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

6.3.5 Antocianina total 88

6.4 Capacidad antioxidante 90

VII. Conclusiones 95

VIII. Bibliografía 97

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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