LAS LEGUMINOSAS EN UN MUNDO SOSTENIBLE

ALFONSO CLEMENTE

alfonso.clemente@eez.csic.es

LES LLEGUMINOSES: UNA REVOLUCIÓ GASTRONÓMICA PENDENT? Barcelona , 24 de Mayo 2016

e-mail: info@leguminosas.es www.leguminosas.es

Grupos de trabajo dentro de la AEL

ADMINISTRACIÓN

CONSEJOS REGULADORES,

ASOCIACIONES Y EMPRESAS

AGRICULTURA MEDIO AMBIENTE NUTRICION

CONSUMIDORES

• Miembro de COSCE y Red Rural Nacional • Reuniones sectoriales del MAGRAMA

• Contactos con el sector productivo

• Asesoría (MNCN, Univ. Granada, colegios….)

• Stakeholders FP7: Legato H2020:Protein2Food

Actividades de la AEL

• Convenios de colaboración • Organización y participación en Jornadas y Conferencias

Publicaciones CSIC

Diego Rubiales (IAS)

Revista Arbor Colección Divulgación

Alfonso Clemente (EEZ) Antonio M. De Ron (MBG)

• Divulgación

Gincana Gastronómica (Córdoba, 30 de septiembre 2016)

Ciudad Real, 16 Junio Salamanca, 23 Septiembre

Lucia de la Rosa (IRF-INIA) Teresa Millán (UCO) Ana M. Torres(IFAPA)

LAS LEGUMINOSAS EN UN MUNDO SOSTENIBLE

ALFONSO CLEMENTE

alfonso.clemente@eez.csic.es

LES LLEGUMINOSES: UNA REVOLUCIÓ GASTRONÓMICA PENDENT? Barcelona , 24 de Mayo 2016

Leguminosas vs. legumbres • BOTANICA Leguminosa: planta de la familia Papilionaceae (Fabaceae) mas de 600 géneros y 19.000 especies Legumbre: las semillas secas, limpias, sanas y separadas de la vaina, procedentes de leguminosas • La FAO considera legumbres:

La FAO no considera legumbres las especies utilizadas como hortalizas (por ejemplo, los guisantes verdes o judías verdes), para la extracción de aceite (como por ejemplo, soja o cacahuete) u otras con fines de siembra (es el caso del trébol y la alfalfa).

Legumbres y sostenibilidad

Las leguminosas son cultivos claves para la agricultura el medio ambiente la nutrición la cultura

Las leguminosas y el ciclo del nitrógeno

• EL nitrógeno es muy abundante en la Tierra y esencial para la vida

• La mayor parte de los seres vivos no pueden utilizar nitrógeno

directamente de la atmósfera

• El nitrógeno atmosférico debe ser convertido en nitrógeno disponible (NH4

+, NO3- ) (Fijación biológica del nitrógeno) por

microorganismos diazotróficos que contienen la enzima nitrogenasa

N2 + 8 e- + 8 H+ + 16 ATP 2NH4+ + H2 + 16 ADP + 16 Pi

Nitrogenasa

Las legumbres y el ciclo del nitrógeno

Los rizobios forman nódulos donde fijan el nitrógeno atmosférico en el amonio asimilable por la planta para sintetizar proteínas y otros componentes vitales para las células. A cambio, la planta proporciona a las bacterias azúcares que les aportan la energía necesaria para fijar el nitrógeno.

SIMBIOSIS RIZOBIOS/LEGUMINOSA

Eulogio Bedmar (EEZ-CSIC)

PRINCIPALES COMPUESTOS NITROGENADOS EN EL XILEMA DE LEGUMINOSAS

LEGUMINOSA COMPUESTO Arachis ASN, ALN, ALC Cicer ASN, ALN, ALC Glycine ALN, ALC Lens ASN, GLN Lupinus ASN, GLN Medicago ASN, GLN Phaseolus ALN, ALC Pisum ASN, GLN Trifolium ASN, GLN Vicia ALN, ALC Vigna ASN, GLN

AMIDAS: glutamina (GLN) y asparragina (ASN) UREIDOS: alantoína (ALN) y ácido alantoico (ALC) Eulogio Bedmar (EEZ-CSIC)

SIMBIOSIS RIZOBIO/LEGUMINOSA

Eulogio Bedmar (EEZ-CSIC)

Eulogio Bedmar (EEZ-CSIC)

La co-evolución de las leguminosas con bacterias endosimbióticas fijadores de nitrógeno atmosférico permite la selección de pares planta-bacteria eficientes y aumentar el rendimiento de los cultivos

La relación rizobio-leguminosa es específica: - cada rizobio nodula un número de especies de leguminosas - cada leguminosa nodula con un número de rizobios.

