UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA CENTRO UNIVERSITARIO DE CIENC IAS BIOLOGICAS Y AGROPECUARIAS DIVISION DE CIENCIAS VETERINARIAS '*' "DIGESTIBILIDAD IN VITRO Y AMINOGRAMAS DE LAS SEMILLAS DE AMARANIHUS bYpOCHONDRIACUS TESIS PROFES I ONAL QUE PARA OBTENER EL T ITULO DE: MEDICO VETERINARIO Y ZOOTECNISTA P R E S . EN TA: ANTONIO VALERIO ORNELAS DIRECTOR DE TESIS : MVZ JUAN CARLOS SERRATOS AREVALO LAS AGUJAS ZAPOPAN, JAL. , MAYO DE 1995 A GR A OE C I MI E NT O S DE MANERA ESPECIAL: A MI DIRECTOR DE TESIS M. C. JUAN CARLOS SERRATO S AREVALO Por su apoyo y gu ia de éste estud i o . A MI COASESORA: Q.F.B. ELSA CARDENAS CER DA Por su va liosa ayuda, su expe riencia y su tiempo . Al Centro de I nvestigación y Asistencia en Tecnologia y Diseño de l Estad o de Jalisco, A.C . por otor garme las fa c i lidades par a l a realización de este estudio . A MI COASESOR: FERNANDO LOPEZ DELLAMARY Por su dec i s i va part i cipación en l a determ i na c ión de l os Amin oác ido s Esenciales . Al In st ituto de Mad era Cel ul os a y Papel por oto rgarme la s fa cil id ade s para la realización de este estud io . ---- Estoy profunda mente ag ra de ci do con todos y cada uno de Jos Maest r os de Ja Fa cu lta d de Medici na Veterinaria y Zootec -nia de la Universidad de Guadalajara; por su contr i buci ónen mi f orma c ión profesional. A todas aquellas persona s que colaboraron de una manera uotra pa ra la realización de este trabaj o. DE D I C AT OR I AS Dedico éste estudio a la memoria de mi Madre. A mi Padre Florencio . A mi Esposa Olivia Aurora ~mis Suegros Raúl y Ofelia. A mi s h i j os ; Ser g i o , So n i a , Ra ú 1 , Be 1é n , O1 i v i a , An ton i o y . Dan i e 1. Que gracias a su comprensión, a su apoyo moral y mat er ial, fue posible la culminación de l presente trabajo y de mis estudios profesiona l es. Estoy profun damente agradecido con todos y cada uno de los Maestros de l a Facultad de Medicina Ve t erinaria y Zootec-nia de la Universidad de Guadalajara; por su contribuc i óne~ mi formación profesional . 1 A todas aque ll as personas que colaboraron de una manera uotra para la realización de este trabajo . C ONT E N 1 OO PAGINA RE SUME N INTRODUCC ION PLA NTEAMIE NTO DEL PR OBLEMA 5 JUSTI FI CACION 6 HI PO TE SIS 7 OB J ETIVOS 8 MATERIAL Y METO DOS 9 RE SULTADO S 13 DI SCUSION 19 CONCLUSIONE S 20 BIBLIOGRAFIA 21 R E S U M E N Las semi! las de Amaranto constituyen una importante al - te r nativa para Ja alimentación humana y anima l, en base a sus componentes químico nutricionales, se em plearon se mil las de Amaranto nativas de Tlajomulco de Zuñiga, Jalisco, se pu l ver i z aro n y se practic ó un aná l is is químico en comparación con e l máis y trigo. Para análisis efectuar determinaron; el convencionales; Ja in vitro en bas e al método de Saunders y los proximal digestibilidad el es tudi o mediante las quím ic o técnicas se aminogramas por medi o de Ja cromatografía líquida de alta reso lución . Se consideraron las variab les ; anál i sis bromatológico, digestibilidad in vitro y aminoácidos; de los resultados que se lograron se comprobó que el Amaranto es . superior en cuanto al porcentaje de proteína cruda, grasa y fibra cruda; en rela ción al maíz y trigo, no así en lo que se refiere a la digesti bilidad in vitro de acuerqo al ANVA a un nivel de P< 0.05%. Tamb i én el Ama ranto contiene en mayor cantidad los amin oácidos esenciales; Lisina, Tre onina, Fenilalanina y Metioni na e n comparac ión al maíz y trigo. 