Procesos biológicos para la mejora del valor nutritivo de leguminosas temporales para la alimentación de especies monogástricas. M. F. Díaz, L. Savón, M. Martínez, V. Torres , G. Coto, Y. Aguilera, V. Benítez, T. Jiménez M. Á. Martín-Cabrejas. Instituto de Ciencia Animal. La Habana. Cuba Universidad Autónoma de Madrid, España Composición bromatológica: LEGUMBRES HUMEDAD (4-8 g/100g) CENIZAS (3-5 g/100g) GRASA (1-4 g/100g) PROTEÍNAS (17-22 g/100g) CARBOHIDRATOS (71-75 g/100g) Composición bromatológica: COMPUESTOS BIOACTIVOS (no nutrientes) actividades biológicas de gran interés para producción animal y humana (Fibra alimentaria, compuestos fenólicos, …) COMPUESTOS BIOACTIVOS (no nutrientes): FIBRA ALIMENTARIA Mezcla compleja de carbohidratos + componentes no-carbohidratos Fibra Insoluble Celulosa Hemicelulosa Lignina Fibra Soluble Hemicelulosa Sustancias Pécticas Gomas y Mucílagos Influencia en funcionamiento de intestino grueso Influencia en absorción de glucosa y grasa Imprescindible conocer el contenido y composición de la fibra alimentaria en los nuevos productos que salgan al mercado; Identificación de sus mecanismos de acción en el tracto gastrointestinal, y de sus repercusiones fisiológicas. COMPUESTOS BIOACTIVOS (no nutrientes): COMPUESTOS FENÓLICOS R Metabolitos secundarios con actividades biológicas para producción animal y humana Familia Compuestos No Flavonoideos Benzoicos, Cinámicos , Propanoicos, … Flavonoideos Flavonoles, Flavonas, Isoflavonas, … Polimerizados Taninos hidrolizables y condensados, … Cualidades Organolépticas Propiedades Farmacológicas Flavonoideos Valor Nutricional ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE (previenen o retrasan la oxidación) riesgo de desarrollar ciertas enfermedades tales como cáncer pancreático, cáncer de seno y de colon, enfermedades coronarias e inflamaciones Las isoflavonas son fitoestrógenos Cualquier factor que influya en la concentración de estos constituyentes influirá LEGUMINOSAS en la CALIDAD NUTRICIONAL de PROTEÍNA S COMPUESTOS LIPÍDICOS COMPUESTOS BIOACTIVOS VITAMINAS Y MINERALES Limitaciones del uso de las leguminosas en la alimentación de monogástricos. Ø Considerable variabilidad en contenido de nutrientes de los cultivares de la misma especie de leguminosa. Ø Los niveles de FANs en algunos cultivares es tan alto que puede reducir su valor nutritivo. Ø La mayoría de las leguminosas presentan varios FANs procedentes de grupos diferentes, lo que dificulta su destoxificación y el establecimiento de un orden jerárquico de potencialidad en estas sustancias. Ø Procesamiento eficaz para la eliminación de los FANs. Ø La reducción en el nivel de un FAN específico difiere entre varias especies de leguminosas. Factores antinutricionales Compuestos naturales, principalmente productos del metabolismo secundario de las plantas, capaces de producir efectos deletéreos en el animal. Ingestión FACTORES ANTINUTRICIONAL ES Fibra Soluble RESPUESTAS FISIOLÓGICAS ADVERSAS en ser vivo que las consume Interferencias en la biodisponibilidad de nutrientes Deterioro Tisular de órganos ¿DAÑO POTENCIAL? Ensayos clínicos (tiempos prolongados) Animales de laboratorio Animales de granja FACTORES ANTINUTRICIONALES • Inhibidores de proteasas (tripsina y