Eulogio Bedmar (EEZ-CSIC)

Efecto de la inoculación en ausencia de nitrógeno combinado

Eulogio Bedmar (EEZ-CSIC)

Nitrógeno fijado por leguminosas cultivadas

Leguminosa kg N/ha/año

Trébol 45-670

Alfalfa 90-340

Soja 60-300

Lenteja 50-150

Haba 100-300

Altramuz 140-200

Eulogio Bedmar (EEZ-CSIC)

Importancia de las leguminosas en el medio ambiente • Cantidades significativas de nitrógeno permanecen en el suelo

favoreciendo la rotación de cultivos (cereales) • Favorece un desarrollo rural sostenible - Coste económico y medioambiental de abonos nitrogenados* • Las leguminosas mejoran la estructura del suelo • Capaces de romper ciclos de enfermedades y plagas • Cambio climático: mayor asimilación de CO2 cuando el N2 es

fijado simbióticamente

• Favorecen la biodiversidad*

El Nitrógeno en la agricultura

Eulogio Bedmar (EEZ-CSIC)

Impacto medioambiental del uso excesivo de fertilizantes

Importancia de las leguminosas en el medio ambiente • Cantidades significativas de nitrógeno permanecen en el suelo

favoreciendo la rotación de cultivos (cereales) • Favorece un desarrollo rural sostenible - Coste económico y medioambiental de abonos nitrogenados* • Las leguminosas mejoran la estructura del suelo • Capaces de romper ciclos de enfermedades y plagas • Cambio climático: mayor asimilación de CO2 cuando el N2 es

fijado simbióticamente

• Favorecen la biodiversidad*

La biodiversidad como instrumento diferenciador en la comercialización de legumbres

avutarda alcaraván Eduardo de Miguel (Fundacion Global Nature)

Los cultivos extensivos de cereal y leguminosas han creado un hábitat muy propicio para especies de aves esteparias ya desaparecidas prácticamente de las grandes estepas naturales centroeuropeas. Muchas de estas aves, como es el caso de las avutardas, utilizan de manera continua y muy selectiva los cultivos de leguminosas, especialmente alfalfas de secano, por encontrar ahí una fuente importante de proteínas. Por su valor único, buena parte de estas superficies de cultivo están declaradas como Zonas de Especial Protección para las Aves dentro de la Red Natura 2000 promovida por la Unión Europea.

Recursos genéticos de leguminosas grano en colecciones españolas

Lucía de la Rosa (CRF-INIA)

Lucía de la Rosa (CRF-INIA)

Colecciones de leguminosas grano en instituciones de la Red del PCURF

Lucía de la Rosa (CRF-INIA)

Mejora vegetal en leguminosas grano

Con objeto de mejorar la productividad de las variedades de leguminosas-grano actuales, se plantea la obtención de variedades mejoradas siguiendo las siguientes estrategias: • Mejora de caracteres adaptativos (fecha de floración, dehiscencia de las vainas, porte)

• Mejora de la resistencia a enfermedades y plagas

• Mejora para la resistencia a stress abiótico (frío, sequía) • Mejora nutricional mediante la reducción de compuestos antinutricionales (alcaloides en altramuz,

inhibidores de proteasas en guisante o taninos y vicina/convicina en haba • Otros aspectos de interés (color, sabor)

Roya (Uromyces), jopo (Orobanche), rabia (Aschochyta), oidio (Erysiphales), Botrytis, Fusarium

Diego Rubiales (IAS, CSIC)

González & Rubiales, 2016, Arbor (en prensa)

Tendencia en el cultivo, la producción y la importación de

leguminosas grano en España en los últimos 50 años

Mayor demanda interna pero menor producción

González & Rubiales, 2016, Arbor (en prensa)

Tendencia en el cultivo de leguminosas grano en España en los

últimos 50 años

Producción media de legumbres en España (2009-2014)

Legumbre Producción (Tm) Principales zonas % producción UE

Guisante 177.500 Castilla-La Mancha, Castilla-León 12 %

Habas 32.800 Andalucía 9 %

Garbanzo 26.120 Andalucía, Castilla-León 60 %

Lentejas 22.160 Castilla-La Mancha 80 %

Judías secas 11.160 Castilla-León, Galicia 8 %

Altramuz 3.600 Castilla-León -

TOTAL 273.340 Fuente: MAGRAMA

Importamos 340.000 Tm (datos no incluye soja) Habas de soja: 3.5 Mt

Torta de soja: 2 Mt

Fuente: Series estadísticas del MAGRAMA

8,76

7,37

4,38

3,20 3,11

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1981 1991 2001 2011 2014

Cons

umo

de

legu

mbr

es

(kg/

habi

tant

e/añ

o)

