Introducción

Los consumidores están cada vez más interesados en los beneficios para la salud de los alimentos que van más allá de las necesidades nutricionales básicas. El valor nutricional de las legumbres gana interés en los países desarrollados debido a la creciente demanda de alimentos funcionales. Los frijoles ejoteros (Phaseolus vulgaris L.) se cultivan, distribuyen y utilizan en dietas en todo el mundo (^{Khatun et al., 2007}).

Los frijoles ejoteros tienen dos hábitos de crecimiento: frijoles indeterminados (trepadores o de postes) y frijoles determinados (enanos o arbustos). El color de la vaina es verde, amarillo o morado (^{Singh y Singh, 2015}), mientras que su forma varía desde el delgado "filete" hasta el ancho "romano". Las vainas son ricas en proteínas, carbohidratos, fibra dietética, minerales, vitaminas y fitoquímicos antioxidantes (^{Lim, 2012}). Los frijoles ejoteros se pueden preparar al vapor, hervidos, salteados u horneados, y a diferencia de la mayoría de los vegetales, retienen la actividad antioxidante después de pasar por casi todas las recetas de cocina (^{Jiménez-Monreal et al., 2009}). Las vainas se cosechan inmaduras, generalmente de 12 a 14 d después de que se abren las primeras flores (^{Lim, 2012}). Las vainas inmaduras se comercializan frescas, congeladas o enlatadas, enteras o cortadas a la francesa (^{Duke, 1981}).

La domesticación del frijol común se produjo de forma independiente en Mesoamérica y la región andina de América del Sur (^{Kaplan y Lynch, 1999}) y dio lugar a dos grupos principales de genes dentro de las formas cultivadas (^{Gepts, 1988}); luego, los cultivares mesoamericanos y andinos se difundieron en todo el mundo. La distribución relativa de cada grupo genético varía de una región a otra (^{Gepts, 1988}). La larga tradición del cultivo del frijol ejotero en Croacia ha significado el desarrollo de un gran número de variedades locales adaptadas a áreas específicas, y elegidas para satisfacer diferentes hábitos alimenticios (^{Čupić et al., 2012}). Las variedades criollas tradicionales son una fuente importante de germoplasma para los fitomejoradores; tienen una variación genética considerable y muestran una gran adaptabilidad a diferentes condiciones ambientales (^{Informe de la FAO, 2008}).

La composición de nutrientes varía entre los frijoles ejoteros y se debe al genotipo, las condiciones de crecimiento y la etapa de madurez en la cosecha (^{Kelly y Scott, 1992}; ^{Jakopic et al., 2013}; ^{Selan et al., 2014}). Por lo tanto, la hipótesis de nuestro estudio es que hay diferencias significativas en la calidad nutricional entre las variedades locales tradicionales de frijol ejotero en Croacia y esas diferencias podrían estar relacionadas con el conjunto de genes y/o las diferencias de los morfotipos. Además, el objetivo fue evaluar el valor nutricional de las variedades locales más importantes del frijol ejotero croata, como también el efecto del origen y el morfotipo en el contenido de proteínas, azúcares, fibras, calcio, potasio y fósforo en las vainas de frijoles ejoteros frescos.

Materiales y Métodos

Resultados y Discusión

El contenido de proteína cruda tuvo correlación positiva con el contenido de fósforo (r = 0.85) y potasio (r = 0.78), pero la correlación fue negativa con el contenido total de azúcares (r = -0.74). Además, se determinó una correlación positiva entre el contenido de fósforo y de potasio (r = 0.82) (Cuadro 2). ^{Ferreira et al. (2006)} estudiaron las correlaciones entre las características de calidad de la vaina durante las diferentes etapas de su desarrollo y encontraron correlaciones entre la materia seca (de la vaina), los sólidos insolubles en alcohol y el contenido de fibra, que también se vieron fuertemente afectados por el proceso de maduración. Además, la composición mineral, el color y el contenido de lípidos fueron estables para todos los cultivares estudiados durante las diferentes etapas de desarrollo de la vaina.

Existe evidencia indirecta de que la síntesis de proteínas requiere potasio (^{Hawkesford et al., 2012}) y su función probable es la síntesis de polipéptidos en los ribosomas, la cual requiere una alta concentración de potasio (^{Wyn Jones y Pollard, 1983}). Además, el potasio tiene un efecto favorable en el transporte de asimilados a órganos de plantas en crecimiento (^{Engels et al., 2012}); mientras que los fosfatos tienen una función irremplazable en los procesos de transferencia de energía, sirven de enlace importante en los grupos y proporcionan ligandos esenciales en los procesos enzimáticos (^{Taiz y Zeiger, 2002}). Todos estos hechos, junto con la alta movilidad del potasio y el fósforo en las plantas y el contenido de proteína cruda de las vainas frescas, explican la correlación positiva entre dichos contenidos.

