IngredientesThaumatococcus daniellii (Benth.) es un miembro de la diversa familia Marantaceae, la familia de la maranta y la planta de la oración. También conocida como fruto milagroso, es una especie vegetal originaria del África tropical. El binomio científico completo es Thaumatococcus daniellii (Benn.) Benth., donde la abreviatura "(Benn.)" reconoce la contribución previa de William Freeman Daniel y "Benth." indica la descripción botánica formal de George Bentham.
El nombre de la especie daniellii honra al botánico John Daniell, quien contribuyó de manera significativa al estudio de la flora africana. Más precisamente, hace más de 170 años, el Dr. William Freeman Daniel presentó esta notable planta al mundo científico. Daniel era un botánico del Reino Unido y cirujano militar. George Dawn recolectó el espécimen estéril más antiguo de la planta en la isla de Santo Tomé, en África Occidental, en 1822. Debido a la popularidad de la planta como fuente de edulcorante, atrajo la atención del cirujano inglés William Daniell en 1856.
Se reconocen dos variedades botánicas: Thaumatococcus daniellii var. daniellii, distribuida por África occidental y central desde Sierra Leona hasta Zaire; y T. daniellii var. puberulifolius Dhetchuvi & Diafouka, encontrada en África central, incluyendo Zaire, Gabón, Congo-Brazzaville, Camerún y la República Centroafricana.
Los nombres comunes de esta planta incluyen katamfe o katempfe, uma en igbo, ewe eran en yoruba, caña blanda yoruba, y baya de la serendipia africana; la especie no relacionada Synsepalum dulcificum es más conocida comúnmente por este último nombre.
Es una hierba de gran tamaño, rizomatosa y con flores, nativa de las selvas tropicales del África occidental, desde Sierra Leona hasta Zaire. Alcanza entre tres y cuatro metros de altura y tiene hojas grandes y papiráceas de hasta 46 centímetros de largo. Las hojas ovado-elípticas (de hasta 60 cm de largo y 40 cm de ancho) surgen individualmente en cada nudo del rizoma. Presenta flores de color púrpura pálido y un fruto blando que contiene unas pocas semillas negras y brillantes. El fruto es carnoso, de forma trigonal, y madura hasta adquirir un color rojo oscuro/marrón cuando está completamente maduro. En la madurez, cada fruto contiene tres semillas negras extremadamente duras. Las semillas están envueltas por un arilo basal pegajoso, fino y de color amarillo pálido, que contiene la proteína edulcorante, la taumatina.
Es una hierba de gran tamaño, rizomatosa y con flores, nativa de las selvas tropicales del África occidental, desde Sierra Leona hasta la República Democrática del Congo. Crece en selvas tropicales húmedas y en las zonas costeras de África Occidental, especialmente en Nigeria, Ghana, la República Centroafricana, Uganda y Costa de Marfil. También es una especie introducida en Australia y Singapur.
La taumatina, el principal constituyente activo, se obtiene mediante extracción acuosa del arilo del fruto. La taumatina es una proteína vegetal natural, compuesta por las proteínas taumatina I y taumatina II junto con cantidades menores de constituyentes vegetales, obtenida mediante extracción acuosa ácida de los arilos del fruto de Thaumatococcus daniellii. Tras eliminar el material insoluble, la proteína taumatina se purifica mediante una serie de precipitaciones ácidas, centrifugación y etapas de filtración. La solución de taumatina resultante se seca luego por atomización para producir un polvo. La taumatina se comercializó en la década de 1970 bajo las marcas Talin® y San Sweet. En las aplicaciones comerciales modernas, la taumatina se utiliza ampliamente en la industria alimentaria y de bebidas como edulcorante bajo en calorías y potenciador de sabor. Se encuentra en productos como chicles, confites, productos lácteos y bebidas.
T. daniellii se desarrolla en sombra profunda, y se usa localmente como modificador del sabor y para preparar trampas de pesca, bolsos ornamentales y esteras. En África Occidental, el arilo se utiliza tradicionalmente para endulzar el pan, el vino de palma sobrefermentado y los alimentos ácidos. T. daniellii se cultiva en África Occidental, ya que tradicionalmente se ha usado la lámina de las hojas frescas para cubrir alimentos y así prolongar su vida útil. Se dice que las hojas confieren a los alimentos envueltos un sabor único, por lo que se prefieren sobre las hojas de banano.