El consumo de legumbres en España ha descendido

drásticamente en las últimas décadas

Co-finaciada: UE, MAGRAMA y COAG

“PON LEGUMBRES DE CALIDAD DIFERENCIADA”

OBJETIVOS DE LA CAMPAÑA DE LEGUMBRES DE CALIDAD DIFERENCIADA (España, Francia y Portugal)

• CONOCIMIENTO IGP Y DOP LEGUMBRES • FOMENTAR CONSUMO

LEGUMBRES DE CALIDAD DIFERENCIADA

Phaseolus vulgaris Cicer arietinum Lens culinaris Alubias Garbanzos Lentejas

Figuras de calidad Europeas

DOP IGP

Javier Alonso (IGP Tierra de Campos)

La producción, transformación y elaboración del producto deben realizarse en una zona geográfica protegida determinada, con unos conocimientos específicos reconocidos y comprobados. El producto demostrará tener unas características que sólo son posibles gracias al entorno natural y a las habilidades de los productores de la región con la que está asociado

Denominación de origen protegida (DOP)

Indicación geográfica Protegida (IGP)

El vínculo del producto con el medio geográfico sigue presente en al menos una de las etapas de producción, transformación o elaboración, llevando este logotipo siempre que reúnan unas determinadas condiciones de calidad.

De las 10 figuras de calidad de legumbres que hay en España, 2 son DOP y 8 son IGP. En ellas, la calidad la proporciona el medio geográfico donde se produce. Al ser legumbres secas no influye para nada el lugar del envasado. Por tanto, no existe diferencia entre ser una DOP o una IGP.

Javier Alonso (IGP Tierra de Campos)

Diez legumbres españolas de calidad diferenciada

PRODUCCIÓN DE LEGUMBRES DE CALIDAD DIFERENCIADA

Judías

9 % Producción nacional

Javier Alonso (IGP Tierra de Campos)

PRODUCCIÓN DE LEGUMBRES DE CALIDAD DIFERENCIADA

Garbanzo

2.5 % Producción nacional

Lentejas

7.7 % Producción nacional Javier Alonso (IGP Tierra de Campos)

Las leguminosas en la nueva PAC

• Prácticas agrícolas beneficiosas para el clima y el medio ambiente (“greening”): superficie de interés ecológico-cultivos fijadores de N2

• Ayuda asociada voluntaria aplicada en España: legumbres de calidad.

Calidad nutricional de las legumbres • Las legumbres como fuente de nutrientes (proteínas, vitaminas y minerales)

Sparvoli et al. (2015). En: Grain legumes (AM de Ron, Ed.)

• Sustancias bioactivas con efectos beneficiosos en salud (hipocolesterolémicos, CVD, diabetes, obesidad, salud gastrointestinal)

Mercedes Martín Pedrosa (INIA)

Legumbres y salud ENFERMEDAD EVIDENCIAS CIENTIFICAS

CARDIOVASCULAR

Disminución de presión sanguínea Reducción de tejido adiposo Disminución de colesterol y TG en sangre Disminución riesgo CVD 22%

OBESIDAD

Incremento periodo de saciedad Regulación hormonas digestivas

SALUD GASTROINTESTINAL

Efecto bifidogénico anti-inflammatorio y anti-cancerígeno

DIABETES

Bajo índice glicémico Disminución resistencia a insulina

Los niveles de fibra soluble (pectinas, gomas, mucílagos) son superiores a los encontrados en cereales y tubérculos. Resistente al proceso digestivo, escapa a la absorción intestinal y es fermentada en intestino grueso. Se forman metabolitos con efectos fisiológicos a nivel local y/o sistémico. La fibra insoluble (celulosa y lignina) sufren una menor fermentación intestinal, siendo excretada en heces, regulando el tránsito intestinal.

LEGUMBRES Y CARBOHIDRATOS

LAS LEGUMBRES PRESENTAN UN INDICE GLICEMICO BAJO, EFECTO SACIANTE Y BIFIDOGÉNICO

Mercedes Martín Pedrosa (INIA)

LEGUMBRES Y PROTEÍNAS

El contenido proteico de legumbres es 2-3 veces superior al de cereales. Alto contenido en Lys/ bajo en azufrados. Complementario a cereales. Globulinas 7S de soja y lupino disminuyen los niveles de colesterol y triglicéridos. Menor digestibilidad que las procedentes de proteínas animales (estructura, inhibidores de proteasas). Lectinas e inhibidores de proteasas, de ser considerados antinutrientes a compuestos bioactivos.

