Redes de sustancias medievales revelan medicamentos bioactivos

El texto medieval de minería de datos revela ingredientes médicamente bioactivos.

Según los investigadores, los boticarios medievales usaban recetas con propiedades antibacterianas significativas.

por Emerging Technology from the arXiv 




El Lylye of Medicynes es un manuscrito del siglo XV que reside en la Biblioteca Bodleian de Oxford, Inglaterra. Es una traducción al inglés medio de un tratado latino anterior sobre enfermedades, que contiene estudios de casos y recetas de tratamientos. Era un texto influyente que se creía que originalmente pertenecía a Robert Broke, un boticario personal del monarca inglés Enrique VI.

El Lylye of Medicynes es muy familiar para los historiadores que estudian tratamientos médicos medievales. Hace tiempo que saben que algunas recetas contienen ingredientes, como la miel, con propiedades antibióticas.

Pero la cuestión más amplia de la eficacia de la medicina medieval en general es mucho más difícil de estudiar. "La farmacopea utilizada por los médicos y los laicos en la Europa medieval se ha descartado en gran medida como placebo o superstición", dice Erin Connelly de la Universidad de Pennsylvania y colegas de la Universidad de Warwick en el Reino Unido.

Ahora esa vista parece que va a cambiar. Connelly y compañía dicen que las recetas medievales siguen un patrón racional de tratamiento que resiste el control médico moderno. Su evidencia proviene de la extracción de datos de los patrones de ingredientes en el Lylye of Medicynes, que revela redes de sustancias en las recetas con importantes propiedades bioactivas.

En primer lugar, algunos antecedentes. El Lylye of Medicynes contiene 360 ​​recetas, cada una en un formato estándar que comienza con el tipo de remedio (un jarabe de ungüento o yeso, por ejemplo), luego especifica la fase de la enfermedad cuando debe aplicarse y termina con una lista de ingredientes. .

La minería de datos de este texto no es tarea fácil. Las recetas mencionan más de 3,000 ingredientes para el tratamiento de 113 condiciones diferentes. De estas condiciones, 30 describen síntomas tales como fractura de piel, purulencia, enrojecimiento, corteza negra, mal olor, calor o ardor, etc., que se traducen en síntomas de infecciones externas.

Un desafío es que el texto a menudo se refiere a los mismos ingredientes usando diferentes palabras y ortografías. Por ejemplo, la hierba hinojo se conoce como fenel, feniculi, feniculum, marathri, maratri y maratrum. Todos estos deben ser condensados ​​bajo el mismo título.

Sin embargo, varias partes de una planta pueden contener diferentes ingredientes activos, y esto también debe tenerse en cuenta. Por lo tanto, la raíz de hinojo, el jugo de hinojo y las semillas de hinojo deben incluirse por separado. El equipo también corrigió las variantes de ortografía a mano.

Una vez estandarizados los ingredientes, el equipo estudió las redes que formaron. Para ello, crearon un nodo para cada ingrediente y dibujaron conexiones entre ellos si aparecían en la misma receta. Cuanto más a menudo estos ingredientes aparecían juntos, más fuerte se hacía esta conexión. Una vez montada la red, los investigadores utilizaron un algoritmo estándar para buscar comunidades dentro de la red.

Los hallazgos hacen para la lectura interesante. "Los resultados muestran claramente la existencia de una estructura jerárquica dentro de las recetas", dicen los investigadores.

Cada comunidad en la red está compuesta por comunidades más pequeñas, todas con un núcleo común de ingredientes. Por ejemplo, un núcleo de ingredientes consiste en aloe vera más "sarcocolla nutria", una goma de uno de varios árboles persas mezclados con leche materna.

Varios ingredientes individuales juegan un papel importante en la red. Estos incluyen miel, vinagre y flores de granada.

El siguiente paso del equipo fue buscar recetas emblemáticas que exploten combinaciones de ingredientes. Luego buscaron en la literatura médica moderna la evidencia de que esas recetas podrían haber funcionado.

