Posición de la vaina en la planta y contenido de compuestos nutracéuticos en grano de frijol*
Seedcase position in the plant and nutraceuticals compounds content in beans grain
Becky E. Torres-García1, Jorge A. Acosta-Gallegos2, María Guadalupe Herrera Hernández2, Fidel Guevara-Lara1 y Salvador Horacio Guzmán-Maldonado2§
1Universidad Autónoma de Aguascalientes. Avenida Universidad s/n, Aguascalientes, Aguascalientes. Tel. (01 493) 93 5 71 06, 01 800 822 1190 y (449) 910 7444. (betorresg@gmail.com), (fguevara@correo.uaa.mx).
]]> 2Campo Experimental Bajío. Carretera Celaya-San Miguel de Allende, km. 6.5. C. P. 38110. Tel. 461 611 5223. Ext. 112, 183 y 128. (jacostagal@gmail.com), (herrera.guadalupe@inifap.gob.mx). §Autor para correspondencia: guzman.horacio@inofap.gob.mx.
* Recibido: marzo de 2012
Aceptado: agosto de 2012
Resumen
El grano de frijol común es fuente de compuestos con actividad biológica como los taninos condensados, las antocianinas y los fenoles solubles. El frijol presenta una gran variación en el contenido de estos compuestos. El objetivo fue determinar la variación en el contenido de taninos condensados, antocianinas y fenoles solubles en una población masal analizando grupos de semillas obtenidas en diferentes etapas fenológicas definidas por la posición de los nudos y la mezcla de ella proveniente de cinco plantas y cinco posiciones en la planta. Se utilizó la semilla de Negro 8025 y Alubia Chica Zacatecas. Se determinaron los taninos condensados (TC), antocianinas totales (AT) y fenoles solubles (FS). El contenido de estos compuestos se incrementó en la semilla de los nudos conforme subieron en posición en la planta, con excepción de los TC de la variedad Alubia chica. El contenido promedio por planta de los tres compuestos determinados resulto significativamente superior en Negro 8025 en comparación con Alubia Chica (958 vs 57.8 en TC; 114.3 vs 4.2 en AT y 550 vs 278.6 en FS). Se identificaron los intervalos de confianza de los rangos en el contenido de los tres compuestos en las dos variedades para descripción varietal y para estudiar la segregación en progenies derivadas de las variedades estudiadas.
Palabras clave: actividad biológica, fitoquímicos, mejoramiento, nudo de la planta.
Abstract
]]> Common bean grain is a source of biological active compounds such as condensed tannins the anthocyanins and soluble phenols. Beans present a great variation in the content of these compounds. The objective was to determine the variation in the content of condensed tannins, the anthocyanins and soluble phenols in a mass population through analyzing seeds obtained from different and defined phenological stages by the position of the nodes and its mixture from five plants and five positions in the plant. The seeds of Negro 8025 and Alubia Chica Zacatecas were used. Condensed tannins (CT), total anthocyanins (TA) and soluble phenols (SP) were determined. The content of these compounds was increased in the seed of the nodes according to its higher position in the plant, with the exception of the CT in the variety Alubia Chica. The average content per plant of the three selected compounds resulted in significantly higher compared with Negro 8025 compared to Alubia Chica (958 vs 57.8 in CT; 114.3 vs 4.2 in TA and 550 vs 278.6 in SP). The confidence intervals of the ranges were identified on the content of the three compounds in the varieties for varietal description and to study the segregation in progenies derived from the varieties studied.Key words: biological activity, phytochemicals, improvement, plant node.
El frijol común (Phaseolus vulgaris L.) es una buena fuente de proteínas, carbohidratos, vitaminas y minerales (Guzmán-Maldonado y Paredes-López, 1998). Además, presenta compuestos con actividad biológica como los taninos condensados (TC), antocianinas totales (AT) y fenoles solubles (FS), entre otros (Beninger y Hosfield, 2003). Estos compuestos han sido relacionados con la prevención de enfermedades crónicas (Hangen y Bennink, 2002). Sin embargo, la riqueza en tipos de frijol se ve reflejada en la variación del contenido de TC, AT y FS. Esta variación tiene un efecto biológico importante; por ejemplo, Ríos-Ugalde et al. (2007) demostraron en ratas con cáncer de colon, que el alto contenido de taninos condensado en la variedad Flor de Junio Marcela provocó una reducción de 30% en el peso y una sobrevivencia de ratas de 35% en comparación con las variedades Negro 8025 y Pinto Saltillo. En este caso los taninos condensados actuaron como un factor antinutricional. Las variedades Negro 8025 y Pinto Saltillo presentan menor nivel de taninos condensados que FJM y redujeron significativamente el cáncer de colon en ratas. Por lo tanto, es vital que los programas de mejoramiento del frijol generen nuevas variedades que presenten niveles adecuados de fitoquímicos. Sin embargo, los esfuerzos para manipular los fitoquímicos del frijol a través del mejoramiento tradicional o con técnicas biotecnológicas han sido muy escasos (Guzmán-Maldonado et al., 2003).