TERMOLÁBILES quimotripsina) Resistencia a enfermedades e insectos • Lectinas Resistencia al stress medioambiental • Glicósidos cianogenéticos • a-Galactósidos Fuente energética en situaciones de frío y sequía TERMOESTABLES • Fitatos • Taninos condensados Fuente de P y cationes Resistencia al stress medioambiental • Saponinas y alcaloides Efecto no nutritivo Papel en la naturaleza INHIBIDORES ENZIMÁTICOS I. Proteasas I. a-Amilasa • Inhibición de la acción enzimática Tripsina Quimotripsina a-amilasa Saliva Humana Pancreática Porcina Porcina Inhibidor de Bowman-Birk LECTINAS Unión a restos de azúcares de glicoproteínas Azúcar + Lectina Capacidad absorción nutrientes • • Depresión del crecimiento a- GALACTÓSIDOS Especies Monogástricas Rafinosa a-galactosidasaEstaquiosa (enlaces a-1,6) Verbascosa Colon Fermentación anaeróbica (H2, CO2 y CH4) Ciceritol ÁCIDO FÍTICO IP6 Procesamiento Agente Quelante IP3 IP5 IP4 Factores antinutritivos de leguminosas y su efecto fisiológico Componentes Efecto Fisiológico a-Galactósidos Inhibidores enzimáticos de tripsina Flatulencia de quimotripsina de a-amilasa Inhibición de tripsina, hipertrofia pancreática, pérdida de cistina Inhibición de quimotripsina Inhibición de a-amilasa, dificultad utilización de carbohidratos Lectinas Aglutinación de eritrocitos, retraso de crecimiento, actividad mitogénica, formación de complejos con carbohidratos Fitatos Taninos condensados Baja disponibilidad mineral Reducción digestibilidad proteica, inhibición enzimas, formación de complejos con minerales y vitaminas Glucósidos cianogénicos Producción de cianhídrico Saponinas Hemolisis Fuente: Liener (1989) PROCESAMIENTO CONSUMO CRUDO REMOJO COCCIÓN CRUDO REMOJO AUTOCLAVE CRUDO CRUDO Tradicional EXTRUSIÓN REMOJO COCCIÓN DESHIDRATACIÓN Digestibilidad almidón y proteína, aroma y textura ALMIDÓN Amilosa Amilopectina • Componente mayoritario • Responsable Textura, Propiedades sensoriales • Almidón Disponible y Resistente Hélice de Amilosa GELATINIZACIÓN TRATAMIENTO TÉRMICO (+ digestible) FIBRA ALIMENTARIA Mezcla compleja de carbohidratos + componentes no-carbohidratos Fibra Insoluble Celulosa Hemicelulosa Lignina Fibra Soluble Hemicelulosa Sustancias Pécticas Gomas y Mucílagos Influencia en funcionamiento de intestino grueso TRATAMIENTO TÉRMICO Influencia en absorción de glucosa y grasa Ruptura membrana celular • • Modificación polisacáridos pared celular PROTEÍNAS Valor Biológico • Aminoácidos azufrados Digestibilidad Solubilidad • Interacciones: antinutrientes, • + Solubles en medios compuestos fenólicos, minerales, acuosos básicos • Dependiente de carbohidratos procesamientos térmicos Digestibilidad proteína y almidón, aroma y textura FAN Posibilidad de pérdida de nutrientes Energía PROCESOS BIOTECNOLÓGICOS CRUDO Legumbres GERMINACIÓN Energía CRUDO CRUDO FERMENTACIÓN Valor Nutricional ADICIÓN ENZIMAS NUEVOS PRODUCTOS ALIMENTACIÓN ANIMAL Y HUMANA FERMENTACIÓN Proceso ECONÓMICO y SENCILLO Acción microorganismos y/o enzimas • Natural • Microorganismos exógenos (BAL, Aspergillus orizae, ….) MODIFICACIONES Aminoácidos libres y péptidos BIOQUÍMICAS NUTRICIONALES SENSORIALES Carbohidratos solubles Compuestos Bioactivos Factores Antinutricionales Propiedades Sensoriales (Aroma, sabor , ...) GERMINACIÓN Proceso