algarrobo de las semillas de Ceratonia siliqua (algarrobo), goma tara de las semillas de Caesalpinia spinosa, y goma de casia de las semillas de Cassia obtusifolia. Las semillas de fenogreco son ricas en galactomananos, y contienen aproximadamente entre 25 y 45 % del polisacárido en peso seco; la goma de fenogreco tiene una relación manosa-galactosa cercana a 1:1, lo que le confiere una excelente solubilidad en agua incluso a bajas temperaturas.
La hidrólisis del galactomanano resulta de la acción concertada de endomanasas, manosidasas y alfa-galactosidasas microbianas, y constituye un mecanismo de importancia biológica intrínseca. Las enzimas comercializadas como "galactomanasa" en el contexto de los suplementos dietarios suelen ser de origen microbiano. La preparación comercial mejor caracterizada es Hemicell®, cuya enzima activa es la endo-1,4-β-D-manasa. Esta enzima es producida por una cepa genéticamente modificada de Paenibacillus lentus (denominada anteriormente Bacillus lentus). Hemicell™ HT es una enzima exógena derivada de la fermentación de la bacteria Paenibacillus lentus.
La actividad de la galactomanasa también es producida de forma natural por diversos hongos (incluidas las especies de Trichoderma y Aspergillus) y bacterias aerobias del suelo, a partir de las cuales pueden obtenerse preparaciones enzimáticas para uso alimentario y en suplementos.
En el comercio de suplementos dietarios, la galactomanasa se vende como componente de mezclas de enzimas digestivas de amplio espectro, generalmente en forma de cápsulas o comprimidos, en lugar de como producto independiente. En dichas preparaciones, la galactomanasa se incluye específicamente para degradar los galactomananos presentes en frijoles y semillas. La actividad enzimática en estas preparaciones suele expresarse en unidades como HCU (unidades de hemicelulasa) o en UI/mg de preparación. Las preparaciones comerciales de grado alimentario para animales (Hemicell® HT y HT-L) contienen una actividad mínima de endo-1,4-β-manasa de 1,6 × 108 U/kg (sólida) y 5,9 × 108 U/L (líquida), respectivamente. Una unidad de β-D-manasa se define como la cantidad de enzima que libera 1 micromol de azúcar reductor equivalente a D-manosa por minuto a 50 °C y pH 6,0.
La actividad de la galactomanasa también puede lograrse mediante la hidrólisis enzimática de la goma guar, produciendo goma guar parcialmente hidrolizada (PHGG): la goma guar parcialmente hidrolizada (PHGG) es una fibra dietaria soluble en agua producida mediante la hidrólisis enzimática controlada de la goma guar.
Si bien la enzima aislada galactomanasa en sí misma no cuenta con un uso tradicional documentado como remedio en ningún sistema médico histórico (es un producto de la biotecnología moderna), las plantas que contienen galactomananos, sus sustratos naturales, tienen historias de uso extensas y bien documentadas en múltiples culturas.
Históricamente, las gomas que contienen galactomananos se han utilizado durante siglos en aplicaciones alimentarias tradicionales e industriales como agentes espesantes y estabilizantes. El uso del galactomanano de algarroba (LBG, por sus siglas en inglés) en el Mediterráneo y Medio Oriente ha formado parte de la preparación tradicional de alimentos durante cientos de años.
Guar (Cyamopsis tetragonoloba): La goma guar se obtiene de la semilla de la leguminosa Cyamopsis tetragonolobus. El guar se cultiva principalmente como cultivo forrajero para animales e ingrediente en alimentos humanos; la porción de germen de su semilla es predominantemente proteína, y el endospermo es predominantemente galactomanano de guar. El guar se ha cultivado en el subcontinente indio durante siglos, tanto como alimento como cultivo forrajero.
Fenogreco (Trigonella foenum-graecum): El fenogreco (Trigonella foenum-graecum) es una planta anual perteneciente a la familia Leguminosae o Fabaceae. Las semillas de fenogreco contienen un 26,8 % de fibra soluble identificada químicamente como galactomananos, con propiedades similares a las de la fibra soluble de las semillas de guar y la cáscara de psyllium. El fenogreco se ha utilizado en la medicina ayurvédica, egipcia tradicional y mediterránea durante milenios como ayuda digestiva y tónico metabólico. Más allá de su uso como espesante, el fenogreco tiene usos medicinales tradicionales y es objeto de estudio por sus beneficios para la salud.
