INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL Centro de Desarrollo de Productos Bióticos
ESTUDIO DE LA DIGESTIBILIDAD DE CARBOHIDRATOS Y CAPACIDAD ANTIOXIDANTE DE LEGUMINOSAS DE
MAYOR CONSUMO EN MÉXICO
T E S I S
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRIA EN CIENCIAS EN DESARROLLO DE
PRODUCTOS BIÓTICOS
P R E S E N T A:
I. B. Q. LORENA SILVA CRISTOBAL
DIRECTORA: DRA. PERLA OSORIO DÍAZ Co DIRECTOR: DR. LUIS ARTURO BELLO PÉREZ
Yautepec, Morelos, Diciembre de 2007
Este trabajo fue realizado en el Laboratorio de
Control de Calidad del Departamento de Desarrollo
Tecnológico del Centro de Desarrollo de Productos
Bióticos del Instituto Politécnico Nacional, bajo la
dirección de la Dra. Perla Osorio Díaz y del Dr. Luis Arturo
Bello Pérez.
Se agradece el apoyo económico a los proyectos
SIP-20060292 y SIP-20070669.
A G R A D E C I M I E N T O S
A los directores de tesis DRA. PERLA OSORIO DÍAZ y al DR. LUIS ARTURO BELLO
PÉREZ, por haber asesorado y dirigido este trabajo.
A los miembros del jurado M. en C. FRANCISCO JAVIER LEOBARDO GARCÍA
SUARÉZ, DRA. EDITH AGAMA ACEVEDO, M. en C. RODOLFO RENDÓN VILLALOBOS y
DRA. ROSALÍA AMÉRICA GONZÁLEZ SOTO por brindarme sus apreciables comentarios
y correcciones en la redacción final del presente escrito.
A los profesores que de forma importante contribuyeron a mi formación
académica durante mi estancia en el Centro de Investigación, en especial a la DRA.
PERLA OSORIO DÍAZ y a la DRA. KALINA BERMÚDEZ TORRES.
A mis amigos de Desarrollo Tecnológico: PAUL, ALEX y PABLO por el
compañerismo, la amistad y los conocimientos compartidos durante todo este
tiempo. Y a los que nos conocimos en el transcurso de la vida: TERE, JUANITO,
VERÓNICA, MARIBEL, ALONDRA, YUNIA, DENISSE, MINERVA Y RUBI por brindarme su
cariño y paciencia.
Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología CONACYT y al Programa
Institucional de Formación de Investigadores PIFI, por la beca otorgada durante mis
estudios de maestría.
D E D I C A T O R I A S
A DIOS que con su amor aprendí a
tener valor, fuerza y esperanza para
seguir luchando en la vida, para
alcanzar mis sueños.
Con especial amor y cariño a mis
padres: Roberto y Virginia, y a mis
hermanos Lucero, Alberto y
Berenice. Por que siempre han estado
conmigo y me han dado lo mejor de
la vida, el amor.
Con amor a mi esposo, Manuel y
familia por su bondad, cariño y
confianza en la etapa final de este
trabajo.
A una persona muy especial que
dedico su tiempo, amistad y
paciencia, Perla.
CONTENIDO
Página
LISTA DE FIGURAS I
LISTA DE CUADROS II
LISTA DE ABREVIATURAS III
RESUMEN VI
ABSTRACT VIII
I. Introducción 1
II. Revisión de literatura 3
2.1 Leguminosas 3
2.1.1 Frijol 6
2.1.2 Garbanzo 8
2.1.3 Lenteja 11
2.2 Carbohidratos 12
2.2.1 Carbohidratos digeribles (carbohidratos
glucémicos)
13
2.2.1.1 El almidón 13
2.2.1.2 Composición química del almidón 15
2.2.1.3 Digestibilidad del almidón 18
2.2.2 Carbohidratos no digeribles (carbohidratos no 22
glucémicos)
2.2.2.1 Fracción indigerible 22
2.2.2.2 Fibra dietética 25
2.2.2.3 Almidón resistente 28
2.3 Fermentación de los carbohidratos no digeribles 31
2.4 Capacidad antioxidante 32
2.4.1 Polifenoles 36
2.4.2 Antocianinas 38
III. Justificación 43
IV. Objetivos 45
4.1 Objetivo general 45
4.2 Objetivos específicos 45
V. Materiales y Métodos 46
5.1 Materiales 46
5.1.1 Materia prima 46
5.1.2 Tiempo de cocción de las muestras 46
5.1.3 Preparación de las harinas 47
5.1.4 Preparación del material y equipo 47
5.1.4.1 Equipos y reactivos 47
5.2 Métodos 48
5.2.1 Análisis de la composición química 48
5.2.2 Análisis de digestibilidad 48
5.2.2.1 Almidón total 48
5.2.2.2 Almidón disponible 50
5.2.2.3 Almidón resistente 52
5.2.2.4 Fibra dietética 54
5.2.2.5 Fracción indigerible 57
5.2.3 Extracción de polifenoles solubles 58
5.2.4 Cuantificación de polifenoles solubles totales 59
5.2.5 Determinación de antocianina total 60
5.2.6 Capacidad antioxidante 61
5.2.6.1 Medición de la capacidad antioxidante 61
5.3 Análisis estadístico 64
VI. Resultados y Discusión 65
6.1 Tiempo de cocción de las muestras 65
6.2 Composición química proximal de las muestras 66
6.3 Análisis de digestibilidad 70
6.3.1 Almidón total, almidón disponible y almidón
resistente
70
6.3.2 Fibra dietética total, fibra dietética insoluble y fibra
dietética soluble
75
6.3.3 Fracción indigerible total, fracción indigerible
insoluble y fracción indigerible soluble
80
6.3.4 Polifenoles solubles totales 84
I
LISTA DE FIGURAS
Figura. Página
1 Tamaño de diferentes gránulos de almidón. 14
2 Componentes del almidón. 16
3 Producción de ácidos grasos de cadena corta. 33
4 Estructura y sustituyentes de las antocianinas. 39
5 Capacidad antioxidante a partir de la misma cantidad de
muestra.
91
6 Capacidad antioxidante a partir de la concentración de
polifenoles.
93
II
LISTA DE CUADROS
Cuadro. Página
1 Producción de frijol en México. 7
2 Composición química de tres leguminosas. 10
3 Principales diferencias entre la fracción indigerible y la
fibra dietética.
24
4 Cantidad de DPPH y extracto utilizado en la medición de
la capacidad antioxidante.
63
5 Composición química en frijol negro, garbanzo y lenteja. 67
6 Contenido de almidón total, disponible y resistente de frijol
negro, garbanzo y lenteja cocidos.
71
7 Contenido de fibra dietética total, soluble e insoluble de
frijol negro, garbanzo y lenteja cocida.
76
8 Contenido de fracción indigerible total, soluble, insoluble
en frijol negro, garbanzo y lenteja cocidos.
81
9 Contenido de polifenoles solubles totales y antocianinas
totales de frijol negro, garbanzo y lenteja cocidos.
85
III
LISTA DE ABREVIATURAS
Anotación Significado
A Absorbancia
Ε Absortividad molar
HCl Ácido clorhídrico
AT Almidón total
AD Almidón disponible
ARR Almidón resistente retrogradado
AR Almidón resistente
ARI Almidón resistente tipo I
ARII Almidón resistente tipo II
ARIII Almidón resistente tipo III
ARIV Almidón resistente tipo IV
ANT Antocianina total
ANOVA Análisis de varianza
AGCC Ácidos grasos de cadena corta
AACC American Association of Cereal Chemists
AOAC Association of Official Analytical Chemists
CA Capacidad antioxidante
IV
Anotación Significado
cal/g Calorías por gramo
KCl Cloruro de potasio
CaCl2 Cloruro de calcio
DPPH 2,2-difenil-1-picrilhidracil
DNS 3, 5-dinitrosalicílico
EURESTA European Research Project on Resistan Starch
F Factor de proteína
°C Grados centígrados
g Aceleración de la gravedad
g Gramo
g/L Gramo por litro
GOD/POD Glucosa Oxidasa Peroxidasa
GP Grado de Polimerización
h Hora
NaOH Hidróxido de sodio
INIFAP Instituto de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias
kg Kilogramo
L Litro
L/h Litro por hora
µg Microgramo
µm Micrómetro
V
Anotación Significado
µM Micromolar
µL Microlitro
mg Miligramo
mg/100 g Miligramos por cien gramos
min Minuto
mL Mililitro
mm Milímetro
mM Milimolar
nm Nanómetro
N Normalidad
PM Peso Molecular
PE Polifenoles Extraíbles
PNE Polifenoles No Extraíbles
PST Polifenoles Solubles Totales
% Porcentaje
pH Potencial de hidrógeno
rpm Revoluciones por minuto
s Segundo
EUA Estados Unidos Americanos
var Variedad
v Volumen
VI
RESUMEN
Los carbohidratos constituyen la fracción principal en las leguminosas, de los
cuales el almidón ocupa la mayor parte. Sin embargo, hay pocos estudios
sobre la digestibilidad de los carbohidratos de leguminosas de mayor
consumo en México. El frijol, el garbanzo y la lenteja aportan una importante
cantidad de carbohidratos que resisten la digestión enzimática, con efectos
benéficos a la salud. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue estudiar la
digestibilidad del almidón, determinar el contenido de fracción indigerible y
la capacidad antioxidante de leguminosas de mayor consumo (frijol negro,
Phaseolus vulgaris L. var. Tacana; garbanzo Cicer arietinum L. var. Suprema y
lenteja, Lens esculenta L.). De las tres especies de leguminosas estudiadas, el
garbanzo destacó por su alto contenido de proteínas (23.56 %) y lípidos (5.18
%). Los valores de almidón total fluctuaron en un intervalo de 52.17 a 59.83 %,
con un contenido almidón disponible de 42.80 a 53.97 % mostrando
diferencias estadísticas significativas entre ellas (=0.05). El frijol negro
presentó un mayor contenido de almidón resistente (11.4 %) en comparación
con el garbanzo (7.8 %) y la lenteja (7.4 %). Las tres especies presentaron
diferencias significativas en los valores de fibra dietética total: 31.24 para frijol,
20.78 para garbanzo y 18.35 % para lenteja. El contenido de fibra dietética
insoluble varió entre 16.50 % a 25.59 %, siendo el valor más alto para el frijol
negro. En la fibra dietética soluble, la lenteja presentó el valor más bajo (1.86
VII
%) que el garbanzo (2.47 %) y el frijol negro (5.65 %). La fracción indigerible
insoluble (FII) fue mayor que la fracción indigerible soluble (FIS) en las tres
especies de leguminosas. El contenido de FII para el frijol, garbanzo y lenteja
fue 41.66, 36.89 y 30.73%, respectivamente; mientras que para la FIS fue 10.78,
3.87 y 3.26 %, respectivamente, las cuales presentaron diferencias estadísticas
significativas. El contenido de polifenoles solubles totales fue alto (3.09mg/g)
en lenteja y menor (0.72 mg/g) en garbanzo. El valor de antocianinas fue
mayor en frijol negro (4.83 mg/100g) y menor en garbanzo (1.49 mg/100g). La
capacidad antioxidante fue mayor en el frijol negro y lenteja, mientras que
en el garbanzo fue menor. Estos resultados corroboran que las leguminosas
son una fuente importante de carbohidratos indigeribles, representando un
sustrato importante para la fermentación en colón con numerosos efectos
benéficos para la salud del consumidor, como la prevención de diferentes
patologías de gran incidencia actual.
VIII
ABSTRACT
The carbohydrates constitute the main fraction in the legumes, where starch is
the principal component. Nevertheless, there are few studies on the
digestibility of the carbohydrates of legumes of high consumption in México.
Bean, chickpea and lentil contribute with an important amount of
carbohydrates that are resistant to enzyme digestion, with beneficial effects
to the health. The objective of this work was to study the starch digestibility, to
determine the indigestible fraction content and the antioxidant capacity of
legumes (black bean, chickpea and lentil). The chickpea presented the
highest protein (23.56 %) and lipid (5.18 %) content. The total starch values
ranged between 52.17 and 59.83 %, with available starch level between 42.80
to 53.97 %, showing statistical differences (=0.05) in the legumes analyze.
Black bean had the highest resistant starch (11.4%) content in comparison
with chickpea (7.8 %) and lentil (7.4 %). The three species presented significant
differences in the total dietary fiber amount: 31.24 for bean, 20.78 for
chickpea and 18.35 % for lentil. The insoluble dietary fiber level ranged
between 16.50 % and 25.59 %, being the highest value for black bean. For the
soluble dietary fiber, the lentil presented the lowest value (1.86%), followed by
chickpea (2.47%) and black bean (5.65%). The insoluble indigestible fraction
(IIF) was higher than soluble indigestible fraction (ISF) in the three legumes. The
content of IIF for bean, chickpea and lentil was 41.66, 36.89 and 30.73%, while
IX
the ISF was 10.78, 3.87 and 3.26%, respectively. The total soluble polyphenols
content was high (3.09mg/g) in lentil and low (0.72 mg/g) in chickpea. Black
bean had the highest anthocyanin value (4.83 mg/100g) and chickpea (1.49
mg/100g) the lowest. The antioxidant capacity was higher in black bean and
lentil than chickpea. These results corroborated that the legumes are an
important source of indigestible carbohydrates, representing an important
substrate for the fermentation in colon with beneficial effects for the
consumer's health, as the prevention of different pathologies of great current
incidence.
1
I. INTRODUCCIÓN
Las leguminosas han cobrado gran importancia en la alimentación
humana, debido a sus propiedades nutritivas, bajo costo y por los efectos
fisiológicos asociados a su ingesta, cualidades que las convierten en un
producto básico, especialmente en la población de bajos ingresos de países
en vías de desarrollo, como México.
De las principales especies de leguminosas que son consumidas en
América Latina destacan el frijol, el garbanzo y la lenteja, estas son
consumidas después de ser procesadas, ya que se mejora la palatabilidad e
incrementa la biodisponibilidad de los nutrientes. Los carbohidratos son un
polisacárido importante en las leguminosas y constituyen del 50 al 70 % del
peso seco del grano, entre los cuales se encuentra el almidón y los
polisacáridos no amiláceos (principalmente fibra dietética) (Bravo y col.,
1998). El almidón tiene un papel importante desde el punto de vista
nutricional, ya que como fuente de energía dentro de la dieta humana
aporta de un 70-80 % de las calorías consumidas diariamente (FAO/OMS,
1997). El contenido de almidón en las leguminosas es de 25-50 % (Buleon y
col., 1998). Este polisacárido era considerado totalmente disponible, digerido
y absorbido en el intestino delgado de individuos sanos. Sin embargo, en
estudios realizados se encontró que existe una parte del almidón que no es
2
hidrolizada por enzimas digestivas humanas. A esta fracción se le denominó
almidón resistente (AR) que junto con la fibra dietética (FD) y otros
compuestos (polifenoles) forman parte de la fracción indigerible (FI) de los
alimentos (Saura-Calixto y col., 2000; Asp, 1992).
Se ha encontrado que la fracción indigerible reduce el riesgo de
padecer enfermedades como diabetes mellitus, enfermedades
cardiovasculares, cáncer de colon y obesidad (Queiroz-Monici y col., 2005;
Rizkalla y col., 2002; Castañeda y col., 1993).
Además, se ha incrementado el interés por consumir granos de
cereales y leguminosas que contienen antocianinas y compuestos
polifenólicos, debido a sus propiedades antioxidantes y bioactivas con
efectos nutracéuticos a la salud.
3
II. REVISIÓN DE LITERATURA
2.1 Leguminosas
Las leguminosas son plantas dicotiledóneas que pertenecen a la familia
Fabacea, comprenden 750 géneros y 16 000-19 000 especies, de las cuales
sólo 60 especies están domesticadas y ampliamente distribuidas en todo el
mundo (Hoover y Zhou, 2003; Hedley, 2001). En México son el segundo grupo
de plantas más diverso con aproximadamente 1700 especies y 135 géneros,
debido a que se encuentran en todos los tipos de vegetación, desde
aquellas que habitan en condiciones de extrema sequía y aridez, hasta las
de selvas exuberantes y bosques de montaña (Estrada y Martínez, 2003)
La apariencia de las leguminosas difiere entre unas y otras, pero su
estructura es similar, son granos secos, separados de las vainas. La
composición y las partes principales de los granos son el cotiledón (89 %), la
testa (10 %) y el eje embrionario (1 %). El cotiledón contiene las principales
sustancias de reserva, básicamente proteínas y carbohidratos. La testa es una
barrera de protección para el cotiledón y contiene altas concentraciones de
compuestos polifenólicos (Dueñas y col., 2006).