1 N T R Uno de ooue e o 1 N los problemas mAs acuciantes que se pr esentan en México, es el relativo a la insuficiencia alimenticia; por consecuencia una de las políticas mAs v i gorosas que se debe implementar a través de l Estado es el de la modernización de el sistema alimenticio ya que la dieta de l mexicano se basa sobre todo en el consumo de ma íz, frijol , y c eb ada, dieta marginal e intermedia respectivamente (3,6,8 , 9) . Dicha dieta bAsica es insuficiente para cubrir los requerim ie ntos protéico-ca lóri cos necesarios y solame nt e el 30 % de l a población nacion al tiene la posibilidad de consumi r los productos de mayor valor nutricional que consecuentemente son l os mAs caros en y c ierta medida sólo son accesibles a los estratos sociales supe ri ores económicamente; tales productos como carne, huevos, frutas y verduras (4,13, 14). En c ontrap artida con la mencionada insuficiencia alimentaria; e n México existen grandes posibilidades de ción de varias especi e s vegetales que la i nco rp ora - constituyen un gran potencial a l imenticio . El amaranto es un claro ejemplo de este potenc ial nutritivo de la familia de Amaranth aceas ( " a l egria") Amaranthus con mAs de 50 es peci es cuyo tallo contien e n algunos componentes "grano" , y de l sus género hojas y químicos-nutritivos. De 2 tal forma que nutritivas las semillas de se puede a¡naranto aprovechar dentro de por sus propiedades los más imp ortantes alimentos alternativos del pa!s. (11,15). Anti gu amente este cultivo tuvo una gran importancia en la econom!a de los pueblos ind!genas, sin embargo, su exp l ot a - ción empezó a declinar en forma ac elerada a partir del s iglo XVII y en la actualidad se aprovecha poco; a pesar de qu e in cluso en Tlajomulco de Zu ñiga, Jalisco se desarrolla un a especie de amaranto ( Amaranthus hypochondriacus) (11 ,15, 16 ) . La semil la de Amaranto, contiene en promedio 14 . 7% de protefna , 3 .1 % de grasa y 60.7% de carbohidratos, y son ricas en minerales 510 mg ., calcio, 397 mg., f ósforo, 11 mg ., de hierro tienen además pequeñas prop orciones de tiamina, riboflamina, niacina y vitamina C. (11 ,15 . 18). El género Amaranthus es un grupo de dificil taxonóm ia, ha existido eno rme confusión en la no mencla tura y clasif i c ac ión de estas p 1 antas de b i do a su gran se me j a n za y a mp 1 i a d i s tri'b u c i ón geog ráfica 1os nombres que d i f e rentes autores le han dado a estas plantas son muy variados , sin embargo, después de varios estudios se ha llegado a la conclusión de que las es pecies de sem i lla comestible se reducen a: Amaranthus hypochon driacus, A. c aud atus y A. cruentus {2, 11 , 15). 3 Es importante el aprovechamiento de las semillas de Amaranthus hy pochondriacus; ya que es la especie que crece en Tlajomulco de Zuñi ga, Jalisco y presenta las siguientes características; es una planta herbácea anual altura, tallo rami f icado desde la de 1.5 a 2 mts . , de base y marcado con estrías longitudi nales, hojas largamente pesioladas y ovadas que miden aproxi mad amente 15 cm . , de largo y 10 cm., de ancho, inflores- cencias panículas terminales o axi lares . ( 2,11,15). El fruto es una cápsula pequeña que se abre