Algarrobo (Ceratonia siliqua): También conocida como goma de algarrobo, la goma de algarroba (LBG) se deriva de las semillas del algarrobo (Ceratonia siliqua), originario del Mediterráneo. La LBG tiene una relación manosa-galactosa más alta (aproximadamente 4:1) en comparación con la goma guar, lo que la hace menos soluble en agua fría, pero capaz de formar geles fuertes, especialmente cuando se combina con otros hidrocoloides como la goma xantana. Las vainas y semillas de algarrobo han sido alimentos básicos en los países mediterráneos desde la antigüedad.
La enzima galactomanasa en sí surgió como producto biotecnológico en la segunda mitad del siglo XX. Con el avance de la tecnología enzimática, la galactomanasa ha ganado atención por su capacidad para degradar estos polisacáridos, mejorando la digestibilidad y el valor nutricional de los alimentos, particularmente en los piensos para animales y en productos nutricionales especializados para humanos.
La actividad de la galactomanasa implica pasos hidrolíticos secuenciales. La enzima principal, la endo-1,4-β-D-manasa, lleva a cabo la escisión interna del esqueleto de manano. El sinergismo entre las manasas y las manosidasas parece ser resultado de la acción secuencial de las enzimas, en la que las manasas actúan primero sobre los polímeros de manano, lo que da lugar a la liberación de manooligómeros cortos, que son los sustratos preferidos de las manosidasas.
Las enzimas unidas a membrana provenientes de endospermos de semillas de leguminosas en desarrollo catalizan la biosíntesis de galactomanano in vitro a partir de GDP-manosa y UDP-galactosa. Una manosiltransferasa (manano sintasa) cataliza la extensión del esqueleto lineal de D-manano unido por enlaces (1→4)-β hacia el extremo no reductor. Una α-galactosiltransferasa específica produce la sustitución galactosílica del esqueleto al catalizar la transferencia de un residuo (1→6)-α-D-galactosilo a un residuo manosilo aceptor en el extremo no reductor de la cadena en crecimiento, o cerca de él. La galactomanasa revierte eficazmente este patrón biosintético durante la digestión.
Uno de los efectos fisicoquímicos más importantes de la actividad de la galactomanasa en el intestino es la reducción de la viscosidad del contenido intestinal. Los galactomananos son polisacáridos muy viscosos cuando se hidratan en el tracto digestivo, lo que puede afectar la absorción de nutrientes al reducir las tasas de difusión y el acceso enzimático a los componentes de los alimentos. La investigación sugiere que la suplementación con galactomanasa puede mejorar la degradación de la fibra, mejorando potencialmente la absorción de nutrientes y la salud digestiva al reducir la viscosidad del contenido intestinal. Los estudios en animales confirman este mecanismo: en cerdos en etapa de destete, la viscosidad del contenido digestivo yeyunal se redujo significativamente cuando se suplementó β-manasa a 360 U/kg de alimento.
Una consecuencia clave posterior de la actividad de la galactomanasa es la producción de manooligosacáridos. Los manooligosacáridos (MOS) prebióticos son cadenas cortas de manosa que se sabe confieren beneficios para la salud a quienes los consumen. Los MOS también se sintetizan mediante el tratamiento fisicoquímico o enzimático de mananos naturales, y estos oligómeros se están explorando por su papel en la modulación de la microbiota intestinal beneficiosa de los animales y su posible uso como ingredientes de alimentos funcionales en humanos.
Al margen de su papel como sustratos de la galactomanasa, los polisacáridos galactomananos se han investigado por su capacidad de inhibir enzimas digestivas involucradas en el metabolismo de la glucosa. La investigación ha examinado el mecanismo molecular de acción de los componentes del galactomanano sobre la hidrólisis enzimática de polímeros de glucosa utilizando ensayos colorimétricos y espectroscopía de RMN 13C HSQC; el ensayo colorimétrico de almidón-yodo indicó que una fracción de galactomanano (GMα) inhibe fuertemente la actividad de la α-amilasa. Este mecanismo está asociado con el galactomanano intacto, no digerido, y no con la enzima galactomanasa en sí.
Es importante señalar que los estudios en humanos mostraron que los efectos fisiológicos de la goma guar no disminuyeron después del tratamiento con galactomanasa, una enzima que podría degradar las unidades de manosa y galactosa. Este hallazgo sugiere que al menos algunas de las propiedades relevantes para la salud de los galactomananos se conservan incluso después de una degradación enzimática parcial.
Evidencia en animales e in vitro (sustancial): La base de evidencia sobre los efectos de la galactomanasa en la digestión es más extensa en nutrición animal, donde se han realizado múltiples ensayos controlados.