Por ejemplo, una receta en el tratado es un enjuague bucal descrito como un tratamiento para "pústulas, úlceras, apostemas (hinchazón / inflamación), cáncer, fístula, herpestiomenus (gangrena) y carbúnculo (carbunclo; ebullición supurativa)".

Esta mezcla se hace con "sumac, galle, psidia (la corteza de la granada o la corteza del árbol), balaustia, masilla (resina exudada del árbol de la masilla, Pistacia lentiscus), olibanum, hony y vinagre" probablemente mezclada con nitrito o leche materna.

Una pregunta importante es si alguno de esos ingredientes tiene efectos antibacterianos o inmunomoduladores. Para averiguarlo, Connelly y sus colegas los buscaron en la Base de Datos Cochrane de Revisiones Sistemáticas, una biblioteca bien conocida de investigación médica basada en la evidencia.

Resulta que hay buena evidencia de que algunos de esos ingredientes son bioactivos. Se sabe que la miel tiene propiedades antibióticas, y el Servicio Nacional de Salud del Reino Unido la usa regularmente para curar heridas. El vinagre es un buen desinfectante y la leche materna contiene una variedad de componentes antimicrobianos. La bilis (o galle) también se reconoce como un potente bactericida.

Sin embargo, hay poca evidencia de que el aloe, el incienso, la masilla y la sarcocolla tengan efectos curativos. Por ejemplo, una revisión Cochrane de los efectos de curación de la herida del áloe encontró que los estudios relevantes en general eran de baja calidad. Así que el jurado aún está deliberando sobre el poder de esas sustancias.

Sin embargo, la combinación de los ingredientes especificados en un solo enjuague bucal claramente tiene sentido. Aumenta la redundancia, si un ingrediente no funciona, otro podría y "podría aumentar la eficacia contra una especie microbiana objetivo en particular atacando varios objetivos celulares al mismo tiempo, o permitiendo la activación química de moléculas de componentes particulares", dice Connelly. y compañía.

Concluyen que la receta de enjuague bucal, y otras similares, reflejan un enfoque racional para la toma de decisiones médicas.

Eso es un trabajo interesante. Implica que la visión convencional de la medicina medieval como poco más que un hocus pocus necesita ser reconsiderada. "Este trabajo demuestra la posibilidad de usar algoritmos de redes complejas para explorar un conjunto de datos médicos medievales para patrones subyacentes en combinaciones de ingredientes relacionados con el tratamiento de enfermedades infecciosas", dicen los investigadores.

Además, creen que podría haber mucho más por descubrir en los textos medievales, incluida la posibilidad de nuevos agentes antimicrobianos que aún son desconocidos para la ciencia moderna. "El uso de las tecnologías digitales para convertir estos textos en bases de datos susceptibles de minería de datos cuantitativos requiere un enfoque interdisciplinario cuidadoso, pero podría proporcionar una perspectiva completamente nueva sobre la ciencia y la racionalidad medievales", dicen Connelly y coautores.

Ref: https://arxiv.org/abs/1807.07127 : Data Mining a Medieval Medical Text Reveals Patterns in Ingredient Choice That Reflect Biological Activity Against the Causative Agents of Specified Infections

1807 07127

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Redes de ingredientes revelan secretos de los sabores

Conectividad
Las redes del sabor revelan el principio universal detrás de recetas acertadas

Cadenas ocultas de sabores entre los ingredientes explican lo que hace que algunos platos sabor mejor que otros, dicen los científicos de alimentos.

MIT Technology Review



En este grafo que representa los 100 ingredientes principales en la red global del sabor, los nodos son ingredientes, los bordes representan sabores compartidos, y los colores del nodo representan los racimos de ingredientes ligados.

Dado el número de ingredientes que los seres humanos comen, el número total de maneras de combinarlos es del orden de 10 a la potencia 15. Y sin embargo, el número real de recetas que comemos es de alrededor de un millón, una pequeña fracción del total. Eso sugiere fuertemente un principio organizador que, en términos de receta, clasifica el trigo de la paja.