transversalmente y contiene una sóla ligeramente y aplanada semilla del tamaño blanca, de un lisa y brillante, grano de mostaza. ( 2' 11'15). El Amara nt o es una planta originaria de México muy utilizada por l os indí genas de la época precortesiana, florece en e l mes de agosto y septiembre; el la planta rendimiento en volumen es cas i igual al de una de ma!z. La cosecha se hace a fines de octub r e o princ i pios de noviembre. (2, 11 ,15 ) . En lo que se refiere a su industrialización; se puede utilizar el tallo como for ra je para el consumo animal; de hojas se puede preparar sopas, estofados, las productos instantá- neos y concent rad os protéicos; la semilla tiene mayor aplicació n ; e n co nf it ería hojuelas) . (ya sea La harina es útil reventada, en la tostada o entera y en elaboración de distintos 4 producto s como tortillas, pan, ga lletas, pa s tas, polvorones y diversas golosinas . (11 ,15,16 ) . La interés composició n de lo s quimica investigador es de en Amaranto áreas conducido a un gran núme ro de c i ent!ficos ha de despertado alimentación , y tecnólogos a el a la búsqueda de posi bles opciones de aplicación, de tal mane ra que lle g ue a conve rtirse en un alimen to tan común como los cerea- les. (11,15 ,16 ) . Por todo lo anteri orme nte seña lado y por la importa nci a que reviste, se real izó un estudio quimico para determinar la digestibilidad "IN VIT RO" de las semillas de amaranto (Amaran thus hypochondriacus); asi como e l análisis de del contenido aminoacidico, ción humana y animal . la comp osició n para incorporar l as a la alimenta - 5 PLANTEAMIEN TO DEL PR OBLEMA El cultivo del amaranto, la Repúb l ica Mexicana; y se se produce en pocos estados de rest r inge casi exc l us iv ame nte a los esta dos de Tlaxcala, Morelos y El el estado de Ja l isco, Tulyehualco . solamente se desarro ll a e n pe- qu eñas c anti dad es en Tl ajomu l co de Zuñiga . El amara nto con sti tuye una im por tante a l ternativ a a limen ticia, ya que se reporta que sus semillas presentan caract erf s ticas proté i cas co nsid erables; también se encuentra n hi dratos de carbo no , grasas, vitamina s y minerales. En la actualidad por las condiciones económicas de Méxi co en l as que se requi er e mayor compet enc i a agroali men t aria, con ve niente fome nta r la producción del amaranto , ap r ovec han do s u adap t ac i ón a difere nt es co ndi c i ones climcHicas de l de ésta man era, in co rp o r arlo en cantidades para la alimentació n humana y a nimal . es paf s y agroind us tr i ales 6 J Una de u s T l F l e Ae 1 o N las caracteristicas el Amaranto , es la más im portantes cantidad protéica de sus que semillas, pres e nta ya c¡ue osc ila de 14 a un 17%, aunque es i mpo rt ante señalar que más q ue la cantidad de proteina es su balance de aminoácidos . Y uno de los problemas más de fu e ntes de se r ios en el pr oteina pai s consi ste en vegetal apr op iadas l a obte nció n para cubrir las g raves deficiencias que se presen t an en una po bla c i ón que cad a vez se inc re menta más, búsqueda de nuevas por f uentes lo cual re sulta i mprescindible de buena protei nas de la calidatl en donde se considere la digestibilidad, l os aminoác idos esenciales, y sus acei tes generadores de energia, man era se puedan de la diet a del cubrir los para que de esta requer imie ntos protéico - cal6r