En su área de distribución natural, la planta tiene numerosos usos además del saborizante; los pecíolos resistentes de las hojas se usan como herramientas y materiales de construcción, las hojas se usan para envolver alimentos, y tanto las hojas como las semillas tienen numerosos usos medicinales tradicionales. Las hojas de T. daniellii se usan principalmente como envoltorios de alimentos y para techar en zonas rurales y suburbanas del suroeste de Nigeria.
Los órganos de la planta se usan en la medicina folclórica como laxante y en el tratamiento de dolencias como trastornos mentales, hiperglucemia y enfermedades pulmonares. Las semillas y la savia de las hojas se usan como antídoto contra el veneno de serpiente y las picaduras de abeja, y para prevenir la distocia y el trabajo de parto prolongado. T. daniellii se usa medicinalmente en Costa de Marfil y el Congo como laxante, emético y para problemas pulmonares. En el uso medicinal tradicional, la savia de las hojas se emplea como antídoto contra venenos, picaduras y mordeduras.
Como todos los cirujanos militares británicos que atendían a las tropas en el África ecuatorial, Daniel utilizó remedios medicinales nativos para tratar enfermedades tropicales para las cuales la medicina occidental de la época no tenía curas eficaces. Por ello, prestó especial atención a las plantas medicinales y económicas que encontraba durante su trabajo y sus viajes en África Occidental. Se obtuvieron muestras de esta planta, pero la importancia de este cultivo comercial como fuente de un edulcorante proteico natural se descubrió después de todo un siglo. La prohibición del ciclamato de sodio en 1969 en Estados Unidos condujo a una extensa investigación sobre T. daniellii.
La taumatina que se encuentra de forma natural está compuesta por seis proteínas estrechamente relacionadas (I, II, III, a, b y c), todas con una masa molecular de 22 kDa (207 aminoácidos). Las proteínas predominantes en el aditivo alimentario E 957 son la taumatina I y la taumatina II, presentes en una proporción de 2:1, cada una reticulada mediante ocho puentes disulfuro. Las secuencias de aminoácidos de la taumatina I y la taumatina II difieren en solo dos residuos. Los pesos moleculares de las dos proteínas son 22.209 y 22.293 g/mol para la taumatina I y la taumatina II, respectivamente.
Las taumatinas tienen un complemento normal de aminoácidos, excepto que la histidina está ausente. Los pesos moleculares de las taumatinas son de aproximadamente 22.000 y sus puntos isoeléctricos se encuentran en el rango de 11,5–12,5. No hay cadenas laterales inusuales, enlaces peptídicos atípicos ni grupos terminales. La extensa reticulación por disulfuro confiere a la taumatina estabilidad térmica, resistencia a la desnaturalización y mantenimiento de la estructura terciaria de la cadena polipeptídica.
La cantidad de taumatinas en los arilos del fruto maduro es de 30–55 mg/g de peso fresco (alrededor del 50% de la proteína soluble total), variando dentro de un amplio rango según el grado de madurez del fruto y su origen.
La taumatina es una proteína dulce de 22 kDa que fue aislada de los arilos del fruto de katemfe de Thaumatococcus daniellii Benth, nativa de África Occidental, por van der Wel y Loeve. Es una proteína básica con un punto isoeléctrico de aproximadamente 12 y es 1.600 veces más dulce que la sacarosa. Otros informes ubican la cifra más alta; la intensidad de dulzor reportada es de aproximadamente 1.600–2.000 veces mayor que la sacarosa. También produce una sensación refrescante y un ligero sabor residual a regaliz.
La taumatina tiene el valor calórico normal de una proteína (4,1 Kcal/g), pero en su uso es esencialmente no calórica debido a los niveles muy bajos requeridos (partes por millón).
Las proteínas similares a la taumatina son estables en entornos ácidos y resistentes al calor y a la digestión. Una solución acuosa de taumatina disponible comercialmente es estable en condiciones de pH 2–10. Se aplica con éxito en el enlatado de alimentos para mascotas, donde permanece estable a temperaturas de 120 °C, y en recubrimientos sometidos a temperaturas secas de 140 °C. La taumatina es estable en condiciones de pasteurización y UHT.