Por lo tanto, un desafío continuo para los científicos de alimentos es descubrir las leyes que rigen las combinaciones de sabores y utilizarlas para crear nuevas recetas que aún no han sido experimentadas por las papilas gustativas humanas.

Hoy en día, Tiago Simas en Telefónica Research en Barcelona, ​​España, y unos cuantos amigos dicen haber descubierto un principio importante de combinación de sabores al estudiar alimentos de diferentes culturas. Esta nueva visión podría ayudar a crear nuevas recetas.

El trasfondo del descubrimiento de este grupo es la hipótesis de apareamiento de alimentos desarrollada por los chefs Francois Benzi y Heston Blumenthal. A primera vista, los alimentos como el chocolate y el queso azul pueden parecer tan diferentes como es posible para los alimentos. Y sin embargo, estos alimentos comparten 73 diferentes moléculas de sabor.

Es por eso que en algunos restaurantes de alta gama, a veces encontrará queso azul y chocolate en los mismos platos. El pensamiento es que cuando los ingredientes contienen las mismas moléculas de sabor, pueden ser emparejados con éxito. La idea es que los sabores compartidos ayudan a mezclar los ingredientes más eficazmente. El emparejamiento de los alimentos sugiere inmediatamente una nueva forma de crear nuevas recetas, por lo que rápidamente ganó influencia entre una cierta raza de gastrónomos.

Luego, en 2011, una curiosa investigación reveló que el emparejamiento de alimentos era sólo parte de la explicación detrás de las recetas exitosas. En este trabajo, un equipo de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, analizó la red de enlaces entre ingredientes en recetas de todo el mundo. En esta red, los ingredientes son nodos en una red, vinculados cuando comparten las moléculas de sabor.

Este enfoque convirtió la hipótesis de apareamiento de alimentos en su cabeza. Cuando las recetas de América del Norte y Europa Occidental son analizadas de esta manera, las redes revelan que el emparejamiento de alimentos es un factor importante. Pero cuando el equipo analizó recetas de Asia oriental (Corea y Japón, por ejemplo), encontraron exactamente lo contrario. Estas cocinas parecen combinar los mismos alimentos que no comparten ingredientes de sabor. Es evidente que la hipótesis de apareamiento de alimentos es sólo parte de un panorama más amplio y en la necesidad de una actualización seria.

Entre Simas y sus colegas. Estos chicos han mirado un poco más difícil en la web de sabores detrás de las recetas y descubrió un principio más profundo en el trabajo. La idea básica es que cuando dos ingredientes no comparten sabores, el equipo busca un tercer ingrediente con sabores en común con cada uno de los primeros pares. De esta manera, fueron capaces de identificar las cadenas de sabor y explorar cómo recetas en diferentes partes del mundo los utilizan.

Por ejemplo, el albaricoque y el whisky no comparten sabores entre sí, pero tienen sabores en común con el tomate. Esto crea una cadena de sabor que une los tres ingredientes, haciéndolos adecuados para ser utilizados en la misma receta.

El equipo llama a este puente de comida. La definen como "la capacidad de conectar un par de ingredientes, que pueden o no tener una conexión directa, a través de un camino de ingredientes no repetitivos".

Esto tiene un impacto importante en las recetas. Mientras que el emparejamiento de los alimentos intensifica el sabor mezclando ingredientes en una receta con compuestos químicos similares, el alimento que puentea suaviza cualquier contraste entre los ingredientes, diga Simas y coautores.

Entonces, ¿qué papel juega la comida en las recetas de diferentes culturas? Para averiguar, Simas y co examinaron las redes de sabor de cocinas de diversas partes del mundo y luego analizaron los respectivos papeles de emparejamiento de alimentos y comida puente en cada cocina.

