Lipidomic profiling of bioactive lipids during spontaneous fermentation of fine-flavour cocoa

Los lípidos son un ingrediente esencial del chocolate y otros productos de cacao, y representan más del 50% del peso seco de los granos de cacao. Aunque el efecto de los lípidos del cacao sobre el perfil de sabor aún no está caracterizado, se reconoce que los lípidos son fundamentales para la calida...

Full description

Autores:
Herrera Rocha, Fabio Esteban
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2021
Institución:
Universidad de los Andes
Repositorio:
Séneca: repositorio Uniandes
Idioma:
eng
OAI Identifier:
oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/55791
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/1992/55791
Palabra clave:
Lipidomic
Machine learning
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Flavonoids
Biología
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description Los lípidos son un ingrediente esencial del chocolate y otros productos de cacao, y representan más del 50% del peso seco de los granos de cacao. Aunque el efecto de los lípidos del cacao sobre el perfil de sabor aún no está caracterizado, se reconoce que los lípidos son fundamentales para la calidad de los productos de cacao. El contenido de lípidos del cacao influye en los factores de calidad del chocolate, como la textura, la fusión y el punto de cristalización. Sin embargo, sólo unos pocos estudios han diseccionado el perfil lipídico del cacao, pero se han centrado en la composición de los triglicéridos y los ácidos grasos en el cacao a granel y el chocolate negro. Además, la actividad biológica potencial de estos lípidos sigue siendo principalmente inexplorada. En este sentido, el presente estudio pretende analizar el lipidoma de las fermentaciones de cacao de sabor fino y el licor de cacao resultante utilizando LC-MS-QTOF. Nuestros resultados revelaron que el lipidoma del cacao está compuesto principalmente por acilos grasos, glicerofosfolípidos y otros pequeños grupos de lípidos como glicerolípidos, lípidos esteroles, esfingolípidos y lípidos prenoles. No se observaron variaciones significativas en estos grupos de lípidos durante las fermentaciones de cacao de sabor fino. Además, se exploró la potencial actividad biológica de los lípidos identificados mediante un enfoque de aprendizaje automático. Entrenamos varios algoritmos de aprendizaje automático utilizando un conjunto de datos con 493 compuestos bioactivos y no bioactivos. Después de optimizar y probar todos los algoritmos, descubrimos que K-Nearest Neighbors (KNN) tenía el mejor rendimiento. A continuación, utilizamos este modelo para clasificar los lípidos identificados. Así, nominamos 8 moléculas como potenciales lípidos bioactivos basándonos en sus descriptores moleculares. Hasta ahora, ninguno de estos compuestos tenía informes previos de actividad biológica. Hasta donde sabemos, este es el primer
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Aunque el efecto de los lípidos del cacao sobre el perfil de sabor aún no está caracterizado, se reconoce que los lípidos son fundamentales para la calidad de los productos de cacao. El contenido de lípidos del cacao influye en los factores de calidad del chocolate, como la textura, la fusión y el punto de cristalización. Sin embargo, sólo unos pocos estudios han diseccionado el perfil lipídico del cacao, pero se han centrado en la composición de los triglicéridos y los ácidos grasos en el cacao a granel y el chocolate negro. Además, la actividad biológica potencial de estos lípidos sigue siendo principalmente inexplorada. En este sentido, el presente estudio pretende analizar el lipidoma de las fermentaciones de cacao de sabor fino y el licor de cacao resultante utilizando LC-MS-QTOF. Nuestros resultados revelaron que el lipidoma del cacao está compuesto principalmente por acilos grasos, glicerofosfolípidos y otros pequeños grupos de lípidos como glicerolípidos, lípidos esteroles, esfingolípidos y lípidos prenoles. No se observaron variaciones significativas en estos grupos de lípidos durante las fermentaciones de cacao de sabor fino. Además, se exploró la potencial actividad biológica de los lípidos identificados mediante un enfoque de aprendizaje automático. Entrenamos varios algoritmos de aprendizaje automático utilizando un conjunto de datos con 493 compuestos bioactivos y no bioactivos. Después de optimizar y probar todos los algoritmos, descubrimos que K-Nearest Neighbors (KNN) tenía el mejor rendimiento. A continuación, utilizamos este modelo para clasificar los lípidos identificados. Así, nominamos 8 moléculas como potenciales lípidos bioactivos basándonos en sus descriptores moleculares. Hasta ahora, ninguno de estos compuestos tenía informes previos de actividad biológica. Hasta donde sabemos, este es el primerLipids are an essential ingredient in chocolate and other cocoa products and represent more than 50% of the dry weight of cocoa beans. Even though the effect of cocoa lipids on flavor profile is still uncharacterized, lipids are recognized as critical for the quality of cocoa products. Cocoa lipid content impacts chocolate quality factors such as texture, melting, and crystallization point. Nevertheless, only a few studies have dissected cocoa lipid profile but focused on triglycerides and fatty acids composition in bulk cocoa and dark chocolate. In addition, the potential biological activity of these lipids remains mainly unexplored. In this regard, the present study aims to analyze the lipidome of fine-flavor cocoa fermentations and the resultant cocoa liquor using LC-MS-QTOF. Our results revealed that cocoa lipidome mainly comprises fatty acyls, glycerophospholipids, and other small lipid groups such as glycerolipids, sterol lipids, sphingolipids, and prenol lipids. No significant variations were observed in these groups of lipids during fine-flavor cocoa fermentations. Furthermore, potential biological activity in the identified lipids was explored using a Machine Learning approach. We trained several Machine Learning algorithms using a dataset with 493 bioactive and non-bioactive compounds. After optimizing and testing all the algorithms, we found that K-Nearest Neighbors (KNN) had the best performance. Then, we used this model to classify the identified lipids. Thus, we nominated 8 molecules as potential bioactive lipids based on their molecular descriptors. Up to now, none of these compounds had previous reports of biological activity. To the best of our knowledge, this is the first work that reveals the lipidomic profile of fine-flavor cocoa and, the first systematic attempt to investigate their potential bioactivity.Magíster en Biología ComputacionalMaestría31 páginasapplication/pdfengUniversidad de los AndesMaestría en Biología ComputacionalFacultad de CienciasDepartamento de Ciencias BiológicasLipidomic profiling of bioactive lipids during spontaneous fermentation of fine-flavour cocoaTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionTexthttp://purl.org/redcol/resource_type/TMLipidomicMachine learningCocoaBiological activityFlavonoidsBiología202010271PublicationORIGINAL25809.pdfapplication/pdf492657https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/a5da98f9-2b3d-4150-86cb-28c72ea83b47/download646e3f59b695f88238b73599c871f9efMD51THUMBNAIL25809.pdf.jpg25809.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg13479https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/119454d9-1f2e-403c-b848-45cf9b129568/download16b8ef49f69cad6c4702500bbe7b8e2bMD53TEXT25809.pdf.txt25809.pdf.txtExtracted texttext/plain47293https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/84424530-082a-4dd1-9177-efdadcd097b3/download553bdabd38c4bb74257784e50194e37fMD521992/55791oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/557912023-10-10 17:40:29.786http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/open.accesshttps://repositorio.uniandes.edu.coRepositorio institucional Sénecaadminrepositorio@uniandes.edu.co