Más allá de la taumatina en sí, análisis fitoquímicos más amplios de otros órganos de la planta han revelado metabolitos secundarios adicionales. El análisis próximo, el cribado fitoquímico y la cromatografía de gases-espectrometría de masas revelaron que la planta contiene proteínas, macro y microelementos importantes (calcio, magnesio, zinc, sodio, fósforo, potasio, hierro y manganeso), y abundantes principios y compuestos activos como escualeno, taninos, alcaloides, saponinas, epicatequina, esteroides, flobotaninos, antraquinonas, terpenoides, esparteína, ribalinidina, rutina, ácido fítico y kaempferol. El cribado fitoquímico de T. daniellii ha confirmado la presencia de alcaloides, flavonoides, taninos, saponinas, antraquinonas y antocianósidos, mientras que los glucósidos cianogénicos están ausentes.
El análisis por GC-MS de extractos de hoja ha identificado además compuestos volátiles y lipídicos específicos. Los constituyentes dominantes en los extractos de hoja de T. daniellii incluyen ácido hexadecanoico (20,82%), 4-metil octano (13,81%), 1,8-cineol (12,72%), escualeno (9,66%), 13-tetradec-11-in-1-ol (9,44%), α-terpinoleno (9,02%) y β-gurjuneno (8,40%).
La taumatina, una proteína dulce natural de alta intensidad, produce dulzor mediante la activación del receptor de sabor dulce (T1R2/T1R3). Todas las moléculas dulces, incluidas las proteínas de sabor dulce, generan sabor dulce al interactuar con el receptor de sabor dulce T1R2-T1R3, que pertenece a la familia de receptores acoplados a proteínas G (GPCR). El receptor T1R2-T1R3 activado desencadena cascadas de señalización posteriores, incluyendo la disociación de la proteína G heterotrimérica (α-gustducina, Gβ3 y Gγ13), lo que lleva a la liberación de Ca²⁺ intracelular y a la exocitosis de ATP, la cual a su vez activa receptores purinérgicos en las fibras aferentes y da como resultado la percepción del sabor.
Como las proteínas de sabor dulce son demasiado grandes para encajar en la cavidad de los sitios de interacción de los edulcorantes pequeños, la activación de los receptores dulces por parte de las proteínas de sabor dulce parece ocurrir de una manera distinta en comparación con otros edulcorantes pequeños. Proteínas dulces como la taumatina y la monelina interactúan a través de una superficie de unión más amplia que puede incluir ambas subunidades y los enlazadores ricos en cisteína. La combinación T1R2 humano–T1R3 de ratón respondió a la sucralosa pero no a la taumatina, lo que indica claramente que se requiere una subunidad T1R3 humana para la interacción con la taumatina. Además, el dominio rico en cisteína (CRD) del T1R3 humano es importante para la interacción con la taumatina.
La taumatina produce sabor dulce con un umbral de solo 50 nM. Los estudios han sugerido que el modelo del complejo entre el receptor dulce T1R2-T1R3 y la taumatina depende críticamente de la complementariedad de los potenciales electrostáticos. Los residuos clave identificados incluyen W418 y E422 del T1R2, S59 del T1R3, y los residuos K67, R82 y K137 de la taumatina que contribuyen a la unión. Estudios de mutación confirmaron la importancia de estos residuos: el dulzor del mutante K106A se redujo aproximadamente tres veces, y los de K78A y K137A se redujeron aproximadamente cinco veces en comparación con la taumatina de tipo salvaje.
El "modelo de cuña" propuesto por Temussi sugiere que las proteínas dulces podrían no funcionar como agonistas clásicos, sino que estabilizarían la conformación activa del receptor al interactuar con un sitio de unión secundario.
Cuando se consume la parte carnosa del fruto, la taumatina se une a las papilas gustativas de la lengua, haciendo que los alimentos ácidos sepan dulces. Una aplicación importante es su capacidad para enmascarar sabores desagradables, incluidos el amargor o las notas metálicas, en productos alimentarios y farmacéuticos.