NATURAL ALIMENTO SALUDABLE Digestión de Almidón y Proteínas MODIFICACIONES BIOQUÍMICAS NUTRICIONALES SENSORIALES FUNCIONALIDAD DE LAS LEGUMINOSAS Proceso NATURAL ALIMENTO SALUDABLE MODIFICACIONES Aminoácidos libres Carbohidratos solubles • Brotes de soja • Harinas de lenteja y judía germinadas Vitaminas Compuestos Bioactivos FAN (Díaz y col., 2007; Martín-Cabrejas y col., 2008) CALIDAD Y FUNCIONALIDAD DE LAS LEGUMINOS FERMENTACIÓN Proceso ECONÓMICO y SENCILLO MODIFICACIONES BIOQUÍMICAS NUTRICIONALES SENSORIALES Aminoácidos libres y péptidos Carbohidratos solubles Compuestos Bioactivos Factores Antinutricionales Propiedades Sensoriales (Aroma, sabor , ...) Condiciones de ferminación ( t, Tª proceso, tipo de microorganismo, …) Cambios están en función de la especie de leguminosa FUNCIONALIDAD DE LAS LEGUMINOSAS Principales estudioso desarrollados en el ICA Obtención, caracterización y evaluación nutricional de germinados de leguminosas temporales como alternativa para la alimentación de especies monogástricas en la pequeña y mediana escala productiva. Se ofrecen los resultados de la optimización del procesos de germinación, composición bromatológica, perfil de aminoácidos, contenido de factores antinutricionales (FANs) y evaluación biológica en ratas y aves de los granos germinados y sin germinar. Investigaciones desarrolladas Obtención y caracterización química de germinados de leguminosas Evaluación biológica de granos germinados y sin germinar en ratas y aves. • Optimización del proceso de germinación (duración del proceso y condiciones de iluminación) • Caracterización química de los germinados. o Bromatología o Aminoácidos o Fibra alimentaria o Factores antinutricionales • Calidad proteica • Indicadores hematológicos y bioquímica sanguínea • Indicadores morfométricos y morfológicos de órganos del tracto digestivo, órganos accesorios, timo y tiroides Principales resultados Obtención y caracterización química de germinados de leguminosas. Metodología para la obtención de germinados de leguminosas Al lote de semilla a germinar se le debe tomar una muestra representativa y hacer una prueba convencional de germinación para tener seguridad de que estamos en presencia de semillas de calidad con buena capacidad germinativa y viabilidad. Los granos se limpian cuidadosamente, retirando cualquier grano no deseado y material extraño presente. Desinfección con hipoclorito de sodio al 0.07 % durante media hora y después hacer lavados consecutivos (3 a 4 veces) con agua destilada hasta alcanzar pH neutro. Remojar en agua durante 6 horas a temperatura ambiente en una proporción de 1:3. Transcurrido ese tiempo se retira el agua de remojo y los granos escurridos se dejaron en reposo durante 24 horas, excepto para la mucuna que por las características de su cubierta el período de reposo se extiende a 48 horas para facilitar el proceso germinativo. Al cabo de las 24 horas, los granos pre-germinados se pasan para bandejas plásticas a completar el proceso de germinación que se realiza en condiciones normales de laboratorio con una temperatura ambiente entre los 30 y 35 oC. Se riegan con agua tres veces al día (mañana, mediodía y tarde) para mantener las condiciones de humedad en los granos. Los germinados obtenidos