Para evaluar una característica cuantitativa como es el caso de los TC, AT y FS, es necesario generar poblaciones segregantes obtenidas de cruzas de plantas originadas de semillas seleccionadas al azar de la cosecha correspondiente. Tanto los mejoradores tradicionales como los biotecnólogos concuerdan en la necesidad de conocer la concentración exacta del compuesto que se pretende estudiar para identificar progenitores contrastantes. El objetivo del presente trabajo fue determinar la variación en el contenido de taninos condensados, antocianinas totales y fenoles solubles en grupos de semillas obtenidas en diferentes etapas fenológicas definidas por la posición de los nudos y en mezclas de las semillas de estos nodos.
Se utilizaron las variedades Negro 8025 y Alubia Chica Zacatecas de grano blanco. Se tomaron diez semillas de la cosecha de cada variedad y se sembraron bajo riego en 2010 en el Campo Experimental Bajío (INIFAP). De las diez plantas generadas se seleccionaron cinco para tener repeticiones (n= 5) y se cosechó semillas en estados de madurez fisiológica diferente definidos por la posición de los nudos de cada planta (Cuadro 1).
En consecuencia, NI fue el nudo más viejo localizado en la parte más baja de la planta mientras que N5 fue el nudo más nuevo, localizado en la parte más alta de la planta. Las semillas fueron secadas a la sombra (10-11% H), molidas (Krups Mill, GX100) y almacenadas a -80 °C hasta su análisis. Se analizaron las semillas de cada nudo por triplicado de cada una de las cinco plantas por separado. Después del análisis de cada mezcla, el resto de las semillas de cada nudo se mezclaron para ser analizadas tal y como se describe en el Cuadro 1. Los TC se cuantificaron a 500 nm en un espectrofotómetro UV-visible (BioMateTM 3) de acuerdo con Desphande and Cheryan (1985). Se tomo como referencia una curva de (+)catequina para reportar los TC en miligramos equivalentes de (+)catechin por 100 g, base seca (mg E(+)C/100 g, BS).
]]> Las AT se determinaron con el método de Abdel-Aal y Hucl (2003) a 535 nm y fueron reportadas en miligramos equivalentes de cianidina 3-glucósido por 100 g, base seca (mg EC3G/100 g, BS) tomando como referencia una curva de C3G. Los FS se analizaron por el metodo de Folin-Ciocalteu (Singleton et al., 1999) a 735 nm. Las lecturas se compararon con una curva de ácido gálico y se expresaron en milígramos equivalentes de ácido gálico por 100 g, base seca (mg EAG/100 g, BS). Se realizó un análisis de varianza usando un arreglo factorial A x B (posición), completamente al azar. Las diferencias entre tratamientos fueron determinadas por la comparación de medias (Tukey, p< 0.05) con el programa SAS (SAS, 2002).Las diferencias en el contenido de TC, AT y FS entre las dos variedades (Cuadros 2 y 3) analizadas en el presente trabajo los resultados de Caldas y Blair (2009) quienes reportaron que las variedades de frijol con la testa menos pigmentada presentan menores contenidos de compuestos fenólicos. Por ejemplo, los niveles en el contenido de antocianinas del frijol Negro 8025 son similares a Espinosa-Alonso et al. (2006) quienes encontraron que las accesiones de frijol silvestre con grano negro presentaron mayor contenido de AT que las de testa crema moteado. Por otro lado, se ha reportado que las variedades de frijol blanco no presentan antocianinas (Lin et al, 2008); sin embargo, en esta investigación se detectaron en la variedad Alubia Chica Zacatecas, aunque en niveles muy bajos.