La aplicación más estudiada y comercialmente validada del extracto de T. daniellii (taumatina) es como edulcorante y modificador de sabor. El uso más popular de T. daniellii es como edulcorante. El arilo contiene una proteína no tóxica e intensamente dulce llamada taumatina, que es al menos tres mil veces más dulce que la sacarosa. Al sustituir a los edulcorantes sintéticos, se usa como edulcorante natural no calórico. La taumatina no es un carbohidrato, por lo que es un edulcorante ideal para los diabéticos.
Desde mediados de la década de 1990, la taumatina se ha utilizado como edulcorante y potenciador de sabor en las industrias alimentaria y de confitería. Aunque se han identificado siete proteínas dulces de origen vegetal —taumatina, miraculina, monelina, mabinlina, brazzeína, pentadina y curculina (neoculina)—, actualmente solo la taumatina está aprobada como aditivo alimentario.
Fortaleza de la evidencia: La potencia de dulzor y las propiedades de modificación del sabor de la taumatina están bien establecidas gracias a décadas de investigación en ciencia sensorial, revisión regulatoria y uso comercial. Estas propiedades están respaldadas por estudios de unión a receptores in vitro y evaluación sensorial humana. No se han identificado ensayos clínicos controlados de la taumatina como suplemento dietético en sentido estricto (es decir, que evalúen resultados de salud en pacientes) en la literatura revisada por pares.
Las actividades biológicas de T. daniellii incluyen actividades hipolipemiante, antihiperglucémica, antioxidante, insecticida, biorremediadora y antimicrobiana. La investigación sobre la actividad antioxidante se ha realizado principalmente a nivel preclínico.
Un artículo de datos informó sobre la actividad bioquímica in vivo del extracto etanólico de hojas de T. daniellii (ETD) en ratas Wistar machos, a una dosis oral de 500–1.500 mg/kg diarios durante 14 días. El tratamiento oral con ETD aumentó la actividad de la superóxido dismutasa (SOD) en los órganos, las concentraciones de glutatión reducido (GSH) renal y de lipoproteína de alta densidad (HDL) plasmática, mientras que redujo la actividad de la alanina transaminasa (ALT) plasmática, el colesterol plasmático, la bilirrubina y las concentraciones de malondialdehído (MDA) en los órganos (P<0,05). Los datos indicaron que el extracto etanólico de hojas de T. daniellii muestra potencial antioxidante, hipolipemiante y hepatoprotector.
Un estudio investigó la fitoquímica, la actividad antioxidante y las propiedades antidiabéticas in vitro del extracto de hoja fresca hervida (FBE) y de los extractos acuosos de hoja seca (DAE). El potencial antioxidante se evaluó mediante ensayos como la captación del radical DPPH, la captación del radical ABTS, el poder antioxidante reductor férrico (FRAP), la actividad antioxidante mediada por peróxido (PMA) y la actividad quelante de metales (MCA).
Fortaleza de la evidencia: Toda la evidencia disponible sobre los efectos antioxidantes proviene de ensayos in vitro o de estudios en animales (roedores). No se han identificado ensayos clínicos en humanos que evalúen resultados antioxidantes. La evidencia es preliminar y no puede extrapolarse directamente al uso terapéutico en humanos.
El mismo estudio en ratas descrito anteriormente (ETD, 500–1.500 mg/kg en ratas Wistar, 14 días) aportó datos sobre parámetros lipídicos y hepáticos. El tratamiento oral con ETD aumentó las concentraciones de HDL plasmática, mientras redujo el colesterol plasmático, la bilirrubina y la actividad de la ALT. Los datos se respaldaron con un informe histológico que no mostró anomalías patológicas. Los datos presentados indican que la hoja de T. daniellii posee propiedades antioxidantes e hipolipemiantes comparables con las de la vitamina C.
Fortaleza de la evidencia: Solo datos preliminares en animales. No se han realizado estudios en humanos. Las dosis utilizadas en los experimentos con animales (500–1.500 mg/kg) son muy altas y no pueden traducirse directamente a la dosificación en humanos.
Se realizó un estudio para determinar los constituyentes fitoquímicos y la actividad antibacteriana del extracto etanólico de hoja. El extracto evaluado mostró actividad antibacteriana contra ciertos organismos grampositivos (Staphylococcus aureus) y organismos gramnegativos (Bacillus subtilis, Streptococcus pyogenes, Shigella dysenteriae, Campylobacter jejuni y Salmonella typhi).