Las leguminosas han ocupado un lugar importante en la nutrición
humana, especialmente en personas de bajos ingresos de países en vías de
4
desarrollo. Las leguminosas son ricas en proteínas como la carne, tanto que
han sido denominadas como la carne de los pobres (Tharanathan y
Mahadevamma, 2003), ya que contiene entre un 17 y un 24% de proteína
bruta. El gran interés de la población humana por el consumo de las
leguminosas radica en que son una excelente fuente de carbohidratos (24-68
% en base seca), de los cuales el almidón representa la fracción mayoritaria
(22-45 %) (Tharanathan y Mahadevamma, 2003; Hoover y Susulski, 1991). A su
vez, las leguminosas son reconocidas por su aporte en minerales y vitaminas.
Se ha reportado que durante la germinación de los granos se incrementa el
contenido de riboflavina, vitamina C y niacina. (Tharanathan y
Mahadevamma, 2003). La mayoría de las leguminosas no contienen grasas y
las que tienen suelen ser grasas insaturadas, el contenido puede variar
dependiendo de la variedad y condiciones de cultivo, como el clima, la
localización geográfica y tipo de tierra (Lee y col., 2007). El contenido de fibra
en las leguminosas comprende del 8 al 27.5 %, de la cual hasta un 13.8 % es
soluble (Guillón y Champ, 2002).
En los yacimientos arqueológicos de diferentes civilizaciones del
mundo, siempre aparece junto a un cereal una leguminosa. A lo largo del
tiempo esta combinación ha permitido mantener en la dieta humana unos
niveles adecuados de proteína y carbohidratos. Es bien sabido que la
carencia de aminoácidos azufrados (metionina y cisteina) de las leguminosas
puede complementarse muy bien con el de los cereales; por el contrario, la
5
carencia de lisina de los cereales, se complementa con el perfil de
aminoácidos de las leguminosas. Se han realizado estudios que indican que
la mezcla de cereales con leguminosas, baja el índice glucémico de un
alimento, por ejemplo la combinación de frijol-maíz (Sáyago-Ayerdi y col.,
2005), o garbanzo-trigo (Utrilla-Coello y col., 2007; Goñi y Valentín-Gamazo,
2003).
Como puede observarse las leguminosas son una importante fuente de
macronutrientes y micronutrientes, su consumo se relaciona con efectos
fisiológicos benéficos en el control y prevención de enfermedades
metabólicas como diabetes mellitus, enfermedades coronarias y cáncer de
colon (Tharanathan y Mahadevamma y col., 2003), debido a que desde las
observaciones que Trowell realizó en 1970 en el Este de África, confirmadas
más tarde por Burkitt y col. (1972), se sugirió que una alimentación alta en
fibra y carbohidratos no refinados protegía frente a numerosas enfermedades
propias de los países occidentales como son el cáncer de colon, la
enfermedad diverticular, el estreñimiento y la obesidad, entre otros.
En México el consumo de leguminosas es de aproximadamente 12.6 kg
por persona al año (Leterme y Muñoz, 2002). Alrededor del mundo los cultivos
más importantes de leguminosas para el consumo humano son: frijol, lenteja,
chícharo, garbanzo y haba (Guillon y Champ, 2002; Sánchez-Mata y col.,
1998).
6
2.1.1 Frijol
El frijol común (Phaseolus vulgaris L.) se originó en Mesoamérica,
específicamente México y de ahí se difundieron algunas especies hacia el sur
del continente (Guzmán-Maldonado y Paredes-López, 1998). En el ámbito
mundial, México se encuentra entre los cinco principales productores de frijol
conjuntamente con la India, Brasil, China y los Estados Unidos de
Norteamérica, países que en total aportan el 63 % de la producción mundial;
México contribuye con el 7 % en promedio de las cosechas mundiales. Con
respecto a la demanda del grano en México, durante la década de los
noventa, se estimó que el 89 % se destinó para el consumo humano, el 9 % se
utilizó como semilla y el resto fueron mermas. A finales del siglo XX, se
consumieron cerca de 2.2 millones de toneladas, destinándose el 41 % de la
producción al abastecimiento de la población rural, el restante 59 % se
empleó para satisfacer el consumo de la población urbana (Paredes-López y
col., 2006). El frijol ha sido un producto básico en la dieta de la población
mexicana, especialmente la de medianos y bajos recursos, tanto en las zonas
rurales como urbanas. En nuestro país se ha estimado que el consumo de frijol
es de aproximadamente 10.9 kg por persona por año, mientras que en Perú
es de apenas 2.7 kg (Ranilla y col., 2007; Espinosa-Alonso y col., 2006; Leterme
y Muñoz, 2002). El frijol negro se consume preferentemente que otras especies
de frijol, principalmente en la región sur de México (Cuadro 1).
7
Cuadro 1. Producción de frijol en México para los ciclos agrícolas
Primavera-Verano (PV) y Otoño-Invierno (OI)
Tipo de grano Ciclo PV
(miles de ton) Tipo de grano
Ciclo OI
(miles de ton)
Negro (brillante opaco) 222 838 Mayocoba 233 000
Pinto Nacional 261 000 Peruano 42 000
Manzano 44 500 Negro (opaco) 92 000
Flor de mayo 25 000 Otros 79 000
Otros 93 974
Total 735 812 Total 446 000
Fuente: SAGAR, 1999.
8
El frijol representa uno de los alimentos de mayor importancia en
México, ya que junto con el maíz aportan la totalidad de las proteínas que
consumen los estratos sociales de bajos ingresos, tanto de la ciudad como
del campo, ocupando un lugar predominante dentro de su dieta. Además,
esta leguminosa constituye un complemento nutrimental al consumo de los
cereales, especialmente del maíz. Por otra parte, el valor nutrimental de esta
leguminosa está determinado en gran medida por el contenido de
carbohidratos (58-63 %), principalmente en forma de almidón (35-60 %) como
fuente de energía, por su contenido de fibra dietética, especialmente fibra
soluble, y por el aporte de proteína (23.4 %), lípidos (1.5 %), así como de
vitaminas y minerales (Paredes-López y col., 2006; Kutoš y col., 2003; Pérez y
col., 2002).
2.1.2 Garbanzo
El origen del garbanzo (Cicer arietinum L.) se localiza en el Suroeste de
Turquía, desde allí se extendió muy pronto hacia Europa (especialmente por
la región mediterránea) y más tarde a África (fundamentalmente a Etiopía),
América (especialmente a México, Argentina y Chile) y Australia. Se ha
comprobado la existencia de 40 especies de garbanzo, extendiéndose
desde Oriente Medio, Turquía, Israel y Asia Central (Acerca, 1996).
9
A nivel mundial la producción total de garbanzo es de
aproximadamente 8.6 millones de toneladas, obteniéndose entre 610 a 710
kg por hectárea. Del 70 al 80 % de la producción total de garbanzo, es
utilizado para consumo humano mientras que alrededor del 14 % está
destinado como alimento para ganado y semillas, de un 2 a 7 % son pérdidas
durante la cosecha (Tabatabaeefar y col., 2003).
México representa el quinto lugar de producción de garbanzo,
después de India, Turkía, Pakistán e Irán (Smith y Jimmerson, 2005). En
Latinoamérica la mayor parte del cultivo de garbanzo se produce en México
y ocupa el tercer lugar de producción de leguminosas en nuestro país,
después del frijol y la soya. El estado de Sinaloa es el principal exportador de
garbanzo, seguido por Sonora y Baja California. El garbanzo de México es
exportado a España, Italia, Venezuela y Cuba (aproximadamente el 89 % de
la producción total). A pesar de la gran producción de garbanzo en México
el consumo es realmente poco, pues el frijol tiene mayor aceptación entre la
población nacional. Debido a esto, es importante mencionar que el consumo
de garbanzo depende de la zona, la cultura y costumbres (Astigárraga,
1999).
El garbanzo es una fuente de carbohidratos, su contenido varía de
59.9-70.8 % (Cuadro 2), del cual el almidón es el principal constituyente,
representando 44.4 % del peso del grano. Además, contienen una cantidad
importante de proteínas y algunas vitaminas y minerales. Es una de las
10
Cuadro 2. Composición química de tres leguminosas
(% en base seca).
Frijol común Garbanzo Lenteja
Proteínas 23.4 21.8 26.8
Lípidos 1.5 5.2 1.4
Cenizas 4.0 3.48 3.12
Carbohidratos 61.3 65.3 64.4
Fibra dietética 25.0 15.3 22.0
Fuente: Costa y col. (2004); Chávez y Ledesma (2002); Hedley (2001).
11
especies que se caracteriza por presentar un mayor contenido de lípidos,
hasta 5.2 % del peso del grano; el contenido de oligosacáridos de la familia
de la rafinosa (rafinosa, estaquiosa y vervascosa) varía de 1.5-5.5 % (Reyes-
Moreno y col., 2002; Hedley, 2001).
2.1.3 Lenteja
La lenteja (Lens spp) es nativa del suroeste de Asía, desde donde se
extendió rápidamente por la cuenca mediterránea, de ahí se difundió al
resto de los países y como cultivo reciente en América.
El cultivo de la lenteja va destinado sobre todo para consumo humano,
aunque también se utiliza como planta forrajera para la alimentación del
ganado. Los principales países productores de lenteja son Turquía y la India.
En México los granos de lenteja proporcionan cerca del 2.4 % de la
producción total de leguminosas en el mundo, y el consumo per capita va
de 2.8 a 3.5 kg por año (Infoagro, 2007). En México el 80 % de la lenteja que
se consume se importa de Canadá (González y Pérez, 2002). La producción
de esta leguminosa pasó de 20 mil 650 toneladas en 1982, a 8 mil 518
toneladas registradas en el ciclo agrícola 2002. Michoacán y Guanajuato son
actualmente los principales productores de lenteja en México, aunque
también existen algunas hectáreas destinadas a este cultivo en Querétaro y
San Luis Potosí. Michoacán ocupa ampliamente el primer lugar en la
12
producción de lenteja, con más de 7 mil toneladas, seguido de Guanajuato,
con 618 toneladas (Agronet, 2007). Como la mayoría de las leguminosas, la
lenteja contiene alrededor de 64.4 % de carbohidratos que están
compuestos fundamentalmente por almidón (46 %) y fibra dietética (Cuadro
1). Además de ser un excelente fuente de proteína, destacando
aminoácidos esenciales como la lisina y la arginina, así como vitaminas y
minerales (Lee y col., 2007; Hedley, 2001).
2.2 Carbohidratos
Los carbohidratos son las moléculas biológicas más abundantes en la
naturaleza, se encuentran en todas las formas de vida y se clasifican como
monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. Sin embargo, desde el punto
de vista nutricional pueden clasificarse en dos grupos: los que aportan
glucosa al organismo (glucémicos), también llamados carbohidratos
digeribles y, los que no son digeribles y por tanto no tienen ningún aporte de
glucosa (no glucémicos) (FAO, 1997).
13
2.2.1 Carbohidratos digeribles (carbohidratos glucémicos)
2.2.1.1 El almidón
Las principales especies agrícolas que contienen almidón son: los
cereales, que poseen un contenido que va del 30 al 80 %; las leguminosas,
contienen desde un 25 hasta un 50 % y los tubérculos, que proporcionan
desde un 60 hasta un 90 % de almidón en base seca (Buleón y col., 1998). El
almidón se puede localizar en los cloroplastos en forma de gránulos, los
cuales varían en tamaño desde 1 hasta 100 µm y presentan una amplia
variedad de formas dependiendo de la fuente botánica (Figura 1).
La composición del gránulo, la morfología y la organización
supermolecular (arreglo relativo de la molécula en el estado sólido), son
caracteristicas en cada especie (Guilbot y Mercier, 1985). Los gránulos de
almidón pueden reconocerse por su forma, tamaño, posición del hilio (punto
original a partir del cual ocurre el crecimiento del gránulo) y temperatura de
gelatinización (Biliaderis, 1991). Los cereales presentan gránulos poliédricos o
polimórficos, los de leguminosas son elipsoidales o redondos, así como los de
tubérculos son esféricos y semiesféricos truncados (Reyes-Moreno y Paredes-
López, 1993; Zobel, 1988; Lineback, 1984).
14
Figura 1. Tamaño de diferentes gránulos de almidón. a) Mango (5-10
µm), b) Lenteja (22-40 µm), c) Plátano (10-40 µm) y d) Papa
(35-100 µm) (Millan-Testa, 2005; Blaszczak y col., 2005; González
y Pérez, 2002).
a) b)
c) d)
50 µm
50 µm
40 µm
2 µm 5 µm
15
2.2.1.2 Composición química del almidón
Químicamente el almidón es un polisacárido insoluble en agua fría,
debido a su estructura altamente organizada, la cual presenta una alta
estabilidad por las múltiples interacciones que existen entre los polisacáridos
constituyentes: la amilosa y la amilopectina (Bello-Pérez y Paredes-López,
1999; Guzmán-Maldonado y Paredes-López, 1995).
a) Amilosa
La amilosa es una molécula lineal, compuesta por unidades de D-
glucopiranosas unidas por enlaces -1,4 (Figura 2a). La amilosa tiene la
facilidad de adquirir una conformación helicoidal, en la que cada vuelta de
la hélice consta de seis moléculas de glucosa. La formación de la hélice se
debe al acoplamiento axial-ecuatorial de las unidades de glucosa
generando un interior hidrofóbico que contiene sólo átomos de hidrógeno,
colocándose en el exterior de la hélice los grupos hidroxilos (Biliaderis, 1991).
Por tanto, la hélice de amilosa puede formar complejos helicoidales con
lípidos, particularmente con mono- y diacilglicéridos.
La formación e integridad estructural de los complejos son función de
varios factores como la temperatura, el pH, el tiempo de contacto y/o
16
a)
Figura 2. Componentes del almidón. a) Amilosa, polisacárido lineal
compuesto de D-glucopiranosas -(1,4); b) Amilopectina,
polisacárido ramificado compuesto por D- glucopiranosas -(1,4)
y -(1,6). (Miranda y col., 2007).
b)
Enlace -(1,4)
Enlace -(1,4)
Enlace -(1,6)
17
mezclado (Tester y col., 2004). El peso molecular de la amilosa es de 70 000 a
200 000 Da. La molécula de amilosa está formada de 500 a 6 000 unidades
de glucosa repartidas en un número de cadenas que va de 1 a 20, las cuales
tienen un grado de polimerización (GP) promedio de 500 (MacAllister, 1979).
Se ha reportado que las leguminosas se caracterizan por presentar un
alto contenido de amilosa (28.4-33.1 %) (Huang y col., 2007), en comparación
con lo presente en cereales y tubérculos con niveles de 25-28 %,
respectivamente (Whistler y Daniel, 1990).
b) Amilopectina
La amilopectina es el principal componente en la mayoría de los
almidones (70-80 %). Está compuesta de segmentos lineales de glucosa
unidos por enlaces -(1,4), y por cada 20-25 unidades de glucosa presenta
ramificaciones, las cuales están unidas por enlaces -(1,6), lo que representa
aproximadamente entre 4 y 5 % del total de los enlaces (Figura 2b). El peso
molecular de este polisacárido es mayor a 2 x 107 Da. Las cadenas cortas de
la amilopectina, en forma de hélices, suelen enrollarse con cadenas
adyacentes, dando lugar a la formación de estructuras organizadas o
semicristalinas, alternadas o que se alternan con zonas de estructura amorfa
y cristalina. La zona amorfa está compuesta principalmente por las regiones
con el mayor número de enlaces -(1,6) (Miranda y col., 2007).
18
Las diferencias que exhiben en solución ambas moléculas (amilosa y
amilopectina) así como la susceptibilidad a la hidrólisis por diversas enzimas,
son consecuencia de su estructura y sus características moleculares (Biliaderis,
1991). La amilopectina puede degradarse por la acción de las enzimas β-
amilasas en las uniones -(1,4) produciendo dextrinas límite y después puede
ser atacada por las enzimas pululanasa o isoamilasa que actúan en los
enlaces -(1,6) produciendo disacáridos como la maltosa (de Miranda y col.,
2007; Bello-Pérez y col., 2006).
