DIGESTIBILIDAD IN VITRO DEL ALMIDÓN EN PREPARACIONES COCIDAS Y MOLIDAS DE FRIJOL (Phaseolus vulgaris L.)

Juscelino Tovar, Mireya Fernández-Piedra y Adriana Blanco-Metzler

Juscelino Tovar. Licenciado en Biología, Universidad Central de Venezuela (UCV). Ph.D., University of Lund, Suecia. Profesor, Instituto de Biología Experimental, UCV, Venezuela. Dirección: Apartado Postal 47069, Caracas 1041A, Venezuela. e-mail: jtovar@strix.ciens.ucv.ve

Mireya Fernández-Piedra. Licenciada en Tecnología de Alimentos, Universidad de Costa Rica (UCR). Profesional, Instituto Costarricense de Investigación, Enseñanza en Nutrición y Salud (INCIENSA). Tres Ríos, Costa Rica.

Adriana Blanco-Metzler. Licenciada en Microbiología y Química Clínica UCR. M.Sc. en Ciencia y Tecnología de Alimentos, INCAP, Guatemala. Investigadora, INCIENSA. Tres Ríos, Costa Rica.

Resumen

Aunque las leguminosas son fuente importante de carbohidratos en las dietas latinoamericanas, las propiedades nutricionales de los glúcidos de estas semillas son poco conocidas. En este trabajo se estudió la digestibilidad in vitro del almidón presente en frijoles negros cocidos y molidos como se consumen en México y Centroamérica, comparando una preparación comercial y otra experimental obtenida por cocción a presión, molienda y deshidratación en rodillos. El tenor de almidón disponible varió entre 29 y 35% (b.s.), mientras que el almidón resistente debido a retrogradación osciló entre 2,7 y 3,7% (b.s.), observándose los valores más elevados en la muestra experimental. Ambas preparaciones fueron digeridas lentamente por la a-amilasa, particularmente la muestra de origen comercial, lo cual sugiere la capacidad de estos productos para generar respuestas glucémicas bajas.

Summary

In spite of the importance of legumes in Latin American diets, nutritional features of carbohydrates in these seeds are scarcely known. The purpose of this study was to assess the in vitro digestibility of starch in cooked powdered black beans, a common type of product in Mexico and Central America. The properties of a commercial product were compared to those of an experimental material obtained by seed pressure cooking, milling and drum drying. Available starch content varied between 29 and 35% (d.m.b.), whereas retrograded resistant starch (RS) levels ranged between 2.7 and 3.7%. The experimental product exhibited the highest RS values. Both types of samples were slowly digested by a-amylase, in particular the commercial preparation, suggesting that these products may elicit low glycemic responses.

Resumo

Embora as leguminosas sejam fonte importante de carboidratos nas dietas latino-americanas, as propriedades nutricionais dos glucídios destas sementes são pouco conhecidas. Neste trabalho se estudou a digestibilidade in vitro do amido presente em feijão preto cozido e esmagado como são consumidos no México e Centro América, comparando uma preparação comercial e outra experimental obtida por cozimento a pressão, moenda e desidratação em rolos. O tenor do amido disponível variou entre 29 e 35% (b.s.), enquanto que o amido resistente devido a retrogradação oscilou entre 2,7 e 3,7% (b.s.), observando-se os valores mais elevados na amostra experimental. Ambas preparações foram digeridas lentamente pela a-amilase, particularmente a amostra de origem comercial, o qual sugere a capacidade destes produtos para gerar respostas glicêmicas baixas.

Palabras clave / Almidón / Digestibilidad / Frijol Común / Harinas / Phaseolus vulgaris /

Recibido: 07/07/2005. Modificado: 20/11/2005. Aceptado: 21/11/2005.