Protease inhibitor TI1 from pea (Pisum sativum)

T - Serine protease inhibitors - Leguminosae, Gramineae - Seeds and vegetative organs - Low-molecular-weight (6-9 kDa) - Form stable stoichiometric complexes - Inhibit digestive proteases - Double headed (T/T, T/C, T/E) - 7 disulphide bridges

C

PLANT PROTEASE INHIBITORS OF THE BOWMAN-BIRK FAMILY

Clemente & Domoney (2006) Curr Prot & Pept Sci 7, 201-216

LEGUMBRES Y SALUD GASTROINTESTINAL PROTEÍNAS

GTTTTCCTCTTGAGCTTCGCCGCAAA--------------GTTTTGATTCAACTTCCTTC ATAACTCAAGTGCTCTCCAATGGTGATGATGTCAAATCAGCATGTTGTGATACCTGCCTT TGCACAAAATCAAACCCTCCTACCTGTCGCTGTGTTGATGTTGGAGAAACTTGTCACTCA GCATGCAACAGTTGCATTTGTGCACTATCTTATCCTCCCCAGTGTCAGTG

JI262_TI2 MELMNKKAMMKLALMVFLLSFAAKF*---FDSTSFITQVLSNGDDVKSACCDTCLCTKSN 56 TI2_X83210 MELMNKKVMMKLALMVFLLSFAANVVNARFDSTSFITQVLSNGDDVKSACCDTCLCTKSD 60 JI262_TI1 MELMNKKAMMKLALMVFLLSFAAKF*---FDSTSFITQVLSNGDDVKSACCDTCLCTKSN 56 TI1_AJ276900 MELMNKKAMMKLALMVFLLSFAANVVNARFDSTSFITQVLSNGDDVKSACCDTCLCTKSN 60 *******.*************** ******************************: JI262_TI2 PPTCRCVDVGETCHSACNSCICALSYPPKCQCFDTQKFCYKACHNSELEEVIKN86 TI2_X83210 PPTCRCVDVGETCHSACDSCICALSYPPQCQCFDTHKFCYKACHNSEVEEVIKN 114 JI262_TI1 PPTCRCVDVRETCHSACDSCICAYSNPPKCQCFDTHKFCYKACHNSEVEEVIKN86 TI1_AJ276900 PPTCRCVDVRETCHSACDSCICAYSNPPKCQCFDTHKFCYKACHNSEVEEVIKN 114 ********* *******:***** * **:******:***********:******

A

C

B

D

Identification of a TI1/TI2 double null mutant in a pea germplasm collection

Clemente et al. (2015) PLoS ONE 10: E0134634

Pea (Pisum sativum L.) seed albumin extracts show anti-inflammatory effect in the DSS model of mouse colitis

• All treated groups showed anti-inflammatory effect, evidenced by reduced microscopic histological damage in comparison to untreated colitic mice.

• The treatments ameliorated the colonic mRNA expression of different pro-inflammatory markers.

• All treated groups showed an improvement in the intestinal barrier function. As a result, restoration of bacterial populations to values in healthy mice was observed.

Utrilla et al. (2015). Mol Nutr Food Res 59, 807-819

0

20

40

60

80

100

120

15 µM 31 µM 61 µM

rela

tive

cell

grow

th (%

of v

alue

with

no

TI1B

)

a

b

c

d

de

e

THE ANTI-PROLIFERATIVE EFFECT OF TI1B, A MAJOR BOWMAN-BIRK ISOINHIBITOR FROM PEA (Pisum sativum L.), ON HT29 COLON CANCER CELLS ARE MEDIATED THROUGH PROTEASE INHIBITION

Clemente et al., (2012) Br J Nutr 108, S135-S138

rTI1B Inactive rTI1B

HT29 cells

IC50 = 31 ± 7 μM

Situación actual del sector: amenazas

• Menor producción nacional/ Mayor importación/ Precio • Menor consumo (cambio hábitos sociales, estilo de vida)

• Desaparición del pequeño comercio

• Mejorar la calidad estandarizada de nuestros productos (color,

tamaño, integridad, calidad organoléptica) • Evitar fraude en el etiquetado • Desconexión entre sector productivo y acciones I+D

Origen: Canadá

Resumen mesa conclusiones Foro INIA 2016

Situación actual del sector: posibles soluciones

• Mejora vegetal

• Fomentar productos de calidad (IGP, DOP) • Llevar a cabo reuniones y acciones coordinadas (administración,

agricultores, cooperativas, envasadores, consumidores, divulgadores, etc.)

Resumen mesa conclusiones Foro INIA 2016

Situación actual del sector: posibles soluciones

• Coordinación entre sector productivo y acciones I+D

• Lograr un mayor reconocimiento social de las legumbres • Fomento del consumo de productos locales

• Forman parte de la cocina tradicional española. Fomentar

actuaciones en restauración • Industria agroalimentaria: creación de productos atractivos “ready

to eat” como los envasados y alimentos fortificados con legumbres (snacks, cereales de desayuno), gluten free, colesterol free

Resumen mesa conclusiones Foro INIA 2016