2.2.1.3 Digestibilidad del almidón
En general, se puede decir que los almidones de cereales son más
fácilmente digeribles que los almidones de tubérculos y leguminosas; los
almidones granulares intactos, son menos digeribles que los gelatinizados. La
gelatinización es un proceso que consiste en el incremento de la viscosidad a
partir del calentamiento del almidón en una solución acuosa. En este
proceso, los gránulos absorben agua hasta sufrir un incremento en el tamaño
del gránulo (hinchamiento) y colapsarse, provocanado la destrucción de la
estructura semicristalina del almidón (pérdida de birrefrigerancia) (Ring y col.,
1988).
19
En general, los alimentos que contienen almidón son sometidos a un
proceso en presencia de calor y agua, por lo que la gelatinización ocurre
antes de su consumo, y se facilita su digestión (hidrólisis).
La digestión del almidón ocurre en tres fases: fase intraluminal, fase de
borde de cepillo y fase de absorción de glucosa (Björck, 2006).
La primera fase de la digestión del almidón inicia por la masticación del
alimento en la boca y por la hidrólisis enzimática del almidón por la acción
de la -amilasa salival, la cual inicia la hidrólisis del almidón en condiciones
alcalinas hasta liberar disacáridos (maltosa) y algunos oligosacáridos
(maltotriosas y -dextrinas limite). La acción de esta enzima sigue hasta el
estómago para seguir reduciendo el almidón, pero cuando la -amilasa
salival tiene contacto con las condiciones ácidas del estómago su actividad
se interrumpe. Al pasar parte del almidón y sus productos al intestino
delgado, se estimula la actividad de la enzima pancreática (-amilasa
pancreática), la cual se sintetiza en el páncreas para luego desembocar en
el duodeno a través del conducto de Wirsung (Björck, 2006; Heller, 1998).
En el duodeno continúa la hidrólisis de los enlaces -(1,4) del almidón y
sus productos por la presencia de la -amilasa pancreática, generando la
liberación de residuos de glucosa, maltosa y -dextrinas límite, las cuales
difunden del lumen hacia el borde de cepillo del intestino delgado,
actuando sobre ellas las oligosacaridasas (complejo sucrasa-isomaltasa
20
glucoamilasa), la isomaltasa, la maltasa, la glucoamilasa y la -dextrinasa
limite. La acción de ésta genera la liberación de unidades de glucosa, las
que se absorben y son transportadas hacia el torrente sanguíneo a través de
los enterocitos, en un proceso dependiente de Na+ (Björck, 2006; Heller 1998;
Englyst y Cumming, 1987).
La glucosa que se absorbe y pasa a la sangre puede tener diferentes
concentraciones, a lo que se le llama respuesta glucémica. La respuesta
glucémica será diferente dependiendo del alimento que sea consumido,
ésta puede reportarse como índice glucémico cuando se toma un alimento
estándar como referencia.
La respuesta glucémica en sangre es determinada por las
características físicas del alimento, del almidón y del individuo:
• Características estructurales del almidón (grado de gelatinización,
retrogradación, formación de complejos con lípidos y proteínas).
• Presencia de polisacáridos no amiláceos como la fibra dietética.
• Presencia de otros componentes alimentarios (grasa, proteína,
polifenoles), viscosidad de la fibra dietética y el procesado tecnológico
del alimento.
• Estado de salud del individuo (Goñi, 2003).
21
Obviamente la extensión en la digestibilidad del almidón tiene gran
influencia sobre la respuesta glucémica. Se ha observado que la
amilopectina puede digerirse más lentamente debido a que esta presenta
regiones cristalinas que son menos susceptibles al ataque enziamtico, Hay
reportes que señalan que existen almidones poco digeribles como el del
plátano inmaduro; de digestión intermedia como el de leguminosas y de fácil
digestión como el de los tubérculos y cereales (Jenkins y col., 1981). Los
almidones modificados químicamente presentan una menor digestibilidad
(Dreher y col., 1984), mientras que un incremento en la disponibilidad del
almidón puede atribuirse a factores como la gelatinización, destrucción de la
estructura proteínica y las paredes celulares que encapsulan el almidón,
expansión y destrucción física de la muestra. Por otro lado, la retrogradación
del almidón y la formación del complejo amilosa-lípidos tienen un efecto
opuesto y restringe o evita la digestión (Holm y Björck, 1998).
Una serie de estudios (Marti del Moral y col., 2003; Guarner, 2002;
Topping y Clifton, 2001; Cheng y Lai, 2000; Sievert y Pomeranz, 1989) ha
demostrado que algunos factores afectan la digestión del almidón en
alimentos; estos incluyen el grado de gelatinización, el tamaño de partícula
del gránulo, la relación amilosa-amilopectina, las interacciones proteína-
almidón, los complejo amilosa-lípidos y el porcentaje de almidón
retrogradado. De igual manera, los almidones modificados química y
térmicamente, presentan resistencia a la hidrólisis (Asp y Björck, 1992).
22
2.2.2 Carbohidratos no digeribles (no glucémicos)
Algunos carbohidratos pueden ser digeridos parcialmente o no ser
digeridos en el intestino delgado, y por lo tanto no aportan glucosa a la
sangre, pero son fermentados en el intestino grueso por las bacterias que
habitan en el colon. Los carbohidratos que no son digeridos en ninguna zona
del tracto gastrointestinal, son denominados carbohidratos no disponibles
(Goñi, 2003).
El conjunto de compuestos que resisten a la digestión en el intestino
delgado se denomina fracción indigerible (FI) de los alimentos (Saura-Calixto
y col., 2000) y es precisamente esta fracción la que disminuye la respuesta
glucémica, como efecto de una lenta y limitada liberación de glucosa hacia
el torrente sanguíneo. Dentro de los carbohidratos que no son digeridos se
incluyen los oligosacáridos no digeribles (rafinosa, estaquiosa y verbascosa),
los polisacáridos (celulosa, hemicelulosa) que conforman la pared celular y el
almidón resistente (Tirapegui y Macedo, 2006; Hedley, 2001).
2.2.2.1 Fracción indigerible
Saura-Calixto y col. (2000), definieron a la fracción indigerible como la
parte de los vegetales que no es digerida o absorbida en el intestino delgado
pero que puede ser liberada al colon, donde puede ser utilizada como
23
substrato por la microbiota colónica, la cual metaboliza los componentes
indigeribles. La magnitud de la fracción indigerible depende de compuestos
que proveen resistencia a la acción enzimática, tales como polisacáridos no
amiláceos (celulosa, hemicelulosa, pectina), proteína resistente, almidón
resistente y oligosacáridos resistentes. Además, hay otros compuestos
indigeribles no hidrocarbonados, tales como lignina y diversos compuestos
polifenólicos asociados frecuentemente a las estructuras de las paredes
vegetales (Goñi y col., 2005; Saura-Calixto y col., 2000).
La FI está compuesta a su vez por dos fracciones: la fracción indigerible
soluble (FIS), que comprende comprende polisacáridos y compuestos
bioactivos asociados y la fracción indigerible insoluble (FII), o sea el almidón
resistente, la proteína resistente, los taninos, la lignina, los minerales, los
polisacáridos, los polifenoles entre otros compuestos (Serrano y col., 2007;
Saura-Calixto, 2006). La determinación de la FI es una alternativa a la de fibra
dietética, debido a que la determinación de esta última subestima algunos
componentes que resisten a la digestión. Las principales diferencias entre la FI
y la fibra dietética se pueden observar en el Cuadro 3. Investigaciones
recientes realizadas en España y Brasil han demostrado que la FI de las
leguminosas es superior a la de otros alimentos, como cereales, frutas y
tubérculos. Menezes y col. (2004), reportaron un contenido alto en la fracción
indigerible total en frijol, garbanzo y lenteja (36.09, 32.00 y 26.40 %), contrario
a lo que se presenta en cereales como arroz y maíz (17.69 y 25.43 %), y en
24
Cuadro 3. Principales diferencias entre la fracción indigerible y la fibra
dietética.
Fracción indigerible Fibra dietética
Concepto Todos los componentes
indigeribles.
Restringido a
polisacáridos y lignina.
Método analítico Condiciones fisiológicas. Condiciones no
fisiológicas.
Preparación de la
muestra
Según se consume (cruda o
cocinada).
Secada a 100° C y
hervida.
Componentes de
los residuos
gravimétricos
Almidón resistente, proteína
resistente, taninos, lignina,
minerales, polisacáridos,
polifenoles y otros, etc.
No incluye almidón
resistente, proteína
resistente, taninos
condensados, etc.
Digestibilidad del
almidón No modificada.
Modificada durante el
análisis.
Fuente: Saura-Calixto (2006).
25
tubérculos como la papa (16.70 %). Sin embargo, a pesar de que los autores
señalan que la FI es más representativa durante la digestibilidad de los
alimentos, el uso de esta técnica aún no ha sido ampliamente difundida,
prevaleciendo la medición de la fibra dietética, en sus dos fracciones: soluble
e insoluble. Dado que la FI incluye los componentes de la fibra dietética, los
productos y sus efectos de la fermentación podrían estar subestimándose
(Saura-Calixto y col., 2000).
2.2.2.2 Fibra dietética
Como elemento en la dieta, la fibra fue ampliamente ignorada por los
nutricionistas hasta mediados de los años 70, debido a la tendencia a pensar
en términos de digestión, absorción y metabolismo, menospreciando lo que
ocurría en el colon. En el campo de la nutrición humana el termino “fibra
dietética” contempla a un grupo de polisacáridos y polímeros complejos, que
en su mayoría se encuentran en la pared celular de los vegetales e incluyen
celulosa, hemicelulosa, pectina, lignina (unidades de polifenilpropano) y
proteínas de la pared celular (Champ y col., 2003).
Burkitt (1972) definió a la fibra dietética como: el material vegetal
conformado por las paredes celulares, resistente a la hidrólisis por las enzimas
digestivas del hombre.
26
En el 2001 la Asociación Americana de Químicos de Cereales (AACC)
definió a la fibra dietética como: “la parte comestible de las plantas o
carbohidratos análogos que son resistentes a la digestión y absorción en el
intestino delgado del humano con una fermentación completa o parcial en
el intestino grueso.
La fibra dietética incluye polisacáridos, oligosacáridos, lignina y
sustancias asociadas de las plantas; en conjunto promueven efectos
benéficos a la salud como laxación, atenuación del colesterol y de la
glucosa en sangre. Desde el punto de vista fisiológico, el concepto de fibra
dietética considera a los remanentes de células de plantas que resisten a la
digestión humana (Slavin, 2007; Champ y col., 2003; Rubio, 2002).
Lee y col. (1992) reportaron que la fibra dietética contenida en las
leguminosas proporciona ciertos efectos benéficos a la salud. Distintos
estudios indican que una dieta adecuada en fibra (25-30 g/día) reduce la
incidencia de algunos tipos de cáncer como el de colón, tal vez por que las
fibras se unen a posibles sustancias carcinogénicas. Algunas patologías como
enfermedades coronarias, hipertensión, diabetes, hipercolesterolemia y
desordenes gastrointestinales, también pueden disminuir o prevenirse al
consumir fibra dietética (Castañeda y col., 1993; Label, 1990).
27
En base a la solubilidad en agua, los componentes de los materiales
fibrosos pueden clasificarse en dos partes y cada componente de la fibra
dietética tiene efectos característicos sobre la salud:
1) Fracción insoluble: incluye celulosa, lignina y hemicelulosa.
2) Fracción soluble: contiene pectinas, algunas hemicelulosas, gomas,
mucílagos y polisacáridos de reserva.
La fibra dietética insoluble, la cual incluye celulosa tiene la capacidad
de proteger al colon incrementando el tamaño de la masa fecal por
retención de agua, otra forma de proteger el colon es la eliminación de
sustancias potencialmente tóxicas presentes en los alimentos y en la bilis, las
cuales se unen con la fibra y son eliminadas del organismo, lo que evita que
causen daños a la mucosa intestinal o que sean absorbidas. Además,
promueven la acidificación del colon, lo que evita el crecimiento de las
bacterias que transforman los ácidos biliares primarios en secundarios. La fibra
dietética soluble tiene la capacidad de volverse viscosa y por lo tanto de
retardar la evacuación gástrica, lo que a su vez hace más eficiente la
digestión y absorción de alimentos, generando mayor sensación de
saciedad. Por todo esto, la fibra soluble tiene ciertos efectos específicos en la
salud tales como acción hipocolesterolémica, disminución de los niveles de
28
glucosa en sangre y desarrollo de la flora intestinal (Saura-Calixto, 2006;
Champ y col., 2003; Anderson y col., 2000).
En general, los efectos fisiológicos que induce la fibra dietética son:
estimular el movimiento peristáltico y, por lo tanto auxiliar en el transporte del
bolo alimenticio a través del intestino delgado; disminución de la
concentración plasmática de colesterol, uniéndose a este en el tracto
digestivo y disminuyendo su absorción, así mismo la reducción de la
disponibilidad de los nutrientes y la respuesta glucémica. Además, una dieta
alta en fibra puede ayudar a promover pérdidas de peso por varios
mecanismos: por reducción del tiempo de tránsito intestinal con la
subsecuente absorción de nutrientes; por disminución de la tasa de vaciado
gástrico, lo cual ha sido comprobado con las pectinas en la viscosidad del
contenido gástrico y por la reducción de la ingesta calórica e incremento de
la saciedad (Saura-Calixto, 2006; Champ y col., 2003; Anderson y col., 2000).
2.2.2.3 Almidón resistente
En los años sesenta fue cuando empezó a resultar evidente que había
cantidades apreciables de almidón que no se digerían en el intestino
delgado por las hidrolasas humanas. Se realizaron experimentos analizando el
alimento que había pasado por el estómago y las porciones proximales del
29
intestino delgado. Con esto, se demostró que existían restos de almidón no
digerido por las enzimas humanas. De esta manera, se modificó la idea de
que el almidón era completamente digerido y absorbido en el intestino
delgado, o que actuaba como simple fuente de energía para el organismo
humano (Tovar y col., 2006).
A esta fracción se le denominó Almidón Resistente (AR) y fue en 1992
cuando la EURESTA (European Research Project on Resistan Starch) estableció
el concepto de AR como “aquella fracción del almidón que escapa a la
acción de las enzimas, sigue su tránsito hacia el intestino grueso y llega al
colon en donde es fermentado”, produciéndose ácidos grasos de cadena
corta (AGCC), como el ácido acético, propiónico y butírico, los cuales están
asociados con el estado saludable del colon; además de que disminuye los
problemas de constipación, y también se asocian con una disminución del
colesterol en el torrente sanguíneo y puesto que este almidón no se hidroliza,
no se incrementa el índice glucémico (Asp y col., 1996; Asp, 1992).
El principal producto de la fermentación del AR es el butirato. Los
alimentos que promueven la producción de butirato se asocian con una baja
incidencia de cáncer en el intestino grueso. Al igual que los alimentos ricos en
fibra, los alimentos ricos en AR pueden influir en la regulación del
metabolismo de glucosa, bajar los niveles de colesterol sanguíneo,
incrementar el bolo fecal y bajar el pH fecal. Las leguminosas, además de ser
30
reconocidas como una importante fuente de fibra, contienen cantidades
apreciables de AR. Dependiendo de la fuente botánica del almidón y el tipo
de procesamiento, el AR se encontrará en menor o mayor cantidad (Sandhu
y Seung-Taik, 2007; Noah y col., 1998).
La principal clasificación de AR fue propuesta por Englyst y col. (1992);
basándose en la naturaleza del almidón y en las características del alimento.
Las categorías del AR son: almidón resistente tipo I (ARI) corresponde a
almidones físicamente inaccesibles que se encuentran atrapados en una
matriz celular, como en los granos de leguminosas; el almidón resistente tipo II
(ARII) son gránulos de almidón nativos sin ningún procesamiento como es la
cocción, el almidón resistente tipo III (ARIII) corresponde a almidones
retrogradados, lo cual puede ser visto en alimentos cocinados que son
almacenados a baja temperatura o a temperatura ambiente y el almidón
resistente tipo IV (ARIV) se presenta cuando el almidón nativo sufre
modificaciones en su estructura química por métodos químicos, físicos y
enzimaticos, dando como resultado un almidón modificado (Fleche, 1985).