Introducción

En Centro América, al igual que en otras regiones de América Latina, las leguminosas y en especial el frijol común (Phaseolus vulgaris L.), ocupan un lugar preponderante en la alimentación básica de la población (Leterme y Muñoz, 2002), aportando cantidades apreciables de proteínas y carbohidratos (Ekanayake et al., 2000; Osorio-Díaz et al., 2002). No obstante, en contraste con el amplio conocimiento que se tiene sobre los componentes proteicos de los granos leguminosos, las propiedades nutricionales de los glúcidos presentes en estas semillas han recibido una atención limitada (Tovar, 1994).

Entre los carbohidratos presentes en las leguminosas destaca el almidón, constituyente que puede representar hasta el 40% del peso seco de la semilla (Guillon y Champ, 2002; Osorio-Díaz et al., 2004). Es un hecho documentado que la mayoría de las leguminosas promueven bajas respuestas glucémicas postprandiales y contienen cantidades apreciables de almidón "resistente", es decir, no digerible en el intestino delgado (Tovar, 1994; Guillon y Champ, 2002), factores que se consideran beneficiosos para la salud (Asp et al., 1996; Araya et al., 2003). Sin embargo, existe una variabilidad considerable en el procesamiento digestivo y metabólico del almidón de los granos, la cual depende de distintos factores, entre los que se cuentan la especie botánica y la variedad agronómica, así como también la forma de preparación culinaria (Tovar et al., 1992; Tovar, 1994; Ekanayake et al., 2000).

En México y América Central el frijol es un alimento básico de la dieta que se consume de múltiples formas que incluyen tanto al grano entero como preparaciones maceradas o molidas de las semillas cocidas (Osorio-Díaz et al., 2002; Dumani y Rodríguez, 2000), las cuales se elaboran a nivel doméstico y se encuentran disponibles también de manera comercial. Dado que prácticamente toda la investigación sobre la digestibilidad del almidón contenido en las leguminosas se ha realizado con granos completos, en este trabajo se estudiaron las propiedades de digestión in vitro del almidón presente en una preparación experimental y otra enlatada comercial de frijoles negros macerados.

Materiales y Métodos

Recolección de muestras

Las muestras de frijol (Phaseolus vulgaris) seleccionadas fueron granos negros molidos enlatados de origen comercial y un producto experimental deshidratado molido. Las muestras de frijoles enlatados se recolectaron en dos puestos de autoservicio (Pali y Mas X Menos), los cuales tienen una cobertura del 68% de los consumidores de la Gran Area Metropolitana de San José, Costa Rica. En cada puesto de autoservicio se seleccionó la marca comercial Sabemas (Agroindustrias Lozano S.A, Guatemala), que según su etiquetado nutricional no contiene material feculento exógeno, pero se les adiciona aceite vegetal parcialmente hidrogenado, así como ajo, sal y cebolla como condimentos. El productor no provee información sobre el tipo de molienda aplicado al producto. Se realizó dos muestreos en cada puesto de autoservicio con un espaciamiento de 5 meses, tomando al azar tres latas de 290g cada una, por cada muestreo.

Las muestras de frijoles negros (P. vulgaris var. Salamanca), deshidratados y molidos, fueron suministrados por el Centro Nacional de Investigación en Tecnología de Alimentos (C.I.T.A.) de la Universidad de Costa Rica (lotes Nº 262 y 2010, correspondientes al primer y segundo lote de producción, respectivamente). Estos materiales corresponden a un proceso de producción en fase experimental. El proceso, a grandes rasgos, consiste en remojo en agua (16h; relación grano:agua 1:3, p/v), cocción en agua a presión (5min; 15,5lb/plg2,; relación grano:agua 1:2, p/v), molienda en molino de martillo y deshidratación en tambor ("drum-drying"; doble rodillo de 16cm. de diámetro; 5rpm.; 50lb. de presión) de la pasta obtenida. Esta preparación es totalmente libre de aditivos. Se tomó dos muestras provenientes de dos lotes de fabricación con un espaciamiento de 9 meses.