El contenido de fibras crudas en las vainas frescas varió entre 7.7 % y 11.1 % (datos no mostrados) y se observaron diferencias no significativas entre las muestras de frijol ejotero. El contenido de materia seca de las vainas frescas varió de 72.3 % (S544) a 98 % (S501) y solo se encontraron diferencias significativas entre la muestra S501 y las muestras S544, S543, S518, S507, S542, S509, S526, S545 y S508 (Figura 1A).

Las barras verticales representan los medios ± errores estándar de la media (SEM) (n=3); *** p ≤ 0.001 ANDEVA; las medias (barras) con letras diferentes son estadísticamente significativas (Tukey; p ≤ 0.05).

Figura 1 Contenido de materia seca (A), proteínas crudas (B), azúcares totales (C), calcio (D), potasio (E) y fósforo (F) en la materia seca de las vainas de 14 muestras de frijol ejotero cultivadas en el campo.  

El contenido de proteína cruda en las vainas frescas varió de 18.2 % (S526) a 31.7% (S538) y el contenido de la muestra superior S538 fue similar al de las muestras S501 (26.5%) y S541 (28.2%) (Figura 1b). Estos resultados concuerdan con los reportados por ^{Salinas et al. (2012)} que registraron 22.3 % de contenido de proteína en las vainas de cv 'Hav-14' de raza indeterminada. Además, ^{Kazydub et al. (2017)} mostraron un contenido de proteína cruda de 17.8 - 23.6 % como valores promedio en cinco cultivares de frijol ejotero en Siberia.

El contenido total de azúcares en las vainas frescas de frijol ejotero varió de 11.3 % (S541) a 28.6 % (S507); sin embargo, sólo se encontraron diferencias significativas entre la muestra S507 y las muestras S518, S509, S543, S507 (Figura 1C). Estos resultados son similares a los reportados por ^{Sánchez-Mata et al. (2002)} de 21.1-21.5 % del total de azúcares solubles en las vainas de cv. 'Perona'. El contenido de calcio en las vainas frescas varió entre 4.9 g kg^-1 (S541) y 8.1 g kg^-1 (S545); sin embargo, se encontraron diferencias significativas sólo al comparar las muestras S545 (8.1 g kg^-1) y S506 (7.4 g kg^-1) con muestras S501 (5.3 g kg^-1), S509 (5.1 g kg^-1), S525 (5.3 g kg^-1) y S541 (4.9 g kg^-1) (Figura 1D). El contenido de potasio en las vainas frescas varió entre 24.3 g kg^-1 y 34.6 g kg^-1 (Figura 1E), y el contenido de fósforo varió de 4.4 a 6.4 g kg^-1. Se encontraron Los contenidos de potasio y fósforo fueron altos en las vainas frescas de las muestras S525, S538 y S541, con 34.6, 32.4 y 33.3 g kg^-1 de potasio, y 6.1, 6.4 y 6.4 g kg-1 de fósforo, respectivamente. Además, hubo contenidos bajos de estos nutrientes en las vainas frescas de las muestras S518, S526 y S542, 25.2, 24.4 y 24.3 g kg^-1 de potasio y 4.4, 4.4 y 4.4 g kg^-1 de fósforo, respectivamente (Figuras 1E y 1F). Los resultados del contenido de nutrientes minerales son comparables a los obtenidos en las vainas de cinco cultivares portugueses de frijol ejotero por Ferreira et al. (2012), quienes reportaron 6.3, 30.6 y 5.9 g kg^-1 como valores promedio de contenidos de fósforo, potasio y calcio, respectivamente.

Las muestras se agruparon según el tipo de faseolina (I, II ó III) y de acuerdo con cada una de las tres características morfológicas [hábito de crecimiento (determinado versus indeterminado), color de la vaina (verde vs. amarillo), ancho de la vaina (delgado vs. amplio)]. En cuanto al análisis de la faseolina, cuatro muestras tenían faseolina tipo I ("S"), que es predominante en el conjunto de genes mesoamericanos, mientras que las otras muestras pertenecen al conjunto de genes andinos caracterizado por los tipos II de faseolina ("H" o "C") y III ("T") (Cuadro 1).