Las leguminosas contienen apreciables cantidades de AR1, pero
también pueden contener ARII y ARIII (después de la cocción) (Noah y col.,
1998).
31
2.3 Fermentación de los carbohidratos no digeribles
Los carbohidratos no digeribles junto con el resto de compuestos
indigeribles presentes en los alimentos pueden llegar al colon, lugar en donde
pueden ser degradados por la microbiota intestinal, originando como
principales productos AGCC, gases (hidrógeno, metano y dióxido de
carbono) y ATP, así como un incremento de la biomasa. Los AGCC son
rápidamente absorbidos y metabolizados por el organismo y se relacionan
con efectos beneficos para la salud (Saura-Calixto y col., 2007).
Los AGCC intervienen en la modulación del crecimiento y
diferenciación de las células de la mucosa colónica, y regulan la absorción y
secreción de iones y agua a nivel del epitelio intestinal. Cada AGCC
desempeña una función significativa en el organismo, así el butirato es el
principal combustible para los colonocitos y parece ejercer una acción
antineoplásica en el epitelio colónico. El propionato y el acetato son
absorbidos y metabolizados por el hígado a través de diversos mecanismos
que podrían disminuir los niveles de colesterol plasmático y actuar de forma
positiva sobre enfermedades cardiovasculares (García-Alonso y col., 1997).
Se ha estimado que el óptimo crecimiento de la microbiota intestinal
del ser humano necesita un aporte diario de 60 g de carbohidratos
indigeribles. La fermentación colónica de la fibra dietética produce energía,
cuyo valor oscila entre 1 y 2.5 cal/g; el valor energético de la fibra
32
dependerá de su grado de fermentabilidad, de manera que las fibras con
gran capacidad de fermentación producirán más energía que las poco
fermentables (Tharanathan y Mahadevamma, 2003). El contenido de fibra
dietética de las leguminosas es relativamente alto comparado con los
cereales. Por los trabajos de Wang y Gibson (1993) se sabe que si bien “in
vitro”, todos los substratos producen acetato como producto final de su
fermentación, las cantidades de propionato y butirato varían de unos a otros,
como se muestra en la Figura 3. Como se observa en dicha figura, el almidón
origina cantidades importantes de butirato, mientras que el butirato
producido por la inulina y los fructooligisacáridos es bastante menor (Wang y
Gibson, 1993). Por lo que el papel del AR en la prevención del cáncer de
colon podría ser más significativo.
2.4 Capacidad antioxidante
Las frutas, los vegetales y las leguminosas proporcionan una amplia
variedad de antioxidantes, como vitamina C y E, carotenoides, flavonoides y
otros compuestos polifenólicos (Saura-Calixto y col., 2007).
Los antioxidantes son compuestos que inhiben o retrasan la oxidación
de otras moléculas mediante la inhibición de la propagación de reacciones
de oxidación.
33
Figura 3. Producción de ácidos grasos de cadena corta de diferentes fuentes
de carbohidratos (Wang y Gibson, 1993).
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Raz
on M
olar
(%)
Inulina Oligofructosa Almidón Polidextrosa Pectina Arabinogalactano
AcetatoPropionatoButirato
34
Pueden clasificarse en naturales o sintéticos, estando estos últimos en
desuso debido a estudios que les atribuyen efectos carcinógenos (Velioglu y
col., 1998). El comportamiento antioxidante de los compuestos polifenólicos
está relacionado con su capacidad de quelar metales, inhibir la lipoxigenasa
y captar radicales libres (Decker, 1997).
Para que un compuestos polifenólico sea clasificado como
antioxidante debe cumplir dos condiciones básicas:
• Cuando se encuentre en una concentración baja con relación al sustrato
que va a ser oxidado, pueda retrasar o prevenir la autooxidación o la
oxidación mediada por un radical libre.
• Que el radical formado tras el secuestro debe ser estable y no actuar en
reacciones posteriores.
Entre los polifenoles con una reconocida capacidad antioxidante
destacan los flavonoides, los ácidos fenólicos (principalmente
hidroxicinámico, hidroxibenzóicos, cafeico, clorogénico), taninos
(proantocianidinas), calconas y curmarinas, los cuales constituyen la fracción
polifenólica de una gran diversidad de alimentos (Martínez-Valverde y col.,
2000).
El efecto aditivo y sinergético de estos antioxidantes con otros
compuestos dietéticos (por ejemplo la fibra dietética) pueden contribuir con
35
beneficios a la salud originando una reducción de la respuesta glucémcia.
Además, desde un punto de vista fisiológico, las propiedades biológicas de
los antioxidantes deben de estar disponibles en cierta magnitud en el tejido
objetivo. Por lo tanto, las propiedades biológicas de los antioxidantes pueden
depender de su liberación en la matriz de los alimentos durante el proceso de
digestión (bioaccesibilidad) y diferir de aquellos producidos por una
extracción química (Saura-Calixto, 2003).
Recientemente se ha incrementado el interés por los compuestos
polifenólicos, como antioxidantes. Los estudios epidemiológicos sugieren que
un incremento en la ingesta de los compuestos antioxidantes fenólicos se
correlaciona con una reducción del riesgo de enfermedades
cardiovasculares e incidencia de cáncer en el tracto gastrointestinal (Serrano
y col., 2007; Huang y col., 2005).
Son especialmente numerosos los estudios publicados en los últimos
años sobre los efectos positivos en la salud, por ejemplo hipercolesterolemia,
inhibición de oxidación de lipoproteínas de baja densidad (LDL),
antimutagénicos y anticancerígenos (Aparicio-Fernández y col., 2006;
Brighenti y col., 2005; Wu y col., 2004; Saura-Calixto, 2003; Kaur y Kapoor,
2001). Los efectos en nutrición y salud de los polifenoles vendrán
determinados por su biodisponibilidad (Hollman, 1997).
36
2.4.1 Polifenoles
Los compuestos fenólicos o polifenoles constituyen un amplio grupo de
sustancias químicas, considerados metabolitos secundarios de las plantas, y
como agentes protectores frente a la acción de patógenos, siendo
secretados como mecanismo de defensa, englobando más de 8 000
compuestos distintos. La distribución de los compuestos polifenólicos en los
tejidos de células vegetales varía considerablemente de acuerdo al tipo de
compuesto químico que se trate, situándose en el interior de las células o en
la pared celular (Martínez-Valverde y col., 2000). Gardner y col. (2000) indican
que los polifenoles posen una mayor capacidad antioxidante en
comparación con las vitaminas y carotenoides. En los granos de leguminosas
los polifenoles se encuentran localizados principalmente en la testa y
cotiledón de los granos (Dueñas y col., 2006).
En la actualidad este grupo de compuestos es de gran interés
nutricional y tecnológico por su contribución al mantenimiento de la salud del
ser humano (Martínez-Valverde y col., 2000). Los polifenoles de granos de
leguminosas pueden ser utilizados como una fuente natural de antioxidantes
para remplazar el uso de antioxidantes sintéticos en los alimentos (Dueñas y
col., 2006). Desde el punto de vista nutricional, la actividad antioxidante se
asocia como protector en las enfermedades crónico degenerativas.
37
Las propiedades que exhiben los polifenoles se deben a que presentan
una estructura muy variada, encontrándose desde moléculas simples, como
fenoles, a sustancias de alto grado de polimerización, como taninos
condensados. Los polifenoles son efectivos donadores de hidrógeno o
electrones a los radicales libres, o bien pueden atraparlos para ejercer una
acción antioxidante. Su potencial antioxidante es dependiente del número y
de la posición de los grupos hidroxilos y su conjugación, así como de la
presencia de electrones donadores en el anillo estructural (anillo B) (Miller y
Rice-Evans, 1997), debido a la capacidad de este para soportar el
desapareamiento de electrones por desplazamiento del sistema de
electrones en su estructura aromática (Kuskoski y col., 2004).
De acuerdo a su solubilidad se ha propuesto una clasificación de los
polifenoles: polifenoles extraíbles (PE) y polifenoles no extraíbles (PNE). Los PE
son fenoles de bajo peso molecular e intermedio, compuestos que pueden
ser extraídos utilizando diferentes disolventes (agua, metanol y acetona),
además los PE se solubilizan en los fluidos intestinales y pueden ser absorbidos
parcialmente en el intestino delgado y fermentados mayoritariamente por la
microbiota colónica. Por otro lado, los PNE son compuestos de alto peso
molecular y fenoles unidos a otros componentes de los alimentos (proteínas o
fibra dietética) que se mantienen insolubles en los disolventes habituales, su
estructura básica está representada por el flavan-3-ol y el flavan-3,4-diol,
mientras que en los PNE se encuentran los taninos condensados. Los PNE no
38
se disuelven y se degradan en pequeñas proporciones por fermentación
colónica (Jiménez-Escrig y col., 2001).
Usando modelos de experimentación animal, ha quedado
evidenciado que los PE son biodisponibles mayoritariamente, mientras que los
PNE son excretados casi cuantitativamente y favorecen la excreción de
lípidos, teniendo efectos positivos en el tracto intestinal y en el metabolismo
lipídico (Saura-Calixto y col., 2007). Estudios epidemiológicos han demostrado
la asociación entre el consumo de comidas y bebidas ricas en polifenoles y la
prevención de enfermedades tales como el cáncer o las enfermedades
cardiovasculares, se cree que estas propiedades están relacionadas con su
capacidad antioxidante (Rocha-Guzmán y col., 2007; Brighenti y col., 2005;
Williams y col., 2004; Sánchez-Moreno y col., 2000).
2.4.2 Antocianinas
Las antocianinas son un grupo de pigmentos hidrosolubles,
ampliamente distribuido en el reino vegetal. Estos compuestos se encuentran
almacenados en el citoplasma de las células vegetales. Desde el punto de
vista químico, las antocianinas son compuestos fenólicos que pertenecen al
grupo de los flavonoides. La forma básica de las antocianinas, está
conformada por dos anillos aromáticos unidos por una estructura de tres
carbonos (ion flavilo) (Figura 4). En su forma natural ésta estructura se
39
Aglicona Substitución λ max (nm)
R1 R2 Espectro visible
Pelargodina H H 494 (naranja)
Cianidina OH H 506 (naranja-rojo)
Delfinidina OH OH 508 (azul-rojo)
Peonidina OCH3 H 506 (naranja-rojo)
Petunidina OCH3 OH 508 (azul-rojo)
Malvidina OCH3 OCl 510 (azul-rojo)
Figura 4. Estructura y sustituyentes de las antocianinas (Williams y col., 2004).
40
encuentra esterificada a uno o varios azúcares (glucosa, ramnosa, xilosa y
arabinosa), que se denominan antocianinas simples. Si además del azúcar en
la molécula existe un radical acilo, entonces son antocianinas aciladas. Con
pH ácido las antocianinas son muy estables, pero esta estabilidad se reduce
cuando el pH se aproxima a la neutralidad, llegando a destruirse con pH
superior a siete (Salinas y col., 2003). Cuando el residuo de azúcar es
hidrolizado de la antocianina, el resultado es la aglicona, conocida como
antocianidina. Existen veinte antocianidinas conocidas en la naturaleza, pero
seis son las más importantes y abundantes, éstas son: pelargonidina,
cianidina, delfinidina, peonidina, petudinina y malvidina, las otras son
raramente comparables y sólo se encuentran en flores y hojas (Figura 4)
(Furia, 1977). Estos compuestos son responsables de los colores como el azul,
el morado, el rojo y el anaranjado del alimento que las contienen. El color de
cada antocianina depende del número y orientación de los grupos hidroxilos
y metoxilos. Un incremento en la hidroxilación produce un color azul, mientras
un incremento en la metoxilación produce un color rojo. Estos compuestos
pueden ser identificados en los granos de frijol, principalmente en la testa
(Pérez y Salinas, 2006).
Las principales antocianinas identificadas en frijol negro son la delfinidina 3-
glucósido, la petunidina 3-glucósido y la malvidina 3-glucósido (Furia, 1977).
Actualmente, el interés por el estudios de las antocianinas radica en que son
utilizadas como antioxidantes naturales (Pérez y Salinas, 2006). Existen
41
experimentos que evidencian que las antocianinas tienen beneficios en la
prevención de enfermedades como el cáncer, arterosclerosis, inflamaciones,
así como efectos en la inhibición de radicales libres (Wang y col., 1999;
Takeoka y col., 1997; Tsuda y col., 1994). Las antocianinas que forman parte
de los polifenoles, son agentes reductores como la vitamina C, vitamina E y
carotenoides, protegiendo a la célula del estrés oxidativo (Wang y Prior,
1997). Existe un consenso en que la actividad antioxidante resulta de una
combinación de sus propiedades quelantes de hierro y secuestradores de
radicales libres (Russo y col., 2000; Bohm y col., 1998; Bravo y col., 1998). Su
capacidad de quelar metales, las hace actuar indirectamente como
antioxidante, ya que inhibe la acción de los metales como catalizadores en
la formación de radicales libres. Otros autores (Groot y Rauen, 1998; Ferrandiz
y Alcaraz, 1991) refieren que además a la inhibición de las oxidasas, como la
lipooxigenasa, ciclooxigenasa, mieloperoxidasa, NADPH oxidasa y la xantina
oxidasa, evitan la generación de especies reactivas de oxígeno (ERO). De
esta forma interfieren en la formación de radicales libres.
La ingesta de antocianinas en humanos ha sido estimada entre 180-250
mg/día en Estados Unidos de Norteamérica (Kühnau, 1976), la cual es mucho
más alta comparada con los flavonoides (23 mg/día) (Hertog y col., 1993).
Las frutas y vegetales contienen de 3 a 5 diferentes tipos de antocianinas.
42
Existen reportes que indican que los granos de frijol negro, presentan un
amplio contenido de antocianinas en el cotiledón (213 mg/100g) y en la testa
(2.37 mg/100g) (Dueñas y col. 2006; Pérez y Salinas, 2006)
43
III. JUSTIFICACIÓN
Los granos de leguminosas ocupan un lugar importante en la nutrición
humana, especialmente en las poblaciones de bajos ingresos de los países en
vías de desarrollo, por la factibilidad de obtenerlas a bajo costo. En México,
las leguminosas son consumidas por todas las clases sociales siendo uno de
los alimentos que, conjuntamente con el maíz, forman la base de la
alimentación de la mayor parte de la población. Entre las especies de
leguminosas de mayor consumo se encuentran el frijol (Phaseolus vulgaris L.),
el garbanzo (Cicer arietinum L.) y la lenteja (Lens culinaris L.). El potencial
nutricional de estos granos se basa esencialmente en su contenido de
proteína y carbohidratos. Las recomendaciones nutricionales señalan que el
60 % de las calorías de la dieta deben provenir de los carbohidratos. Parte de
los carbohidratos pueden ser utilizados a nivel del intestino delgado,
proporcionando glucosa como fuente de energía para el organismo,
induciendo distintas respuestas glucémicas. Actualmente se conoce que otra
parte de los carbohidratos no son metabolizados por los enzimas digestivas, ni
absorbidos, constituyen una parte de la denominada fracción indigerible,
susceptible de ser fermentada por la microbiota colónica. Asociados a esta
fracción se encuentran también compuestos con actividad antioxidante. En
conjunto, los compuestos indigeribles están asociados con el mantenimiento
del epitelio y la salud colónica, en la prevención de enfermedades
44
metabólicas como diabetes, obesidad, enfermedades cardiovasculares,
cáncer de colon y enfermedades asociadas con estrés oxidativo.
Actualmente existe gran interés en estudiar compuestos naturales con
capacidad de retener especies radicales. Estudios recientes han demostrado
que las enfermedades causadas por el síndrome metabólico han aumentado
en los últimos años y se relacionan fundamentalmente con una mala
alimentación o consumo inadecuado de carbohidratos. Sin embargo, existen
pocas investigaciones sobre la digestibilidad de los carbohidratos en granos
de leguminosas. Esto pudiera estar relacionado a su vez por la falta de
conocimiento y difusión de información nutricional sobre este tipo de
leguminosas, puesto que en nuestro país, la producción de lenteja ha
disminuido y el garbanzo es ocupado principalmente como producto de
exportación, quedando solamente disponible para el consumo el frijol.