Preparación de las muestras

Las muestras de frijoles enlatados se clasificaron de acuerdo a los lotes de producción (muestreo 1, lote E97 y muestreo II, lote F97). Se tomó tres latas por cada lote, conformándose así tres pares de latas. El contenido de cada par se homogenizó manualmente en mortero y se tomó una submuestra de 65g para conformar un "pool" para los análisis subsiguientes. Luego de la homogenización, se tomó la muestra correspondiente para la determinación de humedad y el análisis enzimático. De cada pool se trabajó con una muestra tal como viene el producto (proceso A, sin homogenización previa) y otra homogenizada mecánicamente (proceso B) en un equipo Ultra-Turrax (IKA-Werk, Staufen, Alemania); esta homogenización se realizó en tres etapas de 1min a máxima velocidad (Tovar et al, 1990a).

En el caso de las muestras de frijol deshidratado y molido, se trabajó cada lote (262 y 2010) por separado. De cada lote se tomaron 65g del material homogeneizado manualmente en mortero, para conformar un pool y realizar los análisis correspondientes.

Reactivos

Se utilizaron las siguientes enzimas: a-amilasa termoestable ‘Termamyl’ de NOVO Biolabs, (Bagsvaerd, Denmark), y amiloglucosidasa fúngica (Rhizopus sp.), pancreatina porcina, actividad 8×USP y pepsina de mucosa gástrica porcina de Sigma Chemical Co (St. Louis, EEUU). Todos los demás reactivos empleados eran de grado analítico.

Métodos

Los análisis se realizaron por triplicado, empleando los siguientes métodos:

Determinación de humedad: El contenido de humedad en las muestras se determinó por el método de calentamiento directo (130ºC por 2h en horno de convección).

Almidón potencialmente disponible (Ad): se utilizó la metodología multienzimática descrita por Holm et al. (1986).

Almidón resistente (Ar): el análisis del almidón resistente asociado a la fracción de fibra dietética se realizó por el método de Saura-Calixto et al. (1993). Este renglón corresponde a Ar por retrogradación o Ar tipo3, según la clasificación de Englyst et al. (1992).

Almidón total (At): se calculó mediante la sumatoria entre el almidón potencialmente disponible y el almidón resistente (Tovar et al., 1990a; Tovar y Velasco, 1995).

Tasa de a-amilólisis in vitro: Para evaluar la velocidad de hidrólisis del almidón por la amilasa pancreática porcina se siguió el método descrito por Holm et al. (1985), empleando en cada caso la cantidad de muestra equivalente a 500mg de almidón potencialmente disponible.

Análisis estadístico: Los datos se analizaron con el programa estadístico SPSS versión 10.0, estimándose el promedio y la desviación estándar, seguido por un análisis de varianza.

Resultados y Discusión

La Tabla I resume los valores de contenido de las distintas fracciones de almidón en las harinas experimentales preparadas por deshidratación en rodillos y molienda. La comparación de ambos lotes de producción indicó una pequeña diferencia en el tenor de almidón potencialmente disponible (Ad), sin variación en el contenido de almidón resistente retrogradado (Ar). Como consecuencia, la sumatoria Ad+Ar (almidón total) resultó ligeramente mayor para el lote 262. Tales variaciones posiblemente reflejan diferencias en la composición de los granos utilizados en cada lote de producción, las cuales pueden deberse a factores tales como edad o procedencia geográfica de la semilla empleada en cada caso. Esta suposición tiene como base la existencia reconocida de diferencias inter-varietales amplias en el contenido de almidón del frijol común negro (Guillon y Champ, 2002; Osorio-Díaz et al., 2002; Osorio-Díaz et al., 2003; Vargas-Torres et al., 2004). Es posible que este tipo de factor también pueda explicar el contenido aparentemente mayor de Ad registrado para la preparación enlatada comercial (Tabla II) en comparación con las muestras experimentales (Tabla I). Tampoco puede descartarse que la coloración de la testa del grano guarde alguna relación con el contenido de almidón. En tal sentido, Tovar et al. (1990a) encontraron tenores de almidón disponible de 38-39% para una variedad roja de P. vulgaris, mientras que cultivares blancos y marrones mostraron también contenidos mayores (36-39%; Tovar et al, 1990b) a los registrados en este trabajo para frijoles negros. Así, resultaría interesante investigar la posible existencia de correlación entre la tonalidad de la cáscara y el cometido de almidón en el frijol común.