El análisis de varianza reveló diferencias significativas entre los tipos de faseolina en todas las características de calidad nutricional (Cuadro 3). Las muestras del grupo de genes mesoamericano (faseolina tipo I) tuvieron significativamente mayor contenido de materia seca y proteína cruda en las vainas frescas en comparación con las muestras del conjunto de genes andinos (faseolina tipos II y III). Por el contrario, las muestras andinas tenían un contenido total de azúcares significativamente mayor que las de Mesoamérica y las que tenían faseolina tipo II tenían los contenidos más altos de fósforo y potasio. ^{Islam et al. (2002)} también encontraron diferencias en las características de calidad de la vaina entre el grupo genético mesoamericano y el andino. Estos autores informaron de mayores contenidos de calcio, fósforo, azufre y zinc, y menor contenido de hierro y faseolina en Mesoamérica en comparación con el grupo de gen andino.

También se encontraron diferencias significativas en casi todas las características de calidad nutricional en los diferentes morfotipos. El contenido de fibras crudas fue similar, independiente del hábito de crecimiento y el ancho de la vaina. Las muestras de hábito de crecimiento indeterminado tuvieron mayores contenidos de materia seca y proteína cruda, como también contenido de fósforo y potasio en comparación con los determinados, pero mostraron menores contenidos totales de azúcar y calcio. Las muestras de vainas de color amarillo tenían un contenido de azúcar total más alto, pero menor contenido de fósforo y potasio en comparación con las muestras de vainas verdes.

Las muestras con vainas verdes tuvieron mayor contenido de proteína cruda, fibra cruda, fósforo y potasio y menor contenido de azúcares totales en comparación con los morfotipos con vainas amarillas. Las muestras con vainas anchas tenían un mayor contenido de materia seca, proteína cruda, contenidos de fósforo y potasio y menos azúcares totales y contenido de calcio, que las muestras de vainas delgadas.

Los resultados de nuestra investigación indican una variación considerable en las características nutricionales de las vainas frescas en las muestras de frijol ejotero. Además, aunque nuestro estudio de las vainas señala características cuantitativas afectadas por las condiciones ambientales, las condiciones climáticas favorables durante nuestro experimento, junto con resultados comparables reportados por otros autores, indican la existencia de diferentes patrones de acumulación de nutrientes en relación con diferentes morfotipos de frijol ejotero y diferentes tipos de faseolina.

Las relaciones entre pares de cuatro características cualitativas (tipos de faseolina y tres características morfológicas) y siete características cuantitativas que describen la composición química de vainas frescas (mostradas como vectores) se muestran como un biplot construido por los dos primeros ejes de análisis de correspondencia canónica (CCA) (Figura 2). El primer eje explicó más de 60% de la variación total que muestra que los mayores niveles de fósforo, potasio y proteínas crudas en las vainas están relacionados con el hábito de crecimiento indeterminado (Hab_I), el amplio morfotipo de las vainas (PW_W) y la faseolina tipo II (Ph_II) . Igualmente, las muestras que tienen faseolina tipo III (Ph_III), hábito de crecimiento determinado (Hab_D) y vainas delgadas (PW_T) tienden a mostrar valores más altos de azúcares totales y calcio.

Ph_I - faseolina tipo I; Ph_II - faseolina tipo II; Ph_III - faseolina tipo III; Hab_D - hábito determinado; Hab_I - hábito indeterminado, PC_Gr - color verde de la vaina; PC_Y - color amarillo de la vaina; PW_T: ancho de vaina delgada; PW_W: ancho de vaina amplio.

Figura 2 Biplot del análisis de correspondencia canónica (CCA) que muestra las relaciones entre cuatro características cualitativas (tipo de faseolina y tres características morfológicas) y siete características cuantitativas que describen la composición química de las vainas frescas (mostradas como vectores). 

Sin embargo, es más probable que el tipo de hábito de crecimiento y el ancho de la vaina, más que el tipo de faseolina, tengan un mayor efecto en las características nutricionales de las vainas frescas debido al número limitado de morfotipos diferentes dentro de cada tipo de faseolina. A saber, la mayoría de las muestras dentro del tipo III de faseolina tenía un tipo de hábito determinado (cuatro de cinco muestras), mientras que las muestras de los tipos I y II tenían un tipo de hábito indeterminado (ocho de nueve muestras) (Cuadro 1). Además, ^{Singh et al. (1991)} informaron que el hábito de crecimiento determinado en el frijol común está controlado por el locus de aleta y que la mayoría de las variedades de la raza Nueva Granada del grupo genético andino (faseolina tipo III) poseen este locus. Por lo tanto, parece que las plantas con un hábito de crecimiento diferente tienden a tener diferentes patrones bioquímicos y metabólicos de removilización y acumulación de nutrientes en las vainas.