En América Latina, por ejemplo, las recetas explotan el emparejamiento de alimentos y el establecimiento de puentes alimentarios, mientras que los alimentos de Asia oriental parecen evitar ambos principios. Las cocinas del Sudeste Asiático como el tailandés y el vietnamita parecen depender sólo de la comida que puentea, mientras que los alimentos de América del Norte y Europa occidental usan sólo el emparejamiento de alimentos.

Es un trabajo interesante que extiende los principios detrás de la forma en que creamos recetas. De hecho, revela que el emparejamiento de los alimentos es realmente un caso especial de alimentación puente en la que el número de nodos en la cadena de sabor es 0.

Una mejor comprensión de estos principios debería ayudar a los chefs a crear nuevas recetas en estilos específicos. Pero no es de ninguna manera el ser-todo y el final-todo de la cocina. Recetas de éxito tienen una amplia gama de diferentes parámetros, además de sabor. No es la textura de la comida, su temperatura, su boca se sienten, y su color, por nombrar sólo unos pocos.

Los puentes alimentarios ciertamente pueden ayudar con nuevas recetas. Pero una herramienta verdaderamente universal para la creación de recetas tendrá que ser mucho más amplia para incorporar estos otros factores en su modelo. Eso requerirá un trabajo significativo.

Pero paso a paso, los científicos de los alimentos están aprendiendo cómo los humanos podan la lista de todas las combinaciones posibles de alimentos para producir las combinaciones que realmente terminan comiendo.


Ref: arxiv.org/abs/1704.03330 : Food-Bridging: A New Network Construction To Unveil The Principles Of Cooking

1704 03330

Redes de ingredientes y pirámides de sabor

Red de sabor y los principios del maridaje
Yong-Yeol Ahn, Sebastian E. Ahnert, James P. Bagrow y lászlo barabási

Nature
doi: 10.1038 / srep00196

Resumen

La diversidad cultural de la práctica culinaria, como lo ilustra la variedad de cocinas regionales, plantea la cuestión de si existen patrones generales que determinan las combinaciones de ingredientes utilizados en la actualidad los alimentos o los principios que trascienden los gustos y recetas individuales. Introducimos una red sabor que captura los compuestos de sabor que comparten ingredientes culinarios. Cocina occidental muestran una tendencia a utilizar pares de ingredientes que comparten muchos compuestos de sabor, el apoyo a la llamada hipótesis de maridaje. Por el contrario, las cocinas de Asia Oriental tienden a evitar ingredientes de intercambio de compuestos. Dada la creciente disponibilidad de información sobre la preparación de alimentos, nuestra investigación basada en datos abre nuevas vías hacia una comprensión sistemática de la práctica culinaria.





(A) Los ingredientes contenidos en dos recetas (columna izquierda), junto con los compuestos de sabor que son conocidos por estar presentes en los ingredientes (columna derecha). Cada compuesto de sabor está vinculada a los ingredientes que lo contienen, formando una red bipartita. Algunos compuestos (que se muestran en negrita) son compartidos por múltiples ingredientes. (B) Si proyectamos la red bipartita-ingrediente compuesto en el espacio de sustancia, obtenemos la red sabor, cuyos nodos son ingredientes, vinculado si comparten al menos un compuesto de sabor. El espesor de enlaces representa el número de compuestos de sabor comparten dos ingredientes y el tamaño de cada círculo corresponde a la prevalencia de los ingredientes de las recetas. (C) La distribución de tamaño de la receta, capturando el número de ingredientes por receta, a través de las cinco cocinas explorados en nuestro estudio. (D) La frecuencia de rango parcela de ingredientes en los cinco cocinas muestran una distribución aproximadamente invariante a través de cocinas.


Cada nodo indica un ingrediente, el color de nodo indica la categoría de alimentos, y el tamaño nodo refleja la prevalencia ingrediente en las recetas. Dos ingredientes están conectados si comparten un número significativo de compuestos de sabor, el espesor de enlace que representa el número de compuestos compartidos entre los dos ingredientes. Enlaces adyacentes se agrupan para reducir el desorden. Tenga en cuenta que el mapa sólo muestra los vínculos estadísticamente significativas, como se identifica por el algoritmo de Refs.28,29 para p-valor de 0,04. Un dibujo de la red completa es demasiado denso para ser informativos. Utilizamos, sin embargo, la red completa en nuestras mediciones posteriores.