i cos mex i cano y los subp r oductos que se obtengan para el emp leo e n las dietas aliment ici as de los animales . BIBUOTECA rnnuL ---~---- 7 H I P OT E S I S La digestibilidad "In Vitro" y los semillas de amaranto en comparación con el aminogramas mafz tienen un por ce ntaj e aceptable . Por lo tanto, las amaranto s on re com e nd ables par a l a alimentación. y el de las tri go, sem i! las de 8 O B J E T I V O S Análisis qu!micos de las semillas de amaranto, en com pa - ración con los cereales, como el ma!z y el trigo . OBJETIVOS PARTICULARES 1.- Digestibilidad "In Vitro" .- Se calculará el porcent a je de di gestibi lidad de las semill a s de amaranto, en relación al ma!z y trigo. 2. - Cromatograf!a de l!quid os de alta r esolución para el análisis de aminoácidos, para la cual se estudiaran las ca- racter!sticas aminoácidas de l as semillas de amaranto respecto del maiz y trigo . 9 MATERIAL Y HE TODOS Para re alizar et semillas de pre sente estudio qufmico, Amaranto; nat ivas de Tajomulco se utilizaron de Zuñiga, asf mismo semilla de mafz y tr igo; las cuales se pulverizaron con un molino e léctrico de Ja marca "Pulvex" con un espesor de criba de . 75 mm . Se obtuv o harina en los la boratorios y se efectuaron de l Asis t encia en Te cnologfa CIATEJ y tas sigui e ntes ( Centro de prue bas; Invest igación Diseño del Estado de Jalisco) IMCP (In st ituto de Mader a Celulosa y Papel) de y y el ta Uni ve rs i d ad de Guadala j ara . 1. - ANALI S I S PROXIMAL. En base a las técnicas descritas por la A.O.A.C.( Lo s métodos oficiales de la Aso ciación Ame ricana de Qufmica AnA l i tica). 2.- DIGESTIBI LIDAD IN VITRO. De acuerdo al método Saunders, se emplearon 250 mg., de muestra molida y desengrasada para cada una de las 5 muestras de las semi! la s en est udio, 0,1 N 15 ml., poste rior mente se le agrega con 1.5 mg., de pépsina a cada muestra, HC L es t as 1o que se encuentran en tubo de ensay e , se co l ocan en un agita - dor durante 3 horas a una temperat ura de 37ºC, después de neutral izó con NaOH 0 . 5 y se les vier te pancreatina 4 mg . , en 7 . 5 mi , de Buffer de f osfa to 0 . 02 M y a un P. H. de 8. Se agitan las muestras durante 24 hrs . , a 372c, se centrifugan los Minuto) . tubos La 5 min ut os parte sóli da a se 20, 0 00 lav a y R.P .M. se (Revolucio nes de termina la por proteína indigestibl e en pepsina y pancreatina y se resta de la prot eí na c ruda t o tal par a conseguir la proteína digestible. (7) . Los resulta dos se confrontar on entre interp reta ción est adística mediante un un por nivel de P <::::. tratamie nto , 0 . 05%. después Tres se sí a través de una anAlisis tratamientos con ana liz aron las de 5 varianza a repeticiones medias de trata- mi e nt o . (20). 3.- CROMATOGRAF IA LIQUIDA DE ALTA RESOLUCION. Se determinaron lo s ami noAci dos de amaranto, maíz y trigo con el apoyo de la té c ni ca cromatogrAf ica " H P L C" (High Pe r forma nc e Liquid Cr omatog r aphy) . 