En contraste con los conceptos nutricionales clásicos, desde hace un par de décadas se sabe que los almidones de la dieta no son digeridos completamente en el intestino delgado. Esto ha llevado a la definición del llamado "almidón resistente", que representa la suma de las fracciones de almidón que no son digeridas ni absorbidas en el intestino delgado normal (Asp, 1992). Dada la influencia que estos materiales tienen sobre el aporte calórico fisiológico de la dieta y su posible acción beneficiosa sobre la mucosa colónica y los lípidos sanguíneos (Asp et al., 1996), la determinación del contenido de Ar se considera necesaria para caracterizar la biodisponibilidad de la porción amilácea de los alimentos (Tovar et al., 1991). El contenido de Ar (Tabla I) de la harina experimental (3,1-3,7%, b.s.) fue ligeramente superior al reportado para frijol rojo cocido (Tovar et al., 1990a), pero resultó similar a los encontrados por Osorio-Díaz et al. (2002) en preparaciones de frijol negro obtenidas por diversos procedimientos. Los valores registrados en este estudio corroboran la marcada tendencia de P. vulgaris a formar fracciones de almidón no digerible durante el procesado térmico, fenómeno ligado al proceso de retrogradación post-cocción (Ar tipo3; Tovar, 1994; Osorio-Díaz et al., 2002). Dicha propensión es una característica común a la mayoría de las leguminosas (Tovar et al., 2002; Guillon y Champ, 2002).

Las semillas de leguminosas presentan propiedades estructurales, asociadas a la rigidez y resistencia de las paredes celulares del cotiledón, que pueden disminuir la susceptibilidad de sus componentes al ataque enzimático (Würsch et al., 1986; Tovar et al., 1990b). Este hecho afecta, por ejemplo, la digestibilidad de la proteína (Blanco-Metzler et al., 1986; Melito y Tovar, 1995), así como también la efectividad de los métodos de análisis de las distintas fracciones de almidón (Tovar et al,, 1990a, b). Sin embargo, los contenidos de almidón disponible, resistente y total de la preparación comercial de frijol molido y enlatado no variaron de manera apreciable por la aplicación de un tratamiento intenso de homogeneización antes del ensayo enzimático (Tabla II). Esta observación permite sugerir que el proceso de preparación del material macerado (cocción, molienda y posterior tratamiento en autoclave) acarrea el deterioro extenso de la estructura tisular y de las paredes celulares, liberando al almidón de cualquier impedimento físico para su digestión por las enzimas amilolíticas.

Al comparar los valores de Ar de la preparación comercial (Tabla II) con los observados para las harinas experimentales (Tabla I), se pudo evidenciar que las muestras enlatadas poseen un tenor ligeramente menor. Aún cuando la influencia de posibles diferencias entre variedades de frijol no puede ser descartada, estos distintos contenidos de Ar deben guardar relación con las condiciones de procesamiento empleado para la elaboración de cada tipo de producto. Los frijoles deshidratados se preparan mediante cocción en agua, molienda y, finalmente, deshidratación en rodillos. Por otra parte, para la obtención de los frijoles molidos enlatados, los granos se cocinan en agua, se muelen, se condimentan con especies (incluyendo la adición de grasa vegetal) y esta mezcla se enlata y se procesa en autoclave. Es posible que, pese a las drásticas condiciones de cocción empleadas, la aparición de almidón resistente retrogradado en el producto enlatado se vea disminuida por la formación de complejos de almidón (particularmente amilosa) con lípidos, fenómeno que atenúa la formación de cristales retrogradados (Biliaderis, 1991).