En cerdos en etapa de destete, la suplementación con β-manasa redujo linealmente el TNF-α, la IgG, el MDA y el carbonilo proteico en el duodeno, así como el TNF-α, la IgG y el MDA en el yeyuno. Además, la suplementación con β-manasa aumentó linealmente la relación entre la altura de las vellosidades y la profundidad de las criptas, así como la proliferación de células de las criptas en el yeyuno.
En estudios con pollos de engorde, la β-manasa aumentó la retención total del tracto digestivo de materia seca, nitrógeno, polisacáridos no amiláceos solubles, PNA insolubles, PNA totales, oligosacáridos libres y calcio, y mostró una tendencia a aumentar la energía metabolizable aparente corregida por nitrógeno. Durante la fase temprana de crecimiento, las aves alimentadas con dietas suplementadas con β-manasa presentaron mayor ganancia de peso, y la suplementación con β-manasa mejoró el índice de conversión alimenticia (ICA).
En nutrición animal, varios ensayos han demostrado una mejora en la eficiencia alimenticia y el desempeño de crecimiento en aves de corral y ganado cuando se incluye galactomanasa en dietas altas en galactomananos. Si bien existe un interés creciente en su uso en la nutrición humana, especialmente para personas con problemas digestivos, los ensayos clínicos a gran escala en humanos siguen siendo limitados.
Evidencia en humanos (preliminar/débil): Investigaciones preliminares indican posibles beneficios, como el apoyo a la salud intestinal y la ayuda en el manejo de ciertas afecciones gastrointestinales. Sin embargo, se necesitan datos clínicos más rigurosos para establecer completamente su eficacia en poblaciones humanas. Al momento de redactar este documento, no se identificaron en fuentes revisadas por pares ensayos aleatorizados en humanos, controlados con placebo y a gran escala, que evaluaran específicamente la galactomanasa como ingrediente de suplementos para resultados de salud digestiva (a diferencia de su sustrato galactomanano).
La evidencia sobre los efectos glucémicos se relaciona principalmente con los sustratos de galactomanano no hidrolizados (notablemente la goma guar), aunque parte de la evidencia aborda el papel de la enzima en la modificación de dichos efectos.
Evidencia de ensayos clínicos en humanos (moderada a fuerte para el sustrato galactomanano): Una revisión sistemática y metaanálisis de 2023, evaluados con el sistema GRADE, de 14 ECA, encontró que la suplementación con goma guar produjo reducciones significativas en la hemoglobina A1c (HbA1c) (DMP: −0,47 mg/dL, IC del 95 %: −0,75, −0,18; p = 0,001); no hubo efecto sobre la glucemia en ayunas, la presión arterial sistólica y diastólica, ni la masa corporal en comparación con el grupo control en general. Un análisis de subgrupos demostró que la intervención en pacientes con diabetes tipo 2 (DT2), y dosis de suplementación elevadas (>15 g/día), redujo significativamente las concentraciones de glucemia en ayunas.
Un estudio aleatorizado, doble ciego, cruzado, en 25 hombres sanos de mediana edad y no obesos, a quienes se administraron 10 gramos de granulado de guar o placebo tres veces al día durante 6 semanas, demostró reducciones en la glucemia en ayunas, el colesterol, los triglicéridos, la actividad del inhibidor del activador del plasminógeno-1, la presión arterial sistólica y la presión arterial diastólica durante el tratamiento con guar en comparación con el placebo. La sensibilidad a la insulina, medida con la técnica de pinza euglucémica, también aumentó.
Un estudio aleatorizado, doble ciego, cruzado, en pacientes con diabetes insulinodependiente, encontró que la glucemia en ayunas y la hemoglobina A1c disminuyeron significativamente durante la dieta con goma guar; además, el colesterol LDL sérico disminuyó un 20 % y la relación entre el colesterol LDL y el colesterol de lipoproteínas de alta densidad disminuyó un 28 % durante el tratamiento con goma guar.
Un metaanálisis en red publicado en el American Journal of Clinical Nutrition concluyó que los galactomananos podrían reducir significativamente los niveles de HbA1c y de glucemia en ayunas; también podrían disminuir los triglicéridos y los niveles de LDL.
Advertencia importante: Estos beneficios glucémicos se estudiaron utilizando galactomananos intactos (principalmente goma guar). El papel de la enzima galactomanasa en este contexto se relaciona con la producción de formas hidrolizadas; cabe destacar que los estudios en humanos mostraron que los efectos fisiológicos de la goma guar no disminuyeron después del tratamiento con galactomanasa, una enzima que podría degradar las unidades de manosa y galactosa.