11 INSTRU MENTAC IO N. Se usó un cromatógrafo de equ i pad os con dos bombas liquida s de reci procant es la de marca WATERS; flujo vari able mode 1o 6000 A, inyector de vo 1umen vari abl e u 6 K, un det ector de fluor escencia modelo 42 0, un programado r de gr adie ntes mod e lo 66 0 , un procesador de datos automático, modelo 730 y un con tro l ador automático de temperatur~ para columna s modelo I 1 !. SUBSTA NCI AS Y RE ACTI VOS Los disolventes emplead os fueron todo s grad o Croma tograffa HPLC marca Mer k , el agua fu e pre parada en el labo r at orio por desminerización con resinas de intercambio iónico Amberl i te, purif i ca ción con columnas de carbón y destilación en equipo de vidrio . (1,5,10,19 , 21) . Todo s los disolventes usados, asf como las mu es tras fueron fi l tradas por medio de me mb ranas de 0 . 22 micrometros de po r o , ti po GVWP milli por e, previamente a su introducción al sistema cromatog ráf ico . PR E PAR~CION Las DE LAS MUESTRAS hidról i sis de los materiales se obtuviero n con 100 12 mg . , de muestra r espectivamente con nitr óge no (y a con vacio con sólido, la muestra acetona, se se purga el la mu estra) congelada sella E'I en tubo o ampolleta se le conecta a l a baño de cuellc del línea de dióxido de carbono tubo con soplete de oxígeno, gas nat ur al, ma nteniendo la presión reducida . (1 , 5,10, 19 , 21) . La hidróli si s se practicó con 5 mi ., de He! 6N , en presencia de Fenol (4 0 a 50 ml /1 0 ml de Hcl hrs ., en tubos de procede a romp er vidrio el tubo después del de 6 N) a 105ºC durante 24 ti em po de transferir co nten ido a u n ma traz de rota vapo cromatográfico, se evapora casi de hidrólisis se cuantitativamente el 10 0 mi . , con agua grado a sequedad y a 60ºC, se re h i d rata dos veces co n 5 ml., a pre sión de agua, reducid a se trans - fi e re el resid uo con met an o!. Se coloca agua 7 .3 mi . , a un matraz aforado de se centrifuga , se f iltra en una membrana millipore el te y se usa (1,5,10,19,21). direc t amente en la recolección de 100 mi . , sobran - derivación. - -------13 R E S Ul T A D O S Los resultados que se consigu i eron en e l estudio qui mico comparativo de las semillas de amaranto, maf z y trigo, en ! o- que respecta a las variables de análisis bromato l ógico, dige~ tab il idad y am onoácido s fueron: ANALISIS BROMATOLOGICO. El amarant o oresentó un porcenta je mayor de proteinas, grasas, fibra cruda, que las semi lla s de ma í z y trigo . (C uadr o No. 1) . DIGESTIBILIDAD IN VITRO . Las semillas del maiz son más di gestib les que el t rigo y el amaranto. (Cuadro No. 2, GrHico No . 1). AMI NOAC 1 DOS. En lo que respecta a los aminoácidos 2senciales , mateon in a, fenilalanina, isoleusina, lisina y tre onina el mamaranto se en cuentra a un mayor nivel que l as semillas de mafz y trigo. (Cuadro No . 3 . Gráf i co No . 2 . ) ~------ , ,¡ CUA DR O No . 1 ANALISIS BROMATOLOGI CO PO RCE NlUA L EN UA SE SEC A - - - ---- --PR OTE 1NA CRUOA CEREAL AM ARANTO 15 MA I Z 1o GRA SA G rn 1GO ma y or 2 13 Se p ued e c ons t atar p o r c e n taj e Tr i go y Ma l z . ,_ de rp1 e 1. 7 ·--- Pr ote ! na s , --- -· 1. B se mi l l as Grasa 80 . 3 ------ - 3.5 las 7 1. B7 -- ---- - --- --- 3 - -- --· 3 - 13 -----' - ·- 5 E . l. . N. ------ - ,, - - - --- ---- ·-- CENI ZA S l 13RA ClltJIJA í y de Fi br a 7') . 7 am a ra nt o en t.i e 11 e 11 r e l ac ió n ni - - - ----------- --;---~-------------- 15 CUADRO No. 2 DIGESTIBILIDAD IN VITRO DE LA PROTEINA CRUDA DE LAS SE MILLA S DE AMARANTO, MAIZ Y TRI GO TRATAMIENTOS REPETICIONES I I III IV MEDIAS : V % AMARANTO 77C 77C 78C 82C 85 C 79 . SC MAIZ 90a 95a 94a 96a 97a 94 . 