Fortaleza de la evidencia: Solo datos microbiológicos in vitro. No se han realizado estudios controlados en humanos que evalúen resultados antimicrobianos con preparaciones de T. daniellii. La evidencia es preliminar y se limita a condiciones de laboratorio.
Los órganos de la planta se usan en la medicina folclórica para tratar dolencias como la hiperglucemia. Se ha reportado evidencia in vitro de actividad antidiabética. Se observaron correlaciones sólidas entre el contenido de flavonoides y las actividades antioxidante y antidiabética. Además, la taumatina en sí no es un carbohidrato, por lo que se considera un edulcorante ideal para diabéticos —propiedad establecida por su naturaleza bioquímica y no por ensayos clínicos con criterios de valoración.
Fortaleza de la evidencia: No se han identificado ensayos clínicos controlados en humanos que evalúen preparaciones de T. daniellii para el control glucémico. La evidencia disponible se limita a ensayos in vitro de inhibición enzimática y a la naturaleza química intrínsecamente no carbohidratada de la proteína.
Las proteínas similares a la taumatina (TLP) se expresan en una variedad de especies vegetales, hongos e insectos. Estas proteínas se regulan al alza ante el estrés ambiental y se asignan al grupo 5 de proteínas relacionadas con la patogénesis vegetal (PR-5). Este rol biológico —como proteína relacionada con la defensa en la propia planta— está bien caracterizado, pero no constituye evidencia de un rol terapéutico en humanos.
El nivel máximo permitido (NMP) para el E 957 va desde un mínimo de 5 mg/kg en "productos lácteos fermentados con sabor" (por ejemplo, el yogur) hasta un máximo de 400 mg/kg en "suplementos alimenticios suministrados en forma de jarabe o masticables" (EFSA 2015).
Como modificador de sabor, se ha previsto el consumo seguro de la taumatina II en niveles máximos comparables a los especificados para las taumatinas actualmente disponibles: un nivel máximo permitido (NMP) de consumo seguro de hasta 1,1 mg/kg de peso corporal al día para todos los grupos de edad, según la EFSA E957 (28 de octubre de 2015).
Un estudio de provocación oral controlada con alimentos para evaluar la alergenicidad incluyó a 10 voluntarios, a quienes se les instruyó consumir diariamente 100 mg de taumatina o lactosa (placebo) encapsulados en gelatina durante 14 días cada uno, siguiendo un diseño cruzado doble ciego.
Un estudio in vivo examinó el extracto etanólico de hojas de T. daniellii en ratas Wistar machos, a una dosis oral de 500–1.500 mg/kg diarios durante 14 días. En el estudio de toxicología subcrónica revisado por el JECFA: grupos de 10 ratas macho y 10 hembras CD recibieron taumatina en la dieta a niveles de 1,0, 4,0 u 8,0% p/p. Un grupo control recibió una dieta basal suplementada con 8,0% de caseína p/p para compensar el alto consumo de proteínas. El Panel ANS de la EFSA y el Panel FAF de la EFSA recalcularon el NOAEL del mismo estudio de toxicidad subcrónica en perros, lo que dio como resultado valores de 1.305 mg/kg de peso corporal al día en perros macho y 1.476 mg/kg de peso corporal al día en perras hembra.
Esta proteína dulce está aprobada en la Unión Europea desde 1984 (E957) bajo el Anexo II del Reglamento (CE) n.º 1333/2008 y posee aprobación GRAS (Generalmente Reconocido como Seguro) en Estados Unidos (Número GRAS FEMA 3732). La taumatina figura en la Norma General del Codex para los Aditivos Alimentarios y está permitida para uso general en alimentos. En Europa, está aprobada como edulcorante o como potenciador de sabor (EFSA E 957) para su uso en varias categorías diferentes. Japón ha aprobado la taumatina en la categoría de edulcorantes naturales. Australia y Nueva Zelanda la incluyen entre los aditivos alimentarios aprobados.