Estos resultados concuerdan con los reportados por ^{Koinange et al. (1996)} y ^{Rosales-Serna et al. (2004)}, quienes detectaron diferencias en las plantas de frijol común con diferentes hábitos de crecimiento. Además, ^{Singh y Singh (2015)} afirmaron que el hábito de crecimiento es responsable de la geometría de dosel, y características como el número de hojas, el tamaño de la hoja, el número de entrenudos y la longitud del entrenudo tienen un impacto significativo en el rendimiento y calidad de la vaina.

Los cultivares determinados exhiben menos acumulación de biomasa debido al hábito de crecimiento compacto y al rápido período de floración y maduración, mientras que los cultivares de hábito de crecimiento indeterminado exhiben senescencia secuencial de hojas, que ocurre simultáneamente con la floración. Además, los tejidos en crecimiento en plantas indeterminadas son sumideros de compuestos transportados en el floema, y así los nutrientes móviles como el potasio y el fósforo podrían volver de las hojas en senescencia a los tejidos en crecimiento (^{Thomas, 2013}). Nuestros resultados están en línea con estas afirmaciones. A saber, se encontraron mayores contenidos de nutrientes móviles, es decir, nutrientes que se movilizaron mediante floema (P₂O₅ and K₂O) (^{Hawkesford et al., 2012}) en las vainas de las plantas con hábito de crecimiento indeterminado, mientras que el calcio como un nutriente inmóvil, transportado principalmente por la corriente de transpiración en el xilema (^{Hawkesford et al., 2012}), se encontró en vainas de plantas de hábito de crecimiento determinado.

Una explicación viable para el alto contenido total de azúcar y calcio en los morfotipos con vainas delgadas, en comparación con los morfotipos con vainas anchas, está en su tendencia a acumular un alto contenido de fibra (Figura 2). La ausencia de diferencias significativas en el contenido de fibra entre morfotipos con vainas delgadas y anchas (Cuadro 3) puede ser el resultado de una cosecha temprana que evitó la acumulación de fibras en las vainas, así como el hecho de que el frijol ejotero se caracteriza por un bajo contenido de fibra (^{Singh y Singh, 2015}). Las fibras son células largas con paredes celulares secundarias que sirven como elementos de soporte en partes de la planta que ya no se alargan (^{Evert y Esau, 2006}); por lo tanto, la cantidad de la pared celular secundaria aumenta con el envejecimiento de las vainas. La principal diferencia en la composición de las paredes celulares primarias y secundarias es que la celulosa es más abundante en las secundarias, mientras que las sustancias pécticas son el principal sitio de unión de los iones de calcio (^{Willats et al., 2001}) y carecen de paredes secundarias (^{Evert y Esaau, 2006}). Por lo tanto, durante el período inicial de crecimiento, las vainas contienen un mayor contenido de calcio y azúcares y menos fibra; mientras que, posteriormente, el contenido de azúcares y calcio disminuye y el de las fibras aumenta.

Los frijoles ejoteros, también conocidos como judías verdes, son un componente importante de una dieta bien balanceada. Además, en los países europeos, se observa un mayor consumo de leguminosas en todo el Mediterráneo (^{Bouchenak y Lamri-Senhadji, 2013}). La dieta mediterránea se considera un patrón dietético saludable que protege contra algunas enfermedades crónicas y el consumo de frijoles ejoteros ha sido objeto de un creciente interés por parte de los investigadores. Los frijoles ejoteros también juegan un papel importante en la dieta, pues implica cumplir con el requisito de consumir un producto que contiene proteína, fibra y minerales. Según ^{Shanmugacelue (1989)}, 100 g de porción comestible de las vainas contienen en promedio 1.7 g de proteína, 4.5 g de carbohidratos, 1.8 g de fibra, 50 mg de Ca, 29 mg de Mg, 28 mg de P, y 1.7 mg de Fe. Sin embargo, la apariencia de las verduras, el sabor y el valor nutricional tienen una influencia cada vez mayor en la elección de los alimentos que hace el consumidor. De acuerdo con ^{Očić et al. (2015)}, los consumidores en Croacia prefieren las vainas delgadas/amarillas y delgadas/verdes; además, las características relacionadas con la calidad de las vainas de frijoles ejoteros son más importantes que el rendimiento en sí (^{Singh y Singh, 2015})).

Conclusiones

Existen diferentes patrones de acumulación de nutrientes en el frijol ejotero debido al morfotipo y el conjunto de genes de las muestras. Las muestras analizadas podrían usarse como valiosas fuentes de nutrientes bioactivos en futuros programas de mejoramiento. Además, las muestras sobresalientes S538 y S541 tuvieron contenidos de proteínas crudas, fósforo y potasio significativamente mayores, mientras que las muestras S506 y S545 registraron un mayor contenido de calcio