se secan al sol por un período de 72 horas. Una vez secados para incorporarlos en la dieta deben ser molidos y convertidos en harina. Criterios prácticos para garantizar la composición química deseada del producto germinado en cada especie. • Vigna: Proceso biológico de 96 horas con más de 90 % de granos germinados y con un desarrollo radicular entre 4 y 7 cm. • Dólico: Proceso biológico de 96 horas con más de 80 % de granos germinados y con un desarrollo radicular entre 4 y 6 cm. • Canavalia: Proceso biológico de 96 horas con más de 95 % de granos germinados y con un desarrollo radicular entre 5 y 8 cm. • Soya: Proceso biológico de 96 horas con más de 95 % de granos germinados y con un desarrollo radicular entre 6 y 10 cm • Mucuna: Proceso biológico de 120 horas con más de 80 % de granos germinados y con un desarrollo radicular entre 4 y 6 cm. Indicadores con mayor contribución a la variabilidad durante el proceso de germinación por especies Especies Indicadores canavalia % de germinación, desarrollo radicular, FAD, LIG, Ca, Mg, % MS, Ceniza y PB Ceniza, Ca, % MS, FND, PB y PV Mucuna Dólico Soya Vigna % MS, % de germinación, desarrollo radicular, PV, PB, CEL, Ca y LIG % de germinación, desarrollo radicular, Ceniza, PV, LIG, CEL y Mg % MS, desarrollo radicular, Ceniza, FAD, LIG, Mg, PB, PV y Ca Los indicadores que más aportan a la variabilidad entre especies y variantes de germinación empleadas % MS, desarrollo radicular, FT, FI Ceniza, PB, PV y azúcares totales Efecto del procesamiento en las características morfológicas de los granos germinados Muestras Int. Ilumi Desarrollo radicular, cm Vigna unguiculata 97.70 7.05 95.74 4.43 98.02 4.90 Canavalia ensiformis 98.47 5.86 Ilu. Total 99.78 6.16 327.5 Osc. Total 100 6.09 371.0 Int. Ilumi Ilu. Total Osc. Total % Germinación Peso de los granos germinados, g 510.0 396.3 437.5 362.5 Glycine max Int. Ilumi 92.99 6.15 314.8 Ilu. Total 96.32 8.13 299.0 Osc. Total 96.06 9.80 313.2 Lablab purpureus Int. Ilumi 82.96 5.2 307.5 Ilu. Total 80.56 4.4 318.8 Osc. Total 84.33 5.8 351.3 Stizolobium niveum Int. Ilumi Ilu. Total 62.71 54.09 2.70 2.59 301.25 266.25 Osc. Total 88.61 3.46 257.50 Principales variaciones en indicadores bromatológicos con relación a los granos sin germinar. Especies PB PV FND Vigna 25% 54% 57% Dólico 13% 8% 7% Canavalia 11 % 31% 8% Mucuna 25 % 39 % 32 % Soya 16 % 8% 25 % Entre el 23 al 43 % de la proteína total se encuentra unido a la FT y aproximadamente el 90 % se encuentra asociado a la FI. Contenido de Fibra Alimentaria Soluble e Insoluble en granos crudos y germinados de leguminosas temporales g/kg MS. Muestras Fibra Insoluble Fibra Soluble Fibra Total Vigna unguiculata 9.0b 312.2a 11.9b 339.3ab 6.7a 338.8ab 17.1c 355.9b 1.00*** 8.23* Canavalia ensiformis 15.1b 332.5ab FI:FS Control Int. Ilumi Ilu. Total Osc. Total ES± 303.2a 324.4ab 332.1b 338.8b 7.42* 34.09 27.95 54.58 19.81 Control 317.4b Int. Ilumi 317.1b 9.5ab 326.5a 41.69 Ilu. Total 310.1a 29.8c 339.9b 10.43 Osc. Total 355.5c 7.0a 362.5c 55.69 ES± 1.85*** 1.8*** 3.26*** 21.41 Glycine max Control 520.6d 27.1b 547.6d 19.24 Int. Ilumi 441.9b 33.0d 473.8b 13.41 Ilu. Total 407.2a 28.9c 436.1a 14.06 Osc. Total 473.2c 22.3a 495.5c 22.55 ES± 4.93*** 0.29*** 5.20*** Lablab purpureus Control 