Ilustración esquemática de dos pares de ingredientes, la primera compartir muchos más (A) y la segunda mucho menos (B) compuestos de los esperados si los compuestos de sabor fueron distribuidos al azar. (C, D) Para probar la validez de la hipótesis de maridaje, construimos 10.000 recetas al azar y calculamos ΔNs. Encontramos que los pares de ingredientes en las cocinas norteamericanas tienden a compartir más compuestos mientras cocinas de Asia Oriental tienden a compartir menos compuestos de lo esperado en un conjunto de datos de recetas al azar. (E, F) La distribución P (Ns) para 10.000 conjuntos de datos de recetas aleatorios en comparación con los valores reales de la cocina de Asia Oriental y América del Norte. Ambas cocinas presentan valores de p significativos, según las estimaciones utilizando una prueba z. (G, H) enumeramos cada par ingrediente posible en cada cocina y mostrar la fracción de pares en las recetas como una función del número de compuestos compartidos. Para reducir el ruido, sólo utilizamos los puntos de datos calculados a partir de más de 5 pares. Los valores de p se calcularon utilizando una prueba t. Cocina norteamericana está sesgada hacia los pares con los compuestos más comunes, mientras que Asia Oriental muestra la tendencia contraria (véase el SI para los detalles y resultados de otras cocinas). Tenga en cuenta que se utilizó la red completa, la columna vertebral no se muestra en la Fig. 2 para obtener estos resultados. (I, J) La contribución y la frecuencia de uso de cada ingrediente en América del Norte y la cocina de Asia Oriental. El tamaño de los círculos representa la prevalencia relativa. La cocina de América del Norte y Asia oriental muestra las tendencias opuestas. (K, L) Si eliminamos los ingredientes altamente contribuyendo de forma secuencial (de la contribución más grande de la cocina de América del Norte y de la contribución más pequeña en la cocina asiática del este), el efecto de los compuestos compartida se desvanece rápidamente cuando sacamos cinco (Asia Oriental) a quince ( de América del Norte) ingredientes.



(A, B) Pirámides de sabor las cocinas de América del Norte y de Asia Oriental. Cada pirámide de sabor muestra los seis ingredientes más auténticos (es decir, aquellos que son mayor ), pares de ingredientes (más grande) y ingredientes trillizos ( más grande). El tamaño de los nodos refleja la abundancia del ingrediente en las recetas de la cocina particular. Cada color representa la categoría del ingrediente (véase la Fig. 2 para el color) y el espesor de enlace indica el número de compuestos compartidos. (C) Los seis ingredientes y pares de ingredientes más auténticos utilizados en cocina regional específica. Color de nodo representa la cocina y el peso enlace refleja la prevalencia relativa de la pareja ingrediente.

Maridaje negativo en la redes de ingredientes de la cocina india

Data Mining de recetas indias revelan un fenómeno de nuevo maridaje 
Mediante el estudio de la red de vínculos entre recetas de la India, los informáticos han descubierto que la presencia de ciertas especias hace una comida mucho menos probable que contiene ingredientes con sabores en común.




La hipótesis del maridaje es la idea de que los ingredientes que comparten los mismos sabores debe combinarse bien en recetas. Por ejemplo, el cocinero inglés Heston Blumenthal descubrió que el chocolate blanco y el caviar comparten muchos sabores y llegar a ser una buena combinación. Otras combinaciones inusuales que parecen confirmar la hipótesis son las fresas y los guisantes, los espárragos y la mantequilla y el chocolate y queso azul.

Pero en los últimos años los investigadores han comenzado a cuestionar qué tan bien esta hipótesis sostiene en diferentes cocinas. Por ejemplo, el maridaje parece ser común en las cocinas de América del Norte y Europa occidental, pero ausente en la cocina del sur de Europa y Asia Oriental.