La velocidad de amilólisis in vitro es un elemento útil para la predicción de la respuesta glucémica postprandial que inducen los alimentos (Björck et al., 1994; Bravo et al., 1998; Araya et al., 2003) y de allí que su evaluación sea importante dentro de la caracterización de las propiedades nutricionales de los alimentos amiláceos. Ambos tipos de preparación de frijol fueron digeridos mucho mas lentamente por la amilasa pancreática que el almidón gelatinizado de papa, utilizado como referencia (Figura 1). Este comportamiento está de acuerdo con la baja tasa de hidrólisis enzimática típica de los almidones de las semillas de leguminosas (Guillon y Champ, 2002; Osorio-Díaz et al., 2004), y en especial el frijol común (Velasco et al., 1997; Tovar et al., 2003). No obstante, resulta digno de destacar que las preparaciones de frijol aquí estudiadas están esencialmente desprovistas de estructura tisular y, en el caso de la muestra homogeneizada, posiblemente también carezcan de paredes celulares intactas, elementos a los que se atribuye principalmente la baja velocidad de digestión y respuesta glucémica que caracterizan a estos granos (Tovar et al., 1992; Bravo et al., 1998; Guillon y Champ, 2002; Araya et al., 2003). Es evidente entonces que otros factores deben estar influyendo también en el comportamiento de estos productos. Entre ellos puede mencionarse la baja digestibilidad intrínseca del almidón de frijol procesado térmicamente (Socorro et al., 1989) y la presencia de polifenoles de la testa, capaces de inhibir la actividad amilolítica (Bravo et al., 1998; Morón et al., 1989). Aún cuando no se ha investigado de manera sistemática la influencia del color de la cubierta del frijol sobre la velocidad de digestión de su almidón, se ha sugerido que la alta concentración de estos componentes en los granos coloreados puede tener un efecto negativo sobre la tasa de amilólisis y la respuesta glucémica (Tovar et al., 1990b).

La mayor velocidad de amilólisis exhibida por las preparaciones experimentales deshidratadas comparadas con la muestra comercial (20% vs 10%, respectivamente, a t= 15min; Figura 1), es también una observación interesante. Es probable que en el caso del producto enlatado comercial la formación de complejos almidón/grasa sugerida anteriormente, además de disminuir la formación de Ar por retrogradación, también ejerza una acción depresora de la velocidad de digestión por la amilasa pancreática, un efecto que ha sido descrito para el almidón de papa acomplejado con lípidos anfipáticos (Holm et al., 1983). De ser cierta esta posibilidad en el caso de las leguminosas, se estaría corroborando que la diferencia en tasa de amilólisis entre los productos comerciales y las harinas experimentales (Figura 1) está mas influenciada por el tipo de procesamiento que por la variabilidad intra-específica de los granos estudiados, de acuerdo con lo sugerido por Landa-Habana et al. (2004).

Se concluye que los indicadores in vitro de la biodisponibilidad del almidón presente en las preparaciones molidas de frijol del tipo consumido en Centroamérica, son esencialmente similares a las que se conocen para los granos completos. El contenido de almidón resistente retrogradado de estos productos se encuentra en el intervalo reportado para semillas enteras, aunque la preparación enlatada comercial presentó un tenor ligeramente menor. La velocidad de a-amilólisis de este tipo de muestras luce significativamente baja, particularmente para la preparación enlatada, lo cual puede tomarse como indicador de la capacidad de estos productos para generar respuestas glucémicas bajas.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen el financiamiento otorgado por The International Foundation for Science (IFS E-2009/3) Suecia, LANFOODS-IPICS, Ecuador/Suecia, y la Fundación INCIENSA (FUNIN) Costa Rica.

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