En su revisión de 2021, los expertos científicos de la EFSA evaluaron la totalidad de la evidencia científica disponible, incluyendo datos toxicológicos, de ingesta y epidemiológicos, y concluyeron que la taumatina es segura para su uso en alimentos y bebidas y que no existen preocupaciones de seguridad en los niveles de exposición actuales. El Panel concluyó que no es necesario establecer una ingesta diaria admisible (IDA) numérica para la taumatina (E 957) y, basándose en un margen de seguridad (MOS) de 5.417 (que se considera una subestimación) y derivado utilizando la exposición del percentil 95 (P95) más alto de 0,48 mg/kg de peso corporal al día en consumidores únicamente, no existe preocupación de seguridad para la taumatina (E 957) en el escenario de evaluación de exposición al nivel máximo regulatorio.
Tras estas evaluaciones, la taumatina (E 957) se consideró aceptable para su uso y la ingesta diaria admisible (IDA) se estableció como "no especificada". Un dictamen más reciente de la EFSA sobre la seguridad de la taumatina para uso como aditivo alimentario para animales concluyó que no había preocupaciones para la seguridad del consumidor, ya que "la taumatina es una proteína altamente digerible y no se esperan residuos en tejidos/productos comestibles."
Un estudio de provocación oral con alimentos incluyó a 10 voluntarios que consumieron 100 mg de taumatina o lactosa (placebo) encapsulados en gelatina diariamente durante 14 días cada uno, en un diseño cruzado doble ciego. Las respuestas observadas incluyeron resultados de pruebas cutáneas (prick test), niveles de IgE sérica y ensayos de anafilaxia cutánea pasiva (PCA). Los resultados del ensayo clínico indicaron que ninguna de las tres pruebas arrojó reacciones alérgicas positivas.
La taumatina es la única proteína dulce que ha sido sometida a una evaluación exhaustiva de alergenicidad, que abarca desde la predicción in silico hasta la evaluación clínica. Con base en los métodos aplicados, la taumatina muestra potencial como alérgeno respiratorio debido a su reactividad cruzada con ciertos pólenes y frutas. Esto está relacionado con la familia más amplia de proteínas similares a la taumatina (TLP); las proteínas similares a la taumatina se han identificado como alérgenos menores en frutas de la familia Rosaceae, como Mal d 2 del manzano y Pru av 2 del cerezo, así como en el kiwi, el banano y el pimiento morrón. Datos de investigaciones multicéntricas sobre alergias indican que las TLP son alérgenos significativos en la alergia a alimentos vegetales y deben considerarse al diagnosticar y tratar la alergia a polen-alimentos.
Debido a su naturaleza proteica, se considera que la taumatina es un posible sensibilizante respiratorio. La taumatina no es irritante para los ojos ni la piel.
La taumatina consiste en una única cadena polipeptídica de 207 residuos de aminoácidos "normales" unidos mediante 8 puentes disulfuro, con un peso molecular de alrededor de 22.000. La taumatina se digiere por completo tanto en el ser humano como en los animales, lo cual, junto con su secuencia de aminoácidos "normal", explica su aceptación por parte de las autoridades regulatorias en todo el mundo como sustancia natural segura.
En el estudio de 90 días en ratas revisado por el JECFA, no se produjeron muertes en ningún grupo. Los aumentos de peso corporal en ratas macho alimentadas con 4,0 u 8,0% de taumatina fueron menores (6% y 9%, respectivamente) que los de los controles alimentados con caseína. Los aumentos de peso corporal en ratas hembra no se vieron afectados por el tratamiento. El consumo de alimento de ratas macho y hembra que recibieron 4,0 u 8,0% de taumatina fue de 5–11% menor que el de los controles alimentados con caseína. Estos hallazgos se interpretaron en el contexto del metabolismo proteico, no de toxicidad.
El Panel de la EFSA recomendó que la Comisión Europea considere introducir en las especificaciones de la UE para la taumatina (E 957) un nuevo límite de especificación para el contenido combinado mínimo de las proteínas taumatina I y II, un límite de especificación para levaduras, recuentos de mohos y Salmonella spp., y reducir el límite máximo existente para el arsénico, junto con la inclusión de límites máximos para el mercurio y el cadmio.
El JECFA no ha especificado una ingesta diaria admisible (IDA) para la taumatina, lo que refleja la confianza en su perfil de seguridad en los niveles actuales de uso, más que un vacío de datos.
Condiciones de salud que Thaumatococcus daniellii puede ayudar a apoyar.
Sistemas corporales que Thaumatococcus daniellii puede ayudar a apoyar.
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