4a TRIGO 88b 90b 9 1b 93b 89b 90.2b Se reali zó una ANVA a un nive l de P. < 0.05% . Litera l es diferentes, a, b, y c, son estadísticamente incluso en relación a las medias de tratamien to . sign ifi ca ti vas 16 GRJ\F 1CA No. 1 12 (; PORCENTAJE DE D!GESTIB!LIOAO IN VITR O DE LA PROTEINA CRUDA ·100 - 9 4.·i 80 80.2 / 00 - 20 - Se nota Que el porcenta j e de digestibilidad en el ma i z es superior a l trigo y al .Ama ran to . En base a las l itera l es d ife - re ntes estadisticamente sign i ficativas de las medias de tratamiento a un ni ve l de P .<_ 0 . 05%. - -~-- ---- 17 CUADRO No . 3 AMINOGRAMAS DE LAS SE MI LL AS DE AMARANTO , MAI Z Y TRIGO EN GR/ 100 GRS , DE MAT ERIA BA SE SECA. AM1NOAC ID OS AMARAN TO MAIZ TRIGO ASP 1. 39 2.0 1. o CLU 2. 77 3.0 2.0 SER 1. 12 0.99 0 . 87 HIS 0.57 0 . 85 0 . 70 GLI 1. 28 0 . 94 1. o TRE 1. 08 0.87 0.75 ARG 1. 12 1. o 2. 0 ALA 0. 65 0 . 83 o. 72 TIR o. 61 0.50 0 . 43 MET 0.50 0.40 o. 15 VAL 0 . 76 0 . 80 0.80 FEN 0 . 71 0 . 32 o. 71 I LE 0 . 70 0 . 65 0 . 68 LEU 1. 05 2. 0 1. 90 LIS 1. 16 0 . 80 0.90 Relación de los am i no ~ c i dos no esenciales y esenciales de las se mil las de Amara nt o, Mai z y Trigo . 18 GRAFICA No . 2 AMINOACIDOS ESENCIALES DE LAS SEMILLAS DE 2.5 AMARANTO , MAI Z Y TRIGO 2.0 1.5 1.0 0.5 TRE LIS L EU lill) AMARANTO Contenido en aminoácidos grs ., de mat eria (base \AL FEN D ¡,_.1AIZ de la s seca) . Se ILE ~TRIGO semillas puede en contemplar grs. / 100 que el Amaranto es super ior en cuanto a lo s aminoácidos esenciales, Lisina, Tr oni na, Fe nil a l a nina, lación al maíz y tr igo . Is ole uc in a y Metionina, e n re - - - - -----ir--------------- 19 D1 S C US I O N De los re su l tado s que se obt J vie ro n; el an~lisis bromato - lógico muestra que el Amaranto se encuentra por e nc i ma semi ll as de mai z y trigo . cruda, grasa fibra; y En lo que según los se refiere r epo rtes a la de las proteina registrados por di - ferentes auto r es . ( 11 ,15,16). Es p robabl e que las semil las de amarant o c r udas c o n tenga n g r an cantidad de algunos factores sapo n inas y tanin os entre otros, nu ción de la dige stib ilidad el amaranto tostado en base a los y aumenta es tud ios el antinutricio n ales ; est os adem~s influye n e n una se ha porcentaje de otras se a lc anzaron como comprobado de la s dismi que en digestibi 1 idad; investigaciones re al izadas . ( 12 , 22 ) . Los res u ltados q ue en los aminogramas no difie r en a los rep ortes por l os organismos, F.A . 0 . / W.H .0 . /0 .N.U. y algu n os a ut ore s. (12 ,17,22 ) . 20 c o Nc L u s 1 o N E s 1.- La s semillas de amarant o en s u compo s i ción química son superiores en cuanto a Proteína Cru d a, Grasa y Fibra Cruda respecto a los cereales maíz y tri go . 2.- Es inferior el po r centaje de digestibilidad in vitro del Amaranto en relación al maíz y trigo . 3 .- El c o ntenid o de aminoácid o s esen cial e s, Lisina, Treonina, ·' · ··1 a y 1·1et1on ina de l llmar•n • · < 0 11hir- a arrib a de los cereales maíz y trigo . 4.- Se sugiere efectua r otros estudios en deren semillas crudas y cocidas, en los que se consi - lo que se refiere a la digestibilidad in v itro y a otras técnicas de digesti b i 1 i dad. Bt8lf0TfCA CENTUl 21 B 1 B L 1 O GR A F 1 A 1. - Abb o t f!a, 2.- R. S . Andrews Pags . I ntro duc ción a la C r om at o g r~ (1983 ) , 1-25, 61 - 72, 116 - 118 . Edit. Ale j andre l. G. ;Gómez L . F. Alhambra. ( J 986) . 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