Evidencia clínica en humanos (moderada para el sustrato galactomanano): Un ensayo cruzado doble ciego temprano en 14 sujetos varones con hipercolesterolemia encontró que los participantes recibieron suplementación diaria con goma guar granulada o placebo, 15 g/día, durante 12 semanas. Se observó una reducción estadísticamente significativa del colesterol total sérico (7,27 ± 0,24 frente a 8,23 ± 0,26 mmol/L, p < 0,01), debida principalmente a una reducción del colesterol LDL, tras 6 semanas con goma guar en comparación con placebo. Entre las semanas 6 y 12, los niveles de colesterol sérico y de colesterol LDL aumentaron en la mayoría de los sujetos, y después de las 12 semanas la diferencia con respecto al placebo dejó de ser estadísticamente significativa.
Trabajos metaanalíticos recientes indicaron que la suplementación con goma guar podría mejorar los marcadores del perfil lipídico en diferentes poblaciones. Sin embargo, limitaciones metodológicas críticas, como el uso de algunos datos poco fiables y la falta de inclusión de varios estudios relevantes, así como la escasez de evaluaciones de regresión y de efectos específicos por dosis, dificultan extraer conclusiones significativas. La evidencia actual sobre los efectos de la suplementación con goma guar en el perfil lipídico sigue siendo poco clara.
Estudios de intervención bien controlados han demostrado que cuatro tipos principales de fibra soluble en agua —β-glucano, psyllium, pectina y goma guar— reducen eficazmente las concentraciones de colesterol LDL sérico. Se cree que el mecanismo está relacionado con la viscosidad del polisacárido intacto en la luz intestinal, que afecta la reabsorción de ácidos biliares.
Evidencia (in vitro y en animales; datos limitados en humanos): La hidrólisis enzimática de los galactomananos por acción de la galactomanasa genera manooligosacáridos (MOS), que han sido investigados por su actividad prebiótica. Estos oligómeros se están explorando por su papel en la modulación de la microbiota intestinal beneficiosa de los animales, y la evidencia experimental indica firmemente que los MOS dietarios confieren numerosos beneficios para la salud, incluyendo efectos antineoplásicos, inmunomoduladores e hipolipemiantes, lo que indica que tienen un enorme potencial como ingrediente de alimento funcional.
Se sabe que el galactomanano se fermenta en el intestino humano. Una comprensión más profunda de la utilización de diferentes fibras dietarias por parte de los microbios intestinales y de los mecanismos involucrados probablemente ampliará las posibilidades de influir en el equilibrio de nuestra microflora a través de la dieta.
Algunas fibras prebióticas, como los manooligosacáridos (MOS), pueden representar una alternativa terapéutica prometedora en contextos de salud intestinal. Además de favorecer selectivamente el crecimiento de bacterias comensales y crear una microbiota intestinal diversa, los MOS tienen una alta afinidad por brazos de unión específicos en la estructura de algunas bacterias patógenas. Este potencial de unión competitiva a patógenos se ha propuesto como un mecanismo de beneficio adicional.
Los ensayos clínicos han demostrado que la goma guar, fuente rica en galactomanano, mejora los síntomas en el síndrome del intestino irritable (SII) y el estreñimiento crónico. Además, los efectos prebióticos del galactomanano pueden contribuir a una composición más saludable de la microbiota intestinal. La magnitud de sus beneficios para la salud intestinal general es moderada, y algunas personas pueden experimentar molestias gastrointestinales, como hinchazón o gases, especialmente cuando la ingesta se aumenta de forma repentina. Existe evidencia científica moderada que respalda el uso del galactomanano como suplemento de fibra para promover la salud y regularidad intestinal, principalmente debido a sus efectos mecánicos como fibra soluble y a su potencial prebiótico, pero existe menos evidencia sobre su uso en el tratamiento de enfermedades gastrointestinales específicas.
Evidencia (solo en animales; sin datos directos en humanos para la suplementación con galactomanasa): En estudios con cerdos en etapa de destete, la suplementación con β-manasa redujo linealmente marcadores proinflamatorios, incluyendo TNF-α, IgG, malondialdehído (MDA) y carbonilo proteico en el duodeno. En cerdos en etapa de crecimiento, aquellos alimentados con dietas con el mayor nivel de reducción de energía metabolizable respaldado por β-manasa presentaron menores concentraciones séricas de IL-1β. Estos hallazgos indican posibles efectos antiinflamatorios secundarios mediados por la reducción de la viscosidad luminal y la mejora de la morfología intestinal, pero esta traslación a humanos no se ha establecido en ensayos clínicos.