45
IV. OBJETIVOS
4.1. Objetivo general
Estudiar la disponibilidad del almidón, así como la fracción indigerible y
capacidad antioxidante de tres especies de leguminosas: frijol negro
garbanzo y lenteja.
4.2 Objetivos particulares
• Conocer la composición química proximal de las leguminosas.
• Determinar el contenido de almidón total, almidón disponible y
almidón resistente.
• Determinar el contenido de la fibra dietética soluble e insoluble de
las muestras y, cuantificar el porcentaje de la fracción indigerible.
• Extraer y determinar el contenido de polifenoles solubles totales y
antocianinas totales de los granos.
• Valorar la capacidad antioxidante de los compuestos bioactivos de
las muestras.
46
V. MATERIALES Y MÉTODOS
5.1 Materiales
5.1.1 Materia prima
Se utilizaron granos secos de frijol negro (Phaseolus vulgaris) (var.
Tacana), garbanzo (Cicer arietinum) (var. Suprema) y lenteja (Lens culinaris).
El frijol negro fue donado por el campo experimental INIFAP de Iguala,
Guerrero. El garbanzo fue proporcionado por la Universidad Autónoma de
Sinaloa y la lenteja fue proporcionada por la Universidad Autónoma de
Sonora. Los granos fueron limpiados para eliminar basura o residuos.
5.1.2 Tiempo de cocción de las muestras
Los granos se llevaron a cocimiento previo a la realización de los
análisis, por que de esta forma se consumen y son más fáciles de digerir por el
organismo. Para el cocimiento de los granos se empleó un cocedor Mattson,
el cual consiste de 25 agujas de acero inoxidable, de 60 ± 0.5 g cada una, y
discos del mismo material perforados para la introducción de las agujas. Para
realizar los análisis se colocaron por separado 25 granos de frijol, garbanzo y
lenteja en el cocedor Mattson, uno por cada aguja. Se colocaron dentro de
un recipiente de acero inoxidable con agua destilada en ebullición y se
47
dejaron el tiempo necesario para el cocimiento de los granos, el cual se
define como el tiempo necesario para que el 60 % de las varillas perforen los
granos (15 varillas). Este tiempo fue tomado como referencia para determinar
que los granos estaban completamente cocidos.
5.1.3 Preparación de las harinas
Los granos cocidos se escurrieron perfectamente y se secaron en
una estufa a 60 °C durante 18 h. Posteriormente fueron molidos hasta obtener
un tamaño de partícula que pasara por la malla 60 (360 mm). Finalmente, se
almacenaron herméticamente en bolsas de plástico a temperatura
ambiente.
5.1.4 Preparación del material y equipo
5.1.4.1 Equipos y reactivos
Se utilizaron diferentes tipos de equipos: balanza analítica (Ohaus, USA),
baño maría (PolyScience, USA), vortex (Barnstead, USA), centrífuga (Heerlme,
Germany), espectrofotómetro (Perkin Elmer Lambda EZ 150 UV/VIS y
Spectronic® Genesys 5), potenciómetro (Termo Orion,USA), equipo Kjeldahl
(Labconco Rapidstl II, USA), sistema de extracción de grasas Soxhlet (B-811,
48
Büchi, Suiza), estufa (Imperial V, USA), mufla (Thermolyne 6000, USA). Todos los
reactivos utilizados fueron de grado analítico.
5.2. Métodos
5.2.1 Análisis de la composición química
Los análisis para la determinación de la composición química proximal
de las muestras se realizaron según los métodos establecidos por la AOAC
(1990): humedad (14.004), cenizas (14.006), lípidos (14.018) y proteínas
(14.026).
El contenido de humedad fue determinado para pesar cada una de
las muestras en base seca. La muestra fue desgrasada para que los lípidos
presentes no interfirieran en la cuantificación de la fibra dietética y proteína.
La determinación del contenido de cenizas indica la cantidad de minerales y
residuos que pudieran existir en las muestras. Así mismo, la composición
química de las muestras indica el contenido de nutrientes presentes.
5.2.2 Análisis de digestibilidad
5.2.2.1 Almidón total
Se utilizó el método propuesto por Goñi y col. (1997), el cual permite
cuantificar el contenido total de almidón por hidrólisis enzimática. Se
49
procedió a la solubilización del almidón en un medio alcalino para después
hidrolizar totalmente con amiloglucosidasa los enlaces glucosídicos -(1,4) y
-(1,6) de las cadenas de amilosa y amilopectina. La hidrólisis completa con
amiloglucosidasa libera glucosa, la cual es cuantificada
espectrofotométricamente mediante el empleo de un método enzimático
que contiene glucosa-oxidasa y peroxidasa (GOD-POD).
Para la determinación de almidón total, se pesaron 50 mg de muestra
en base seca, en tubos de centrifuga de 50 mL, para solubilizar el almidón se
añadieron 3 mL de agua destilada y 3 mL de hidróxido de potasio 4 M, lo y se
agitó vogorosamente durante 30 min a temperatura ambiente.
Posteriormente se adicionaron 5.5 mL de ácido clorhídrico 2 M y 3 mL de
regulador de acetato sódico 0.4 M, el cual contenía CaCl2 20 mM, se ajustó
el pH a 4.75, y 60 µL de suspensión de amiloglucosidasa (10102857, Roche,
USA). Las muestras se mezclaron cuidadosamente y se incubaron a 60 ºC
durante 45 min en un baño de agua con agitación constante, para alcanzar
la hidrólisis completa de las moléculas del almidón. Después de la incubación
las muestras se centrifugaron durante 15 min a 3 000 g y se recolectaron los
sobrenadantes en matraces aforados de 100 mL. Los residuos se lavaron dos
veces con 10 mL de agua destilada, repitiendo la centrifugación en cada
paso. El volumen total se llevó a 100 mL con agua destilada para
posteriormente determinar la concentración de glucosa liberada por la
hidrólisis enzimática. La glucosa se midió por el método enzimático GOD-
50
POD. Se elaboró una curva patrón de glucosa para calcular la
concentración de glucosa de glucosa, a una absorbancia a 510 nm. Para
calcular el porcentaje de almidón total se utilizó la siguiente fórmula:
% Almidón total = Glucosa (µg/mL) x volumen x dilución x 0.9
X100 1000 x peso de la muestra base seca (mg)
Donde:
0.9 = factor de transformación de glucosa a glucano
1000 = transformación de miligramos a microgramos
5.2.2.2 Almidón disponible
El contenido de almidón disponible se puede estimar por el método de
Holm y col., (1986). Se efectúo una dispersión del almidón en agua hirviente.
A continuación se procedió a hidrolizar el polisacárido en forma consecutiva
con -amilasa termoestable y amiloglucosidasa. Finalmente, se determinó por
colorimetría la glucosa liberada y se calculó la cantidad equivalente de
almidón que la produjo.
La cuantificación del almidón disponible se determinó pesando el
equivalente a 500 mg de muestra en base seca, y se suspendió en 20 mL de
agua destilada y se ajustó el pH entre 6 y 7. Se añadieron 100 µL de -amilasa
termoestable (A-3306, Sigma, USA) y se colocaron en un baño a ebullición por
51
20 min, agitando cada 5 min. Las muestras se dejaron enfriar a temperatura
ambiente y se transfirieron cuantitativamente a un matraz aforado de 100 mL.
Se llevó al volumen final con agua destilada y con agitación continua se
tomó una alícuota de 500 µL de la dilución anterior, la cual se adicionó a un
tubo de ensayo que contenía 1 mL de regulador de acetato de sodio 0.1 M,
a pH 4.75. Se agregaron 25 µL de una dilución de amiloglucosidasa (A-3514,
Sigma, USA), la cual se preparó con regulador de acetato de sodio 0.1 M en
una relación de 1: 2.5 (enzima: regulador), y se incubó la mezcla a 60 ºC
durante 30 min, en un baño de agua con agitación constante.
La solución anterior se transfirió cuantitativamente a un matraz aforado
de 10 mL. Se lavó el contenido del tubo con agua destilada y recogió en el
mismo matraz volumétrico hasta llevar al aforo. Se tomaron alícuotas de 50 µL
del contenido del matraz y se adicionó a 1 mL de reactivo glucosa oxidasa-
peroxidasa (GOD/POD), las absorbancias fueron leídas a una longitud de
onda de 510 nm.
Para calcular el porcentaje de almidón disponible se utilizó la siguiente
fórmula:
% Almidón disponible = Glucosa (µg/mL) x volumen x dilución x 0.9
X100 1000 x peso de la muestra base seca (mg)
Donde:
52
0.9 = factor de transformación de glucosa a glucano
1000 = transformación de miligramos a microgramos
5.2.2.3 Almidón resistente
La determinación de almidón resistente por el método de Goñi y col.
(1996), permitió determinar el contenido de almidón indigerible en muestras
tal y como se ingieren. Se analizaron las muestras como se consumen.
Inicialmente se realizó una hidrólisis proteica con pepsina a pH ácido, para
emular las condiciones estomacales, seguida de la hidrólisis del almidón
digerible con -amilasa pancreática porcina durante 16 horas y a pH
cercano a la neutralidad. Una vez eliminado los productos de hidrólisis por
centrifugación, en el residuo permanece la fracción de almidón indigestible,
ésta es dispersada en un medio alcalino y se hidroliza en su totalidad con
amiloglucosidasa, la glucosa liberada se determina mediante el método
enzimático-colorimétrico.
La metodología fue la siguiente: se pesó el equivalente a 100 mg de
muestra en base seca en tubos de centrífuga de 50 mL de se adicionaron 10
mL de regulador KCL-HCl 0.2 M, y se ajustó el pH a 1.5. Posteriormente, se
adicionaron 200 µL de solución de pepsina (P-7000, Sigma, USA), la cual se
preparó solubilizando 1 g de pepsina en 10 mL de regulador KCl-HCl 0.2 M.
53
Las muestras con la enzima se incubaron en un baño de agua a 40 ºC, con
agitación constante durante 60 min. Al termino del tiempo de incubación las
muestras se dejaron enfriar a temperatura ambiente, añadiendoseles
posteriormente 9 mL de regulador Tris-Maleato 0.1 M y ajustando el pH a 6.9.
Acontinuación se adicionó 1 mL de solución de -amilasa pancreática (A-
3176, Sigma, USA), (40 mg de -amilasa en 1 mL de regulador Tris-Maleato 0.1
M) las muestras se mezclaron cuidadosamente y se incubaron durante 16
horas en un baño de agua a 37 ºC con agitación constante. Transcurrido el
tiempo, las muestras se centrifugaron durante 15 min a 3 000 g, eliminándose
el sobrenadante. El residuo se lavó con 10 mL de agua destilada y se repitió la
centrifugación. A los residuos se les adicionaron 3 mL de agua destilada y 3
mL de KOH 4 M, para la completa solubilización del almidón, se agitarón
vigorosamente, a temperatura ambiente durante 30 min. Posteriormente, se
adicionaron 5.5 mL de HCl 2 M y 3 mL de regulador de acetato sódico 0.4 M,
conteniendo CaCl2 20 mM, el pH se ajustó a 4.75. Finalmente se añadieron 80
µL de suspensión de amiloglucosidasa (10102857, Roche, USA), mezclando
cuidadosamente e incubando a 60 ºC durante 45 min, en un baño de agua
con agitación constante. Los tubos se centrifugaron por 15 min a 3 000 g,
recogiendo los sobrenadantes en matraces aforados de 100 mL. Se lavaron
dos veces los residuos de cada tubo con 10 mL de agua destilada, repitiendo
la centrifugación en cada lavado. El volumen se llevó a 100 mL con agua
destilada y se midió el contenido de glucosa liberada mediante el método
54
enzimático Glucosa Oxidasa-Peroxidasa (GOD-POD) a una absorbancia de
510 nm.
Para calcular el porcentaje de almidón resistente se utilizó la siguiente
fórmula:
% Almidón resistente = Glucosa (µg/mL) x volumen x dilución x 0.9
X100 1000 x peso de la muestra base seca (mg)
Donde:
0.9 = factor de transformación de glucosa a glucano
1000 = transformación de miligramos a microgramos
5.2.2.4 Fibra dietética
Para la determinación de la fibra dietética total (FDT) se utilizó el
método 32.05 de la AACC (2000), el cual se fundamenta en la hidrólisis
progresiva de la muestra con la aplicación de tratamientos sucesivos con las
enzimas -amilasa termoestable, proteasa y amiloglucosidasa para digerir las
proteínas y el almidón. El residuo no hidrolizado se precipita con etanol y se
incinera una parte de los residuos de las muestras para hacer la corrección
para cenizas y la otra parte se analiza para determinar el contenido de
nitrógeno y poder corregir la contaminación proteica.
55
Se utilizaron crisoles de fondo poroso (40 a 60 micrones) puestos a peso
constante, para lo cual fueron previamente colocados en una mufla durante
1 hora (525 °C), asegurando la eliminación de todas las impurezas que
pudieran tener, posteriormente, se les agregaron 0.5 g de celite, y fueron
colocados en una estufa a 130 °C durante toda la noche. Finalmente, se
dejaron enfriar en un desecador y se pesaron.
Por otro lado, se pesó 1 g de muestra en base seca, previamente
desgrasada, a los cuales se les agregaron 50 mL de regulador de fosfatos 0.08
M a pH 6.0 y 0.1 mL de -amilasa termoestable (A-3306, Sigma, USA). Las
muestras se cubrieron y se incubaron en un baño de agua en ebullición, por
15 min, agitándose a intervalos de 5 min, una vez que la temperatura interna
de las muestras alcanzó 90 °C, se dejaron enfriar a temperatura ambiente y
se ajustó el pH a 7.5 con 10 mL de NaOH 0.275 N. Inmediatamente antes de
usarse, se preparó una solución de proteasa (P-3910, Sigma, USA),
solubilizando 50 mg de proteasa en 1 mL de regulador de fosfatos 0.08 M, y se
adicionó 0.1 mL a cada muestra. Posteriormente, las muestras se incubaron a
60 °C, con agitación constante por 30 min, transcurrido el tiempo se dejaron
enfriar a temperatura ambiente y se ajustó el pH a 4.5, con 10 mL de HCl
0.325 N. Acondicionadas las muestras se les agregó 0.1 mL de
amiloglucosidasa (A-9913, Sigma, USA), y se incubaron a 60 °C con agitación
constante durante 30 min.
56
Posteriormente se adicionaron 280 mL de alcohol etílico al 95 %, para
precipitar la fibra dietética soluble, las muestras se dejaron en reposo durante
toda la noche a temperatura ambiente. Se procedió a filtrar la solución sobre
el crisol previamente preparado, aplicando vacío y lavando el precipitado
sucesivamente 3 veces con 20 mL de alcohol etílico al 78 %, 2 veces con 10
mL de alcohol etílico al 95 % y 2 veces con 10 mL de acetona. El residuo
obtenido se secó en una estufa a 110 ºC durante 2 horas, se dejaron enfriar
en un desecador y se pesaron. Los residuos se dividieron en dos partes para
determinar el contenido de proteína y cenizas.
Los cálculos se realizaron mediante la siguiente formula:
% Fibra dietética total = R muestra – P muestra – C muestra – B
X100 Peso de la muestra base seca (mg)
Donde:
R muestra = Peso del residuo en mg
P muestra = Peso de la proteína en mg
C muestra = Peso de las cenizas en mg
B = Blanco
57
El contenido de FDI se realizó con la misma técnica que para FDT, con
la diferencia de que en este análisis se eliminó la adición del volumen de
alcohol etílico al 95 %, de esta forma se evitó la precipitación de ambas
fracciones (fibra soluble e insoluble) y sólo se obtuvo la insoluble. Los cálculos
del porcentaje de la FDI se realizaron de manera idéntica que en la
obtención de FDT. El peso del blanco se realizó de forma similar a la técnica
de FDT, solamente se omitió la adición de la muestra.
El contenido de FDS se calculó restando el valor de FDI a la FDT.
% FDS= FDT-FDI
5.2.2.5 Fracción indigerible
El método para determinar la fracción indigerible en alimentos fue
propuesto por Saura-Calixto y col. (2000) como una alternativa para el análisis
de fibra dietética.