Es importante señalar que si la variedad Negro 8025 y Alubia Chica Zacatecas aquí evaluadas se van a utilizar para realizar cruzas con el fin de evaluar la segregación de los compuestos determinados, son dos candidatas idóneas en vista que el contenido de TC, AT y FS entre los nudos y las mezclas de nudos en todos los casos entre las dos variedades fueron estadísticamente diferentes (p< 0.001). Es decir, en las familias y líneas recombinantes generadas se podrán tomar semillas de cualquier posición de la planta para un análisis.
El contenido de TC y FS se incrementó en la semilla de los nudos de frijol negro conforme estos subieron en posición en la planta (Cuadro 2). Las vainas del nudo cinco permanecieron menos tiempo en la planta y es probable que la taza de llenado de la semilla fuera más ta y así acumular mayor cantidad de estos compuestos. El contenido de AT no mostró un patrón definido. Se observó una respuesta similar en la semilla de frijol blanco con excepción de los TC cuya concentración fue menor en los nudos más altos de la planta (Cuadro 3). Por otro lado, el contenido de TC, AT y FS del grupo 3 que representa la cosecha masal fue estadísticamente similar al promedio de los cinco nudos -datos en paréntesis en los Cuadros 2 y 3)- en todos los casos con excepción de los TC en el frijol blanco. Se calcularon los intervalos de confianza con el fin de que el mejorador y el biotecnólogo tengan una referencia de los rangos en el contenido de las dos variedades y entre ellas para discriminar líneas segregantes cuyo contenido de TC,AT y FS caiga dentro del rango del intervalo de confianza.
El contenido de compuestos se incrementó en la semilla de los nudos conforme subieron en posición en la planta. El contenido promedio por planta de los tres compuestos determinados resulto significativamente superior en Negro 8025 en comparación con Alubia Chica. Para fines de mejoramiento se debe llevar a cabo el análisis del compuesto fenólico de interés en forma exhaustiva (n> 90) con el fin de identificar el nivel de confianza del contenido del compuesto de la semilla que la generó. Este procedimiento se utilizaría para la adecuada elección de progenitores y estudios de herencia y para la identificación de líneas contrastantes.
Agradecimientos
Los autores(as) agradecen el apoyo financiero del CONCYTEG (M0007-2007-68967), de la Universidad Autónoma de Aguascalientes (PIBT-09-8N), del PROMEP-SEP (PTC-076/03.5/08/11265) y de la Fundación Guanajuato Produce ( 492-08 SIPF 11-2008-0593).
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Beninger, C. W. and Hosfield, G. L. 2003. Antioxidant activity of extracts, condensed tannin fractions, and pure flavonoids from Phaseolus vulgaris L. seed coat color genotypes. J. Agric. Food Chem. 51:7879-7883. [ Links ]
Caldas, G. V. and Blair, M. W. 2009. Inheritance of seed condensed tannins and their relationship with seed-coat color and pattern genes in common bean (Phaseolus vulgaris L.). Theory Apply Genetic. 119:131-142. [ Links ]
Deshpande, S. S. and Cheryan, M. 1985. Evaluation of vanillin assay for tannin analysis of dry beans. J. Agric. Food Chem. 50: 906-910. [ Links ]
Espinosa-Alonso, L. G.; Lygin,A.; Widholm, J. M.; Valverde, M. E. and Paredes-López, O. 2006. Polyphenols in wild and weedy mexican common beans (Phaseolus vulgaris L.). J. Agric. Food Chem. 54: 4436-4444. [ Links ]
Guzmán-Maldonado, S. H. and Paredes-López, O. 1998. Functional properties of plants indigenous to Latin America-Amaranth, Quinoa, Common Beans and other botanicals. En Processing and Evaluation of Functional Foods. G. J. Mazza, ed., Technomic Publishing Co., Inc.: Lancaster, PA. 293-328 pp. [ Links ]
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Ríos-Ugalde, C.; Reynoso, R.; Torres-Pacheco, I.; Acosta-Gallegos, J. A.; Palomino-Salinas, J.; Ramos-Gómez, M.; González-Jasso E. y Guzmán-Maldonado, S. H. 2007. Efecto del consumo de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) sobre el cáncer de colon en ratas Sprague-Dawley. Agric. Tec. Méx. 33:43-52. [ Links ]
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