Los manooligosacáridos se están explorando por su papel en la modulación de la microbiota intestinal beneficiosa de los animales y su posible uso como ingredientes de alimentos funcionales en humanos. La evidencia experimental indica firmemente que los MOS dietarios confieren numerosos beneficios para la salud, incluyendo efectos antineoplásicos, inmunomoduladores e hipolipemiantes. Sin embargo, la mayoría de estos hallazgos permanecen en etapa preclínica.
Con base en la evidencia disponible revisada por pares, la galactomanasa y/o sus sustratos galactomananos se asocian con los siguientes sistemas corporales y áreas de salud:
No se ha establecido una dosis humana estandarizada para la galactomanasa como suplemento aislado en ensayos clínicos. En la investigación de nutrición animal, las dosis estudiadas incluyen:
Cuando se utilizan enzimas de galactomanasa para modificar los galactomananos destinados al consumo humano, las dosis empleadas en los ensayos clínicos en humanos se relacionan con el sustrato galactomanano:
En cuanto a la forma de galactomanano utilizada: un beneficio importante del uso de goma guar despolimerizada (es decir, tratada con galactomanasa) es que se pueden incorporar cantidades mucho mayores del galactomanano en productos alimenticios sin una pérdida grave de las cualidades sensoriales.
La enzima galactomanasa (como endo-1,4-β-D-manasa) ha sido evaluada de manera más exhaustiva por la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA, por sus siglas en inglés) en el contexto de los aditivos para alimentos animales. El aditivo Hemicell®-L es una preparación líquida de endo-1,4-β-manasa autorizada como aditivo zootécnico para pollos de engorde. El solicitante pidió la renovación de la autorización, nuevos usos y la modificación del proceso de fabricación. La nueva cepa de producción es una cepa genéticamente modificada de Paenibacillus lentus obtenida a partir de una cepa evaluada previamente por la EFSA y considerada segura; el Grupo FEEDAP de la EFSA evaluó la modificación genética y concluyó que las secuencias introducidas para obtener la cepa de producción no planteaban problemas de seguridad.
El aditivo es seguro para la especie destinataria en las dosis recomendadas correspondientes. El uso de Hemicell® HT como aditivo alimentario no genera preocupaciones para los consumidores. Hemicell® HT y Hemicell® HT-L no son irritantes para la piel ni los ojos; sin embargo, Hemicell® HT (la forma sólida) es un sensibilizante cutáneo.
Hemicell® HT/HT-L, producido por Paenibacillus lentus DSM 33618, se considera seguro para las especies destinatarias en las condiciones de uso previstas. El uso de esta preparación como aditivo alimentario no genera preocupaciones para el consumidor ni para el medio ambiente.
Hemicell® HT (la preparación enzimática sólida y seca) es un sensibilizante cutáneo, lo cual constituye una preocupación ocupacional conocida para las personas que manipulan polvos enzimáticos a granel en entornos de fabricación o mezcla de piensos. Esta es una preocupación estándar de la clase de polvos enzimáticos y no se aplica a los consumidores que toman suplementos dietarios encapsulados.
Algunas personas pueden experimentar molestias gastrointestinales, como hinchazón o gases, especialmente cuando la ingesta de galactomananos se aumenta de forma repentina. Esto se aplica principalmente al sustrato galactomanano y no a la enzima en sí, y es consistente con los efectos conocidos de un aumento rápido en la ingesta de fibra dietaria.
Una nota de interacción de seguridad/eficacia farmacológicamente relevante es que los estudios en humanos mostraron que los efectos fisiológicos de la goma guar no disminuyeron después del tratamiento con galactomanasa, una enzima que podría degradar las unidades de manosa y galactosa. Esto indica que incluso los galactomananos modificados (hidrolizados) enzimáticamente conservan su actividad moduladora de la glucosa, lo cual es relevante para pacientes que toman medicamentos para la diabetes o el manejo de la glucemia.
No se identificó en la literatura revisada evidencia clínica en humanos, revisada por pares, que caracterice interacciones farmacocinéticas o farmacodinámicas entre la galactomanasa suplementaria y alguna clase específica de fármaco. Dadas las propiedades hipoglucemiantes de los sustratos de galactomanano demostradas en ECA (véase la Sección 4.2), los pacientes que toman agentes antidiabéticos y consumen grandes cantidades de fibra rica en galactomanano junto con preparaciones de galactomanasa podrían requerir monitoreo de los niveles de glucemia, aunque esta interacción no se ha estudiado directamente para el suplemento enzimático en específico.
Condiciones de salud que galactomannasa puede ayudar a apoyar.
Sistemas corporales que galactomannasa puede ayudar a apoyar.
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