Se partió de 300 mg de muestra en base seca, en tubos de vidrio de 50
mL, puestos previamente a peso constante se le adicionaron 10 mL de
regulador HCL-KCl 0.2 M a pH 1.5. Después de mezclarlos, se agregaron 0.2
mL de una solución de pepsina (P-7000, Sigma, USA) (300 mg de pepsina/1 mL
de regulador HCl-KCl) y se incubó a 40 ºC durante una hora. Transcurrido el
58
tiempo se agregaron 9 mL de regulador tris-maleato 0.1 M y se ajustó a un pH
de 6.9, para posteriormente, adicionar la solución de -amilasa (A-3176,
Sigma, USA) e incubar en un baño de agua a 37 ºC por 16 horas con
agitación constate. Las muestras se centrifugaron (15 min a 3 000 g) y el
sobrenadante se guardó. Los residuos se lavaron dos veces con 10 mL de
agua destilada y se colectaron los sobrenadantes. El residuo se secó durante
16 horas a 105 ºC y gravimétricamente se cuantificó como la fracción
indigerible insoluble. Los sobrenadantes se transfirieron a tubos de diálisis (12
000-14 000 MWCO) y se dializaron contra agua durante 48 h a 25 ºC con un
flujo de agua de 7 L/h. El dializado se hidrolizó con ácido sulfúrico
concentrado en baño maría por 90 min y la fracción indigerible soluble se
cuantificó como azúcares reductores, mediante la reducción del ácido 3, 5-
dinitrosalicílico (DNS), utilizando una curva estándar preparada con maltosa.
Las absorbancias fueron leídas a 530 nm.
5.2.3 Extracción de polifenoles solubles
Se utilizó el método propuesto por Jiménez-Escrig y col. (2001). Se pesó
un gramo de muestra en base seca en tubos de centrífuga de 50 mL
capacidad a los cuales se añadieron 40 mL de metanol grado HPLC: agua
destilada (50: 50 v/v) y se agitaron vigorosamente a temperatura ambiente
durante una hora. Las muestras se centrifugaron (10 min, 1500 g), y se
59
recogieron los sobrenadantes en matraces aforados de 100 mL, y al residuo
nuevamente se le adicionó 40 mL de acetona grado HPLC: agua destilada
(70: 30 v/v), se agitó por una hora y se centrifugó (10 min, 1 500 g),
recuperando el sobrenadante, el cual se combinó con el obtenido;
finalmente se aforó a 100 mL con agua destilada.
5.2.4 Cuantificación de polifenoles solubles totales
Se determinaron de acuerdo al método Foling-Ciocalteau (Montreau,
1972). De la extracción de polifenoles solubles se tomaron 0.5 mL en matraces
de 25 mL, a los cuales se les adicionó 0.5 mL de reactivo de Foling-Ciocalteau
(Sigma F-9252) cada 30 s entre matraz y matraz, después de que pasaron 3
min de la última adición, se añadieron 10 mL de solución de carbonato
sódico (75 g/L).
Finalmente se aforaron a 25 mL con agua destilada, se agitaron
cuidadosamente y se dejaron reposar durante 1 h a temperatura ambiente.
Posteriormente se leyeron las absorbancias a 750 nm. Se realizó una curva
tipo para la cual se utilizó ácido gálico (G-7384, Sigma, USA) como patrón.
60
5.2.5 Determinación de antocianina total
El contenido de antocianinas de las muestras se determinó de acuerdo
al método propuesto por Abdel-Aal y Hucl, (1999). Se pesaron 0.5 g de
muestra en base seca. Se adicionaron 24 mL de etanol acidificado con HCl
1N (85: 15 v/v). Se ajustó el pH a 1 con HCl y se mezcló perfectamente con
agitación constante por 30 min. Posteriormente, se centrifugó a 10 000 rpm
por 15 min. Se recolectaron los sobrenadantes y se aforaron con etanol
acidificado. Las absorbancias fueron leídas a 529 nm. Para la determinación
de antocianinas se realizó una curva con Pelargonidina clorada de 0-0.02
mM.
Para determinar el contenido de antocianina total se utilizó la siguiente
formula:
610 x estrapesodelamu
1 x PM x 1000
v x εAC ⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
Donde:
C = concentración de antocianina total (mg/kg)
A = absorbancia
v = volumen del aforo
61
ε = absortividad molar
PM = peso molecular de la pelargonidina = 306.7
b = grosor de la celda (1 cm)
c= concentración de la partícula absorbente
5.2.6 Capacidad antioxidante
5.2.6.1 Medición de la capacidad antioxidante
La capacidad antioxidante se determinó por el método de Soler-Rivas y
col. (2000). El método se basa en la reducción del radical libre 2,2-difenil-1-
picrilhidracil (DPPH). El radical DPPH es cromóforo, que al reaccionar con un
agente donador de electrones cambia de un color morado (forma oxidada)
a color amarillo (forma reducida), indicando de esta forma la capacidad
antioxidante del compuesto que se está evaluando.
La determinación se realizó una vez que se obtuvo la extracción de los
polifenoles solubles. Primeramente se preparó una solución metanólica de
DPPH a una concentración de 200 µM, para lo cual se pesaron 0.0078 g de
DPPH (D-9132, Sigma, USA) que se disolvieron en 100 mL de metanol grado
HPLC al 80 %. Una vez aforado el matraz con la solución de DPPH se agitaron
mecánicamente para ayudar a la solubilización del compuesto, después la
solución se cubrió para evitar el paso de la luz y se almacenó en refrigeración
por 16 a 24 horas.
62
Para llevar a cabo la medición de capacidad antioxidante, primero se
adicionaron 3 mL de DPPH en una celda de cuarzo y se midió la absorbancia
en un espectrofotómetro (Genesys 5 UV/VIS) a 515 nm. Se realizaron 3
repeticiones, de las cuales se obtuvo el promedio para calcular el porcentaje
de DPPH degradado por cada muestra. Como blanco se utilizaron 3 mL de
metanol al 80 %.
La determinación de la capacidad antioxidante se realizó por dos vías,
a partir de la misma cantidad de muestra y a partir de la misma
concentración de polifenoles, como se observa en el Cuadro 4. Las muestras
fueron colocadas de la siguiente forma: en una celda se adicionaron 3 mL de
DPPH (DPPH inicial) y en otra celda la muestra (extracto + DPPH).
Posteriormente las celdas se colocaron en el espectrofotómetro,
evitando la entrada de la luz y rápidamente por el orificio del
espectrofotómetro se adicionó el extracto agitando cuidadosamente con la
micropipeta para determinar los datos de absorbancia cada 60 seg. Para
construir las curvas se graficó el % DPPH reducido contra el tiempo (0, 1, 2, 3,
4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 y 60 min).
63
Cuadro 4. Cantidad de DPPH y extracto a partir de la misma cantidad de
muestra.
Muestras DPPHa (mL) Extracto (mL)
Blanco 3.00 0.00
Frijol negro 2.72b/2.00c 0.28b/1.00c
Garbanzo 2.00b/2.00c 1.00b/1.00c
Lenteja 2.00b/2.00c 0.23b/1.00c
a Solución metanólica de 2,2-difenil-1-picrilhidracil (DPPH) 200 µµ b A partir de la misma concentración de polifenoles c A partir de la misma cantidad de muestra
64
5.3 Análisis estadístico
Para el análisis estadístico de los resultados se utilizó el paquete
SigmaStat (Jandel Scientific, versión 2.03). Se realizó un análisis de varianza
de una vía (ANOVA) y donde se encontraron diferencias entre las medias se
realizó una comparación de medias por la prueba de Tukey, con un nivel de
significancia de =0.05, para inferir entre que muestras existían diferencias
(Fox, 1995.)
65
VI. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
6.1 Tiempo de cocción de las muestras
El tiempo de cocción de las muestras fue el siguiente: 95 min para frijol
negro, 210 min para el garbanzo y 26 min para la lenteja. El tiempo de
cocción determinado en cinco variedades de frijol negro estuvo entre 2.55 y
5.92 h (Vargas-Torres y col., 2004), con el mismo método utilizado en este
trabajo. Se ha reportado que el almacenamiento del grano de frijol produce
el fenómeno conocido como “hard-to-cook” , el cual provoca que el grano
de frijol se cuesa en tiempos más prolongados (Reyes-Moreno y Paredes-
López, 1993). En el caso del garbanzo y la lenteja, no se encontraron datos de
tiempo de cocción. El remojo es una práctica común antes del cocimiento
de las leguminosas con la finalidad de disminuir el tiempo de cocción. Los
tiempos de cocción en frijol Negro y garbanzo fueron mayores a los
reportados por Menezes y col. (2004), ya que ellos obtuvieron 36 y 70 min, en
frijol y garbanzo, respectivamente. Esta diferencia es debida a que ellos
remojaron las leguminosas en agua por 18 h a 4° C. Costa y col. (2006),
reportaron 20 y 40 min de cocción en frijol y garbanzo, respectivamente,
previamente remojados (16 h) en agua. Se ha señalado en diversos estudios
que el tipo y tiempo de remojo tiene influencia sobre el tiempo de cocción
en las leguminosas (Carmona-García y col., 2007; Tovar y Melito, 1996). Para
66
la lenteja el tiempo de cocción de 26 min fue similar a los reportados por otros
autores, 20 min (Costa y col., 2006) y 21 min (Menezes y col., 2004). El tiempo
de cocción de las leguminosas estudiadas fue alto, lo que pudiera
relacionarse al endurecimiento durante el almacenamiento de los granos
antes de su estudio (Shiga y col., 2004). Sin embargo, en este trabajo se trato
de simular la práctica cotidiana en diversas comunidades del sur de México,
donde no se realiza el remojo de los granos.
6.2 Composición química de las muestras
Los resultados del análisis de la composición química de las muestras se
presentan en el Cuadro 5. En la composición química, el garbanzo presentó
el valor más bajo de humedad (6.68 %) y el frijol negro el valor más alto (9.78
%). Estos valores fueron superiores a los encontrados en otras variedades de
garbanzo (2.29 %) y en frijol (5.29 %) (Costa y col., 2006).
Las leguminosas son reconocidas, y han sido estudiadas ampliamente por su
aporte de proteínas. En el estudio el contenido de proteína fue de 18.50,
23.56 y 22.40 %, para frijol, garbanzo y lenteja, respectivamente, lo cual es
característico de cada especie, las muestras analizadas de lenteja y
garbanzo no mostraron diferencias estadísticas significativas (p<0.05) (22.40 y
23.56 %) en comparación al frijol negro (18.50 %). Vargas-Torres y col. (2004)
reportaron valores de proteína entre 18.9 y 24.2 % en frijoles negros de
67
Cuadro 5. Composición química de frijol negro, garbanzo y lenteja (%).
Leguminosas
Muestras Frijol Negro Garbanzo Lenteja
Humedad 9.78 ± 0.15a 6.68 ± 0.10b 9.41 ± 0.09a
Proteínas1, 2 18.50 ± 0.11a 23.56 ± 0.13b 22.40 ± 0.58b
Lípidos1 1.59 ± 0.03a 5.18 ± 0.18b 0.98 ± 0.03c
Cenizas1 5.43 ± 0.24a 4.05 ± 0.16b 3.28 ±0.61c
Carbohidratos totales3 64.7 60.53 63.93
Media de tres repeticiones ± error estándar 1 Media de tres repeticiones ± error estándar, en base seca 2 Nx5.85 3 Carbohidratos totales, por diferencia
Medias dentro de cada fila con letras iguales no son significativamente diferentes
(p<0.05)
68
diferentes variedades cultivadas en México; el contenido de proteína en la
variedad Flor de Mayo se reportó de 21.2 % (Osorio-Díaz y col., 2003) y el de la
variedad Mayocoba de 23.41 % (Carmona-García y col., 2007). Costa y col.
(2006), reportaron en garbanzo y lenteja cocidos valores de proteína de 21.3
y 23.44 %, respectivamente, los cuales son similares a los obtenidos en este
trabajo. Valores similares han sido reportados para esta especie de
leguminosa por otros autores (24.0 %, Iqbal y col., 2006; 23.14 %, Zhao y col.,
2005; 22.9 %, Marconi y col., 2000). De igual manera los valores reportados de
proteína en lenteja son similares a los encontrados en este trabajo, 25.30 %
para lentejas cocidas (Candela y col., 1997) y 30.7 % para otra variedad de
lenteja (Cai y col., 2001). El contenido de proteína puede variar entre
especies, dependiendo del tipo de variedades, prácticas agrícolas, la época
de cosecha y el almacenamiento. También se ha reportado que los factores
antinutricionales, como inhibidores de proteasas, lectinas, el fitato y la fibra
dietética, incluyendo al almidón resistente, influyen en las variaciones
encontradas en los resultados (Sandberg y col., 2002; Bravo y col., 1999).
El contenido de lípidos más alto fue encontrado en el garbanzo (5.18
%), este valor cae dentro del intervalo de valores reportados por Hedley y col.
(2001) en variedades botánicas desconocidas de garbanzo (3.1 a 7.0 %).
69
Valores cernamos han sido reportados por Marconi y col. (2000) (6.4 %), Iqbal
y col. (2006) (5.2 %) y Zhao y col. (2005) (5.69 %). El alto contenido de lípidos
no es característico de las leguminosas, exceptuando algunos casos; por
ejemplo, la soya. En frijol negro el contenido de lípidos fue de 1.59 %, el cual
fue similar al reportado para la variedad Mayocoba (1.98 %) (Carmona-
García y col., 2007), y en la variedad Flor de Mayo se encontró un valor
menor (0.73 %, Osorio-Díaz y col., 2003). En lenteja el contenido de lípidos
encontrado (0.98 %) fue similar a los reportados por otros autores (Cai y col.,
2001; Candela y col., 1997), con valores de 3.6 y 1.0 %. Las variaciones en el
contenido de lípidos pueden depender de la localización, el clima, las
condiciones ambientales y el tipo de suelo en el cual crecen (Paredes-López
y col., 2006).
Sandberg (2002), mencionó que las leguminosas son consideradas una
buena fuente de minerales entre los cuales se pueden encontrar Zn, Mg y Ca,
entre otros en frijol común, garbanzo y lenteja, respectivamente), entre los
cuales se encuentran el hierro, zinc, calcio y magnesio. Además, la
composición química de las leguminosas se relaciona con la región de
cultivo, maduración, tamaño de los granos y la variedad (Rosin y col., 2002).
En cuanto al contenido de cenizas, los valores obtenidos fueron 3.28
para frijol negro, 4.05 % para garbanzo y 5.43 % para lenteja,
respectivamente. Los estudios en frijol de variedades mexicanas reportan
70
contenidos de cenizas de 5.2 % para frijol negro (Vargas-Torres y col., 2004),
5.0 % para Flor de Mayo (Osorio-Díaz y col., 2003) y 4.54 % para la variedad
Mayocoba (Carmona-García y col., 2007). En la literatura se encontró que el
garbanzo y la lenteja presentan contenidos menores de cenizas que el frijol,
valores que fluctúan entre 3.6 y 3.01 % para garbanzo (Iqbal y col., 2006; Zhao
y col., 2005), 2.8 a 3.59 % para lenteja (Cai y col. 2001; Candela y col., 1997). Si
bien, en un estudio realizado por Candela y col. (1997) analizando las mismas
especies de leguminosas que en este estudio, encontraron que el remojo
previo al cocimiento de los granos, así como el proceso de cocción per se,
afectaron los niveles de cenizas, esto debido a que algunos de los elementos
no son solubles o son menos solubles, y también debido a que el agua de
cocción puede contener minerales que migran al interior del grano.
6.3 Análisis de digestibilidad
6.3.1 Almidón total (AT), almidón disponible (AD) y almidón resistente (AR)
El contenido de AT de las muestras de frijol negro, garbanzo y lenteja
fueron 53.80, 52.17 y 59.82 %, respectivamente, como se observa en el
Cuadro 6. Si bien, estos valores se encuentran en un intervalo cercano,
estadísticamente presentaron diferencias significativas (p> 0.05).
71
Cuadro 6. Contenido de almidón total (AT), disponible (AD) y resistente (AR)
de frijol negro, garbanzo y lenteja cocidos (%).