Hoy en día, Anupam Jain y sus amigos en el Instituto Indio de Tecnología de Jodhpur dicen que el efecto contrario ocurre en la cocina india. En esta parte del mundo, los alimentos con sabores comunes son menos propensos a aparecer juntos en la misma receta. Y la presencia de ciertos condimentos hacen que el efecto negativo maridaje aún más fuerte.

Jain y colegas comenzaron su trabajo mediante la descarga de más de 2.500 recetas de cocina en línea una base de datos llamada TarlaDalal.com. Estas recetas vienen de ocho sub-cocinas, incluyendo bengalí, gujarati, punjabi, y sur de la India, que en conjunto abarcan vastas geografías, climas y culturas en el subcontinente indio.

En conjunto, estas recetas contienen 194 ingredientes diferentes. La receta contiene en promedio siete ingredientes pero algunos puede contener hasta 40. En particular, el sub-cocina Mughlai tiene muchas recetas con excepcionalmente gran número de ingredientes, probablemente debido a su herencia real.

Jain y coautores a continuación, crearon una red de sabor en el que los ingredientes están vinculados si aparecen juntos en la misma receta. La red puede entonces ser estudiada por fenómeno interesante, como los efectos de agrupamiento.

La pregunta que el equipo se dispuso a contestar era en qué medida maridaje es positivo o negativo. En otras palabras, ¿comparten ingredientes compuestos de sabor se producen en la misma receta con más frecuencia que si los ingredientes fueron escogidos al azar.

Los resultados son una lectura interesante. Jain y colegas concluyen que la cocina india se caracteriza por un fuerte maridaje negativo. No sólo eso, sino que la fuerza de esta correlación negativa es muy superior a cualquier cosa se informó anteriormente.

También encontraron que los ingredientes específicos afectan dramáticamente maridaje. Por ejemplo, la presencia de la pimienta de cayena fuertemente incita modelo de reparto del sabor de la cocina india hacia el emparejamiento negativo. Otros ingredientes que tienen un efecto similar incluyen el pimiento verde, el cilantro, el garam masala, tamarindo, jengibre, canela y así sucesivamente.

En otras palabras, las especias hacen que el efecto negativo maridaje más potente, un fenómeno nunca antes visto. "Nuestro estudio revela que las especias ocupan una posición única en la composición de ingredientes de la cocina india y juegan un papel importante en la definición de su perfil característico," dicen Jain y co.

Ese resultado tiene algunos corolarios interesantes. En muchas cocinas, especias agregan sabor, sino también prevenir deterioro de los alimentos al matar ciertos tipos de bacterias. Jain y co decir este papel medicinal debe haber tenido un efecto significativo en la forma en que las recetas evolucionado desde la eliminación de estos ingredientes tendría impactos en la salud tenido. "Llegamos a la conclusión de que la evolución de la cocina impulsada por las creencias medicinales habría dejado su firma en recetas tradicionales de la India", dicen.

El resultado también tiene implicaciones para el futuro de los alimentos. De la misma manera que los cocineros occidentales buscan ingredientes poco comunes que comparten los mismos sabores, maridaje negativo también puede conducir al desarrollo de nuevas combinaciones de sabores y recetas de comida india. "Nuestro estudio podría potencialmente conducir a métodos para la creación de nuevas recetas de autor de la India, alteraciones de recetas saludables y sistemas de recomendación receta", concluyen Jain y coautores.

Más allá de eso, este trabajo muestra cómo la ciencia poderosa red se ha convertido en el análisis de aspectos dispares de la vida cotidiana. El tratamiento de las recetas como las redes ha resultado ser una herramienta poderosa que está cambiando la manera en que pensamos acerca de la comida y la forma en que consumimos.

Ref: arxiv.org/abs/1502.03815 : Spices Form The Basis Of Food Pairing In Indian Cuisine

1502 03815

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