Media de tres repeticiones ± error estándar, base seca
Medias dentro de cada columna con letras iguales no son significativamente
diferentes (p<0.05)
Muestras AT AD AR
Frijol negro 53.80 ± 0.32a 42.80 ± 0.37a 11.4 ± 0.25a
Garbanzo 52.17 ± 0.31b 44.87 ± 0.34b 7.8 ± 0.05b
Lenteja 59.82 ± 0.52c 53.97 ± 0.61c 7.4 ± 0.11b
72
Estos valores son mayores a los reportados por otros autores, ya que
Vargas-Torres y col. (2004) reportaron valores de AT entre 33.56 y 39.27% para
diferentes variedades de frijol negro de origen mexicano. Tovar y Melito
(1996) encontraron en frijol negro un valor de AT de 39.3 %. En la variedad de
frijol Mayocoba el contenido de AT fue 43.51% (Carmona-García y col., 2007).
Hedley (2001) determinó contenidos de almidón de 41.5 % para frijol, 44.4 %
para garbanzo y 46.0 % para lenteja, mientras que Shimelis y col. (2006)
encontraron valores de 46.95, 46.53 y 48.77 % en tres variedades de frijoles
(Roba, Awash y Beshbesh, respectivamente) de principal consumo en África.
Los resultados anteriores fueron reportados para especies de
leguminosas crudas. Si bien, pareciera que el proceso de cocción arrojaría
contenidos de almidón total más altos, pero en variedades de leguminosas
de origen brasileño con un proceso de cocción previo, los valores reportados
son similares a los de este trabajo, 42.32 % para frijol, 59.80 % para garbanzo y
59.0 % para lenteja (Rosin y col. 2002). Esto pudiera deberse a que se ha
observado que tanto el remojo como la cocción afectan la integridad de la
pared celular, pudiendo cuantificarse más adecuadamente este
carbohidrato (Carmona-García, 2005). Por otro lado, Goñi y col. (1997),
estimaron en leguminosas cocidas valores de 31.66 % en frijol, 45.08 % en
garbanzo y 41.69 % en lenteja, por lo que la variedad estudiada debe
también tener cierta influencia en los resultados obtenidos.
73
La principal fuente de glucosa en la dieta es el almidón, y para poder
liberar glucosa al torrente sanguíneo el almidón debe ser susceptible a las
enzimas amilolíticas del aparato digestivo.
Como se ha mencionado, son diferentes los factores que influyen sobre
la digestibilidad del almidón. Independientemente de cuáles sean estos
factores, el AD representó la fracción más importante, la cual es empleada
como fuente de energía por el organismo. Los valores de AD fueron 42.80 %
para frijol negro, 44.87 % para garbanzo y 53.97 % en lenteja, los cuales fueron
significativamente diferentes (p> 0.05). El contenido de AD en frijol negro
obtenido en este trabajo fue superior a lo reportado por Vargas y col. (2004)
(26.9-30.8 %), en cinco variedades de frijol negro crudo de origen mexicano,
también a los reportados por Goñi y col. (1997) (26.18 %), por Rosin y col.
(2002) (37.57 %) en frijoles cocidos y por Osorio-Díaz y col. (2005) (22.87 %) en
frijol cocido var. Mayocoba. La parte digestible del almidón en el garbanzo
analizado (44.87 %) fue inferior a los reportados en garbanzo de origen
brasileño (53.94 %), pero mayor al reportado en garbanzo español (40.62 %)
(Rosin y col., 2002; Goñi y col., 1997, respectivamente).
Como puede observarse en frijol negro y en garbanzo, el contenido de
AD es bajo y esto puede ser debido a que presentaron un alto contenido de
AR.
74
El contenido de AD en lenteja (53.97 %) fue similar a lo reportado por
Rosin y col. (2002) (54.03 %); sin embargo, el valor obtenido fue mayor al
reportado por Goñi y col. (1997) de 34.83 % para lenteja. Existe poca
información sobre la digestibilidad del almidón de la lenteja, al parecer esta
leguminosa es una de las menos estudiadas. El contenido de AR fue superior
en frijol negro (11.4 %), que el encontrado en garbanzo (7.8 %) y lenteja (7.4).
El valor de AR en frijol negro fue superior a los reportados por Costa y col.
(2006) (2.33 %), Rosin y col. (2002) (4.75 %) y Goñi y col. (1997) (5.48 %), todos
ellos obtenidos de frijoles cocidos. En cuanto al garbanzo, éste presentó
también un valor más alto en comparación a los resultados reportados por
otros autores, 2.23 % (Costa y col., 2006), 5.86 % (Rosin y col., 2002) y 4.86 %
(Goñi y col., 1997) en garbanzo cocido. Rosin y col. (2002) indica que estas
diferencias pueden deberse a la variedad agronómica. Cantidades similares
de AR se encontraron en la muestra de lenteja con respecto a una variedad
de origen español (6.83 %) (Goñi y col., 1997), aunque el valor fue mayor a los
encontrados en otros cultivares de lenteja (2.46, 4.97 y 4.17 %) (Costa y col.,
2006; Rosin y col., 2002; Bravo y col., 1999).
Rosin y col. (2002) señalan que las diferencias encontradas en el
contenido de AT, AD y AR pueden deberse principalmente al tiempo de
cocción de las muestras, sin descartar que otros factores pueden explicar
también estas diferencias: el origen botánico, la naturaleza del almidón (la
relación amilosa-amilopectina, la interacción entre el almidón con otros
75
componentes, tipo de arreglo cristalino del almidón (A, B o C) y a la
presencia de otros componentes asociados al almidón como lípidos, proteína
y fibra dietética.
6.3.2 Fibra dietética total (FDT), fibra dietética insoluble (FDI) y fibra
dietética soluble (FDS).
Es sabido que las leguminosas contienen cantidades significativas de
fibra dietética (FD), convirtiéndolas en uno de los alimentos con mayor aporte
de este componente en la dieta. Los principales componentes de la fibra
dietética son los polisacáridos de la pared celular de los vegetales (Shiga y
Lajolo, 2006). La fibra es determinada después de ciertos tratamientos
enzimáticos como fibra dietética total (FDT). La FDT consiste de las fracciones:
fibra dietética soluble (FDS) y fibra dietética insoluble (FDI) (Kutoš y col., 2003;
Saura-Calixto y col., 2000). Los valores de fibra dietética obtenidos en las
leguminosas estudiadas se presentan en el Cuadro 7. El contenido de FDT de
las muestras presentaron diferencias estadísticas significativas (p>0.05). El
contenido de FDT fue alto (31.24, 20.78 y 18.35 % en frijol negro, garbanzo y
lenteja, respectivamente), considerándose que la mayor parte está
representada por la fibra insoluble. Los valores de FDT encontrados son
superiores que lo reportado para leguminosas cocidas usualmente
consumidas en Brasil, en donde se encontró un contenido de FDT para el frijol
76
Cuadro 7. Contenido de fibra dietética total (FDT), soluble (FDS) e insoluble
(FDI) de frijol negro, garbanzo y lenteja cocida (%).
Media de tres repeticiones ± error estándar, base seca
Medias dentro de cada columna con letras iguales no son significativamente
diferentes (p<0.05) 1 El contenido de FDS se obtuvo por diferencia, FDS=FDT-FDI
Muestras FDT FDI FDS1
Frijol Negro 31.24 ± 0.34a 25.59 ± 0.46a 5.65 ± 0.74a
Garbanzo 20.78 ± 0.41b 18.31 ± 0.48b 2.47 ± 0.62b
Lenteja 18.35 ± 0.14c 16.50 ± 0.31c 1.86 ± 0.26b
77
de 24.08 %, garbanzo 14.33 % y lenteja 15.04 % (Rosin y col., 2000), y los
correspondientes a variedades consumidas en España, de frijol (25.04 %),
garbanzo (21.55 %) y lenteja (15.27 %) (Saura-Calixto y col., 2000). El contenido
de FDI en las muestras de frijol negro presentó valores más altos (25.59 %) que
los obtenidos en garbanzo (18.31 %) y lenteja (16.50 %). Rosin y col. (2002) y
Saura-Calixto y col. (2000) encontraron que la FDI fue superior en frijol común
(19.27 %) que en los valores determinados para frijol pinto (16.7 %), los cuales
son menores a los encontrados en la variedad Tacana estudiada, pero similar
a los reportados en frijol brasileño (25.20 %) por Costa y col. (2006). En el caso
del garbanzo, el valor encontrado de la fracción insoluble fue mayor a los
reportados para otros cultivos de garbanzo 15.4 % (Costa y col., 2006), 13.11 %
(Rosin y col., 2002) y 13.12 % (Saura-Calixto y col., 2000).
Para la lenteja el valor de la fracción insoluble fue similar a los
reportados para una variedad española (18.85 %), sin reportar la variedad
botánica (Saura-Calixto y col., 2000), y menores al determinado en una
variedad de lenteja brasileña (Lens culinaris Med, var. Silvina) el cual fue de
21.4 % (Costa y col., 2006), pero mayores al valor obtenido por Rosin y col.
(2002), el cual fue 13.56 % para lenteja cocida. Estas diferencias en el
contenido de FDI pueden ser debidas a la especie de leguminosas
estudiada, así como a la composición estructural y química de la pared
78
celular, a la solubilización de los polisacáridos de la pared celular durante la
cocción y por el método de análisis utilizado.
En general, las leguminosas se caracterizan por tener una estructura
rica en pectina, lignina, celulosa y algunas hemicelulosas, siendo que las tres
últimas son los componentes de la fracción insoluble (Shiga y Lajolo, 2006;
Saura-Calixto y col., 2000). El contenido de FDS en las tres especies de
leguminosas estudiadas presentó la misma tendencia que la FDI.
El frijol negro mostró un valor de FDS de 5.65 %, el cual fue similar al
encontrado por Kutoš y col. (2003) para frijol pinto (5.9 %) y al encontrado por
Rosin y col. (2002) (4.8%) para una variedad de frijol brasileño sometido a
remojo y cocción, aunque, fue menor a los reportados por Candela y col.
(1997) (11.05 %) y Saura-Calixto y col. (2000) (11.77 %) en variedades de frijol
cocido de origen Español. Otros autores reportan valores inferiores de FDS a
los encontrados en este estudio, 2.60 % (Costa y col., 2006). En garbanzo,
Saura-Calixto y col. (2000) obtuvieron un valor de FDS de 2.15 %, similar al
determinado en este estudio (2.47 %); sin embargo, Rosin y col. (2002) y Costa
y col. (2006) reportaron valores más bajos, 1.22 % y 0.00 %, respectivamente,
aunque estos últimos usaron una metodología diferente. El contenido de FDS
en lenteja fue de 1.86 %, el cual fue similar a los reportados por Rosin y col.
(2002) (1.48 %) y Costa y col. (2006) (1.37 %), en variedades de lenteja
brasileña, pero fue menor a los reportados para variedades españolas 2.70 %
(Saura-Calixto y col., 2000) y 7.65 % (Candela y col., 1997).
79
En todos lo estudios realizados las determinaciones se hicieron sobre
granos cocidos y en algunos casos con remojo previo. En el estudio realizado
por Candelas y col. (1997) se hizo la comparación entre granos cocidos y
granos crudos, observando que en el caso del frijol y de la lenteja el valor de
FDS se incrementó con el proceso de cocción, señalando que esto pudiera
deberse al hecho de que durante el periodo de remojo y cocción algunos
pectatos insolubles se transforman en pectinas solubles; sin embargo, otros
trabajos contradicen lo anterior, señalando que el ablandamiento de la fibra
soluble durante el remojo y cocción tiende a disminuir el contenido pectinas y
hemicelulosas, incrementándose significativamente los contenidos de
celulosa y lignina de la fracción insoluble (Vidal-Valverde y col., 1992; Vidal-
Valverde y col., 1991). Por lo que se puede decir que el proceso de cocción
cambia las características fisicoquímicas de los componentes de la pared
celular. Las variaciones de los resultados de FD también pueden ser atribuidos
al uso de diferentes metodologías en cada estudio, como procesamiento de
las muestras, el origen de los granos y su duración.
Por otro lado, la FD ha cobrado gran importancia debido a que ha
quedado demostrada la influencia que tiene sobre la salud humana;
mientras que la FDS, compuesta principalmente por pectinas, se le ha
atribuido una alta capacidad de retención de agua e hinchamiento, lo que
lleva a un incremento en la viscosidad del alimento y esto influye en la
absorción de nutrientes en el intestino delgado, y también contribuye a
80
disminuir las molestias del estreñimiento; asimismo ha sido relacionada a una
alta fermentabilidad colónica, con lo que se producen ácidos grasos de
cadena corta (ácido acético, butírico y propiónico) directamente
relacionados con los efectos benéficos a la salud (Heijnen y col., 1998; Martín
y col., 1998; Kumari y Thayumanavan, 1997).
6.3.3 Fracción indigerible total (FIT), fracción indigerible insoluble (FII) y
fracción indigerible soluble (FIS)
Los granos de leguminosas, al igual que todos los alimentos de origen
vegetal, contienen una fracción que no es digerida ni absorbida en el
intestino delgado, pero que puede pasar al colon y convertirse en un sustrato
viable de ser fermentado por la microbiota que habita el intestino humano.
La fibra dietética es parte de esta fracción; sin embargo, Saura-Calixto y col.
(2000) señalaron que la metodología para determinar a la FDT no abarca
todos los componentes no digeribles de un alimento. Al igual que la fibra
dietética, está clasificada en dos fracciones: soluble e insoluble. Para la
determinación de la fracción indigerible total (FIT) se cuantificaron sus dos
componentes: la fracción indigerible insoluble (FII) y la fracción indigerible
soluble (FIS). Los valores obtenidos de FII y FIS en las muestras de frijol,
garbanzo y lenteja se muestran en el Cuadro 8. La FIT fue superior en frijol
negro (52.44 %) a la observada en garbanzo (40.76 %) y lenteja (33.99 %),
81
Cuadro 8. Contenido de fracción indigerible total (FIT), soluble (FIS), insoluble
(FII) en frijol negro, garbanzo y lenteja cocidos (%).
Media de tres repeticiones ± error estándar, base seca
Medias dentro de cada columna con letras iguales no son significativamente
diferentes (p<0.05) 1 La FIT es la suma de la FIS y de la FII
Muestras FIS FII FIT1
Frijol negro 10.78 ± 0.42a 41.66 ± 0.15a 52.44 ± 0.77a
Garbanzo 3.87 ± 0.20b 36.89 ± 0.51b 40.76 ± 1.15b
Lenteja 3.26 ± 0.30b 30.73 ± 0.49c 33.99 ± 0.77c
82
presentando diferencias estadísticamente significativas (p>0.05).
Considerando que la mayor parte de la FIT se presenta en la FII (41.66 para
frijol negro, 36.89 para garbanzo y 30.78 % para lenteja), debido
principalmente a que esta relacionada con su composición, donde la fibra
dietética insoluble, almidón resistente y proteína resistente están presentes.
Como se ha discutido, la fibra dietética insoluble es la fracción predominante
de la FD, y las proteínas son también uno de los componentes mayoritarios,
mismas que si no son digeridas van a ser cuantificadas dentro de la FII (Saura-
Calixto y col., 2000).
Los valores obtenidos, son mayores a las reportadas por otros autores
ya que Menezes y col. (2004) reportaron valores de FIT menores que los
encontrados en este trabajo, en las mismas leguminosas (frijol, garbanzo y
lenteja), pero de origen brasileño (36.09, 32.00 y 26.40 % respectivamente);
mientras que Saura-Calixto y col. (2000) reportan valores de 33.93, 26.01 y
27.30% para frijol pinto, garbanzo y lenteja, respectivamente. Estos autores
mencionaron que las diferencias encontradas están relacionadas al tipo de
especie, preparación y procesamiento del alimento. Por otro lado, Osorio-
Díaz y col. (2005) observaron en frijol variedad Mayocoba, que el tiempo de
almacenamiento puede tener un efecto en los valores de FIT, encontraron
que puede aumentar en un tiempo de almacenamiento de 96 h, fluctuando
de 43.9 % en la muestra recién cocida a 48.44 % en la muestra almacenada.
Vargas-Torres y col. (2004) realizaron estudios en muestras de frijol de
83
diferentes variedades de origen mexicano e indicaron que el frijol Negro
variedad Tacana y Huasteco presentaron mayor contenido de FII (40.3, 38.7
%) que la variedad Veracruz (31.0 %), señalando que la variedad Tacana
pudiera ser recomendada para personas con regímenes especiales de
alimentación.
Los valores de FIS obtenidos en este estudio fueron más altos en frijol
negro (10.78 %) que en garbanzo (3.87 %) y lenteja (3.26 %); cabe destacar
que un alto contenido de FIS es importante ya que es una fracción
compuesta por pectinas y otros oligosacáridos que participan en el proceso
de fermentación en el colon. Saura-Calixto y col. (2000) reportaron valores
similares de FIS en frijol pinto (9.74 %) y menores en garbazo (2.02 %) y lenteja
(1.85 %), mientras que en las leguminosas de origen brasileño se observaron
valores de 2.89, 4.59 y 1.03% para frijol, garbanzo y lentejas, respectivamente,
considerando que los valores son para los granos cocidos. Se puede observar
por lo tanto, que la FII es mayor que la FIS en las leguminosas. Se ha
observado que la FIT siempre es mayor al contenido de FD, pudiendo llegar a
duplicar los valores de ésta última, y que las leguminosas son los alimentos
que mayor FIT contienen (Menezes y col., 2004; Saura-Calixto y col., 2000).
Reforzando los estudios que demuestran que los sustratos fermentables son
relacionados con la salud de quien los consume, y que este tipo de alimentos
son llamados nutracéuticos, los cuales se definen como los
84
alimentos o sustancias contenidas en estos, que a la par que nutren, tienen
un efecto benéfico a la salud (Bello-Pérez y Paredes-López, 1999).
Las leguminosas, y en especial el frijol, son una excelente fuente de
sustrato fermentable, ya que casi la mitad de la porción consumida llegará
hasta el colon. Por lo que las leguminosas podrían ser consideras como un
alimento nutracéutico indispensable en la dieta de quien se preocupa por su
salud.
6. 3. 4 Polifenoles solubles totales (PST)
Recientemente, se ha reportado que además de los carbohidratos
presentes en los alimentos, se encuentran otros tipos de moléculas que
presentan propiedades nutracéuticas. Estos compuestos llamados bioactivos
se encuentran asociados a los polisacáridos de la pared celular. Un grupo de
estos compuestos son los polifenoles (Saura-Calixto y col., 2001). En este
trabajo se analizó el contenido de polifenoles solubles totales (PST) y
antocianinas totales (ANT), cuyos valores se pueden observar en el Cuadro 9.
Los resultados obtenidos en la determinación del contenido de PST fueron
2.54 mg/g para frijol negro, 0.72 mg/g para el garbanzo y 3.09 mg/g en
lenteja, expresados como equivalentes de ácido gálico. Para cada una de
las leguminosas analizadas se encontraron valores diferentes, lo cual va de
85
Cuadro 9. Contenido de polifenoles solubles totales (PST) y antocianinas
totales (ANT) de frijol negro, garbanzo y lenteja cocidos.
Media de tres repeticiones ± desviación estándar, en base seca
Medias dentro de cada columna con letras iguales no son significativamente
diferentes (p<0.05) 1(mg de polifenoles solubles totales como equivalente de ácido gálico/ g de
muestra) 2(mg/100 g)
Muestras PST1 ANT2
Frijol negro 2.54 ± 0.3a 4.83 ± 0.5a
Garbanzo 0.72 ± 0.2b 1.49 ± 0.6b
Lenteja 3.09 ± 0.2c 3.62 ± 0.6c
86
acuerdo al color de la testa del grano, pues se ha señalado que existe una
relación entre el color y el contenido de compuestos polifenólicos (Dueñas y
col., 2006; Bravo y col., 1999). De las leguminosas estudiadas se observó que
el contenido de PST en el garbanzo fue menor que el encontrado en frijol
negro y en lenteja, siendo estadísticamente diferentes (p>0.05). Sin embargo,
el contenido de PST de frijol negro y lenteja son mayores a los reportados por
Mi-Yae y col. (2007) (0.13 y 0.24 mg/g) en soya negra cocida de tamaño
pequeño y grande. En un estudio realizado por Saura-Calixto y col. (2007) se
estudió el consumo de polifenoles en la dieta española, reportándose que en
promedio las leguminosas cocidas consumidas en la dieta española aportan
1.54 mg/g de polifenoles totales.
En variedades mexicanas de harinas de frijol analizadas por Espinosa-
Alonso y col. (2006), reportaron valores entre 0.90 a 2.11 mg/g, los cuales son
similares a los obtenidos (2.54 %). En el trabajo de Xu y col. (2007) se
reportaron valores entre 0.57 a 6.99 mg/g, en harinas de frijol de distintas
variedades, de los cuales el valor de PST para frijol negro fue 3.37 mg/g.
Rocha-Guzmán y col. (2007), señalan que la mayor concentración de
polifenoles se encuentran en el cotiledón del frijol crudo (19.94-26.65 mg/g);
ya que también parece tener influencia el color de la testa, Cardador-
Martínez y col. (2002) reportaron en frijol Flor de Mayo crudo de testa rosada
2.09 mg/g de polifenoles. En general, los valores obtenidos en este trabajo
87
concuerdan con los valores reportados por Martin-Cabrejas y col. (1997),
quienes estudiaron cinco variedades de frijol seco, que fueron cocidos y
almacenados (2.34-3.66 mg/g). En el caso de la lenteja, Dueñas y col. (2006),
menciona que los compuestos polifenólicos de este grano se encuentran
principalmente en el cotiledón y señalan que existe una alta concentración
de proantocianidinas (3 mg/g) y de PST de 5.37-9.60 mg/g en diferentes
variedades analizadas. El garbanzo fue la especie que presentó menor
contenido de PST en este estudio (0.76 mg/g); no obstante, este valor es
similar al reportado por Xu y col. (2007) para garbanzo (0.98 mg/g). Cabe
señalar que las muestras, en este estudio, fueron llevadas a un proceso de
cocción y algunos de los granos se rompieron al cocerse, favoreciendo la
salida de sólidos del cotiledón hacia el caldo de cocción, donde pudieron
haberse quedado parte de estos compuestos bioactivos que se encuentran
en la testa y el cotiledón, lo que llevaría a subestimar el contenido. Hay
estudios que indican que la concentración de polifenoles se encuentra
principalmente en el cotiledón de los granos de leguminosas (Dueñas y col.,
2006; Pérez y col., 2002; Jiménez-Escrig y col., 2001). Sin embargo, Saura-
Calixto y Jiménez-Escrig. (2001) señalan que la información en la literatura
sobre el contenido de polifenoles en los alimentos, es contradictoria e
incompleta, debido principalmente a los diferentes métodos utilizados para
estudiar a estos compuestos bioactivos.
88
Los polifenoles han cobrado gran importancia debido a que van
asociados a proteínas y carbohidratos, limitando la digestibilidad de estos
últimos, pero son liberados en el colon por la microbiota fermentativa,
repercutiendo en la salud, aludiendo un efecto antioxidante, antimutagénico
y secuestrador de radicales libres. Estos compuestos forman parte de la
fracción indigerible (FI). Se han realizado estudios que demuestran que la FII y
la FIS contienen 1.50 mg/g y 1.40 mg/g de polifenoles asociados, en
leguminosas (Saura-Calixto y col., 2007).
Por lo anterior se ha señalado que estos compuestos deberían ser
estudiados conjuntamente con la FD y dilucidar su posible papel en la
prevención de enfermedades cardiovasculares y cáncer de colon.
6.3.5 Antocianina total (ANT)
Uno de los polifenoles más comunes son las antocianinas. Los resultados
de antocianina total obtenidos se presentan en el Cuadro 9. El contenido de
antocianinas en las tres especies de leguminosas estudiadas presentaron
diferencias significativas, donde el frijol negro var. Tacana tuvo el valor más
alto (4.83 mg/100g), seguido de la lenteja (3.62 mg/100g) y del garbanzo
(1.49 mg/100g); sin embargo, todos fueron menores a los valores de
polifenoles solubles totales (PST), por lo que el método empleado pudiera
tener mejores resultados en la extracción de compuestos bioactivos. El frijol
89
negro var. Tacana tuvo el valor más alto de antocianinas totales (4.83
mg/100g), seguido de la lenteja (3.62 mg/100g) y del garbanzo (1.49
mg/100g); sin embargo, todos fueron menores a los valores de PST. El
contenido de antocianinas en frijol negro en este trabajo fue menor al
obtenido en frijoles negros remojados y cocidos en autoclave (80 mg/100g) y
para soya negra de grano pequeño (13 mg/100g) y grande (24 mg/100g)
sometidas a cocción (I-Hsin y col., 2007; Mi-Yae y col., 2007). El contenido de
antocianinas puede ser diferente en una muestra cocida a una cruda.
Salinas-Moreno y col. (2005) encontraron en tres razas de frijoles negros
crudos: Jalisco del 37.66 al 64.14 mg/100g, mesoaméricana 38.84-71.86
mg/100g y recombinante 38.84 y 71.86 mg/100g. Valores altos de
antocianinas con respecto al valor de la muestra cocida obtenidos en este
estudio.
Como puede observarse, existen diferentes contenidos de
antocianinas de acuerdo a la variedad, al genotipo y a la raza. Espinosa-
Alonso y col. (2006) reportan un intervalo amplio de valores en variedades de
frijol de origen mexicano (1.0 a 185 mg/100g). Las antocianinas pertenecen a
los flavonoides, los cuales son compuestos que se caracterizan por su
solubilidad en agua y colores brillantes. Xu y col. (2007) reportaron que la
lenteja y el frijol común se caracterizan por tener un contenido alto de
flavonoides y, el garbanzo un contenido bajo.
90
El frijol negro tuvo la mayor concentración de antocianinas y
polifenoles, por lo que puede considerarse como una buena fuente de
agentes antioxidantes.
6.4 Capacidad antioxidante (CA)
La capacidad antioxidante es una propiedad de los compuestos
bioactivos estudiados en este trabajo. Ésta fue evaluada por dos vías, a partir
de la misma cantidad de muestra y a partir de la misma concentración de
polifenoles (Figuras 5 y 6).
En la Figura 5 se presenta la CA a partir de la misma cantidad de
extracto. De acuerdo a la tendencia que se observa en las cinéticas, la CA
de las leguminosas fue diferente para cada una de las especies. Por lo que se
puede decir que la CA del frijol negro y de la lenteja fue más alta que la CA
del garbanzo, lo cual era de esperarse debido a la concentración de PST y
ANT encontrado. La capacidad de reducción de DPPH por el frijol negro y la
lenteja fue de 37 y 66 % a los 60 min, siendo el valor más alto para lenteja,
mientras que el garbanzo tuvo menor capacidad de reducción (20 %). Es
importante destacar que la CA puede variar en función del grupo de
compuestos estudiados y de su solubilidad.
Por ejemplo, se ha observado que en frijol negro se encuentra un alto
contenido de antocianinas, en lenteja destacan los flavonoides y en el
91
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60
Tiempo (min)
% D
PPH
red
ucid
o
Figura 5. Capacidad antioxidante utilizando el método de DPPH a partir de la
misma cantidad de muestra de frijol negro (♦), garbanzo (■) y lenteja
(▲).
92
garbanzo un cantidad menor de ambos compuestos. Los porcentajes
obtenidos en frijol negro fueron similares a los reportados por Pérez y Salinas,
(2006), quienes determinaron el porcentaje de DPPH reducido en frijoles
negros y encontraron valores de 75 a 90 % a los 120 min en diferentes
variedades de frijol negro, indicando que esta capacidad antioxidante se
debe principalmente a las antocianinas presentes en los extractos (delfinidina
3-glucosido, petunidina 3-glucosido y malvidina 3-glucosido), a los flavonol
glucosidos y a los taninos condensados (proantocianidinas) (Beninger y
Hosfield, 2003).
Por otro lado, Dueñas y col. (2006) indicaron que la CA en lenteja (testa
y cotiledón) es atribuida a la composición de polifenoles como flavonoides
(catequinas), prodelfinidinas y también a una alta concentración de
proantocianidinas, lo cual contribuye al incremento de la CA. Para el
garbanzo, la CA fue baja y puede estar relacionada a una baja
concentración de polifenoles y antocianinas. Como se mencionó, estos
valores concuerdan con el contenido de polifenoles solubles totales y la CA
se puede relacionar a la coloración de la testa de los granos, en frijol negro,
garbanzo y lenteja (Bravo y col., 1999). Se puede observar que el contenido
de PST mantienen la misma tendencia que la CA entre las especies de
leguminosas estudiadas.
En la Figura 6 se muestra la CA de los extractos de frijol negro, garbanzo
y lenteja a partir de la concentración de polifenoles (0.72 mg/100g de PST).
93
0
10
20
30
0 10 20 30 40 50 60
Tiempo (min)
% D
PPH
red
ucid
o
Figura 6. Capacidad antioxidante utilizando el método de DPPH de frijol
negro (♦), garbanzo (■) y lenteja (▲) a partir de la misma
concentración de polifenoles (0.72 mg/g) en las tres especies.
94
A los 15 min, el frijol negro, el garbanzo y la lenteja redujeron el 20, 17 y
13 % del radical libre (DPPH), respectivamente. El extracto de lenteja presentó
un valor constante hasta los 60 min, mientras que en el frijol negro el
porcentaje de reducción del DPPH, aumentó muy poco (21 % a 60 min), lo
mismo se observó en el garbanzo donde a los 60 min redujo el 14 % del
radical libre (DPPH). Se puede observar que a partir de la misma
concentración de PST, la capacidad antioxidante fue más alta en frijol negro
y lenteja, en comparación al garbanzo, y podría estar relacionada al tipo de
polifenoles que contienen cada una, lo cual podría ser dilucidado con
estudios de su identificación, pues como se ha señalado, los compuestos
biactivos identificados en el frijol son principalmente las antocianinas como:
delfinidina 3-glucosido, petunidina 3-glucosido y malvidina 3-glucosido, y las
proantocianiidinas (Pérez-Salinas y col., 2006); mientras que los compuestos
bioactivos presentes en la lenteja se deben a la composición de polifenoles
como flavonoides (catequinas), prodelfinidinas y una alta concentración de
proantocianidinas (Dueñas y col., 2006).
95
VII. CONCLUSIONES
1. La composición química en las harinas de frijol negro, garbanzo y lenteja
destacaron por su alto contenido en proteínas, lo cual es característico de
las leguminosas. El contenido de lípidos fue superior en el garbanzo (5.18
%) que en frijol negro (1.59 %) y lenteja (0.98 %).
2. El contenido de almidón total y almidón disponible fue diferente en las tres
especies de leguminosas. El almidón es el carbohidrato mayoritario en los
granos, siendo el valor más alto para la lenteja. El frijol negro presentó un
alto contenido de almidón resistente (11.4 %); el contenido de almidón
resistente en garbanzo y lenteja fue similar. Los valores de almidón
resistente pueden ser atribuidos a que las leguminosas contienen los tres
tipos de AR; ARI, inaccesible; ARII, nativo, y ARIII, asociado a fibra.
3. El frijol negro, el garbanzo y la lenteja presentaron diferentes porcentajes
de fibra dietética total, predominando la fracción insoluble. El frijol negro
tuvo mayor contenido de fibra insoluble y soluble. Estas variaciones
pueden relacionarse a los componentes de la pared celular.
4. Los resultados corroboran que la fracción indigerible en estos granos es
alta, llegando a ser, en el caso del frijol negro, hasta la mitad de la porción
consumida; y de ésta una fuente importante son los carbohidratos no
digeribles, los cuales son un sustrato importante para la fermentación en el
colon, con efectos benéficos a la salud.
5. El contenido de polifenoles solubles y antocianina total en los granos fueron
diferente en frijol negro, garbanzo y lenteja. La lenteja destacó por su alto
contenido de polifenoles y el frijol negro presentó el valor más alto de
96
antocianinas. El garbanzo exhibió los valores más bajos de polifenoles y
antocianinas.
6. Se observó que las tres especies de leguminosas, presentaron capacidad
antioxidante. El frijol negro y la lenteja presentaron mayor capacidad
antioxidante que el garbanzo. Esto es debido a que en el frijol y lenteja
puede estar relacionada al mayor contenido de antocianinas y por la
presencia de los compuestos polifenólicos.
7. Las tres especies estudiadas destacaron por su contenido de compuestos
no digeribles y fermentables, por el contenido de proteínas, y por la
capacidad antioxidante. Por lo que estas especies podrían ser
recomendadas para seguir una alimentación saludable.
97
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Quality characteristics of spaghetti as affected by green and yellow