399.0b 21.2c 420.2c 19.26 Int. Ilumi 387.4b 9.1a 396.6b 42.49 Ilu. Total 364.7a 14.3b 379.0a 25.66 Osc. Total 422.9c 38.1d 461.0d 11.14 ES± 4.33*** 1.40*** 3.57** Stizolobium niveum Control 397.6a 29.0 426.6a 15.86 Int. Ilumi 417.9b 31.4 449.3b 13.41 Ilu. Total 388.8a 28.4 417.2a 14.88 Osc. Total 415.2b 37.2 452.4b 11.23 ES± 3.91** 3.37 5.35** Contenido de Carbohidratos solubles en granos crudo y germinados de Vigna unguiculata (g/kg MS) Control Glucosa Ribosa Arabinosa Galactosa Sacarosa Maltosa Melibiosa Celibiosa Rafinosa Maninotriosa Ciceritol Estaquiosa TOTAL AZUC TOTAL GOS 0.19 a 0.18 a 2.02 a 13.86 a 0.57 a 0,47 0,18 3.97 b 0.72 a 0.37 a 32.25 Intervalos Iluminación Oscuridad iluminación Total Total 0.70 a 1.21 b 1.58 c 0.43 c 0.41 c 0.36 b 0.68 c 0.61 b 0.57 b 5.68 b c 6.21 c 4.79 b 45.43 b 48.73 b 46.91 b 9.84 b 10.63 b 10.05 b 0.48 a 0.51 a 0.57 a 8.46 b 8.89 c 9.16 c 1.95 b 1.68 b 1.81 b 1.55 54.88 73.73 78.98 77.46 36.59 2.43 2.20 3.94 ES(±) Sign 0.03*** 0.01*** 0.01*** 0.29*** 1.79*** 0.47*** 0.46*** 0.09*** 0.08*** 0.92*** abc Medias con letras distintas difieren a P<0.05 Duncan (1955)*** P<0.001 Contenido de Carbohidratos solubles en granos crudo y germinados de Glycine max (g/kg MS) Control Iluminación Intermedia Iluminación Total Oscuridad Total ES(±) Sign Glucosa 2.39 a 4.95 c 3.22 b 4.85 c 0.25*** Sacarosa 22.10 a 47.33 d 26.06 b 39.74 c 1.19*** Maltosa 1.96 a 8.82 c 5.48 b 8.49 c 0.33*** Maninotriosa 0.23 a 6.69 b 5.85 b 16.87 c 0.48*** Ribosa - 0.19 a 1.20 c 0.96 b 0.04*** Fructosa - 0.49 b 1.41 c 0.19 a 0.04*** Galactosa - 1.24 b 1.78 c 0.62 a 0.07*** Estaquiosa 27.46 - 2.07 - 0.02*** Rafinosa 6.70 d 2.68 b 2.15 a 3.72 c 0.14*** Ciceritol 0.50 a 1.02 b 1.78 d 1.25 c 0.05*** TOTAL AZUC 61.34 73.41 51.01 76.68 TOTAL GOS 34.66 3.70 6.00 4.96 abc Medias con letras distintas difieren a P<0.05 Duncan (1955)*** P<0.001 Contenido de Carbohidratos solubles en granos crudo y germinados de Canavalia ensiformis (g/kg MS) Control Iluminación Intermedia Iluminación Total Oscuridad Total ES(±) Sign Ribosa - - 0.60 - Glucosa 1.59 a 9.59 c 6.84 b 8.63 c 0.32*** Sacarosa 9.44 a 59.16 d 38.59 b 51.42 c 1.73*** Maltosa 1.24 a 3.61 b 6.84 c 3.33 b 0.25*** Melibiosa - - 1.41 - Galactosa - 2.47 b 1.91 a 2.16 a 0.07*** Maninotriosa - 30.22 c 12.02 a 17.94 b 0.75*** Estaquiosa 5.92 c - 2.24 b 1.25 a 0.04*** Rafinosa 11.83 c 0.63 a 2.50 b 0.79 a 0.12*** Ciceritol 11.14 - 1.56 - 0.10*** TOTAL AZUC 41.16 105.75 74.27 85.51 TOTAL GOS 28.90 0.63 6.06 2.03 abc Medias con letras distintas difieren a P<0.05 Duncan (1955)*** P<0.001 Contenido de ácido fítico (mg/g) en granos de leguminosas temporales sometidos a 96 horas de germinación. Especies IP 4 IP5 IP 6 IP Total Tratamientos Control Vigna Germinado unguiculata ES(±) Control Canavalia Germinado ensiformis ES(±) Control Lablab Germinado purpureus ES(±) Control Stizolobium Germinado niveum ES(±) 0.16b 0.25a 0.01*** 0.11b 0.61a 0.01*** 0.33a 0.23b 0.01*** 0.24b 0.36a 0.01*** 1.29b 1.50a 0.04** 0.97b 1.56a 0.03*** 2.17a 1.30b 0.05*** 1.87a 1.49b 0.05** 6.82a 4.96b 0.07*** 5.55a 3.52b 0.07*** 6.68 6.74 0.09 6.03a 4.86b 0.07*** ab Medias con letras distintas difieren a P<0.05 Duncan (1955)*** P<0.001 8.27a 6.76b 0.09*** 6.74a 5.68b 0.07*** 9.29a 8.27b 0.09*** 8.19a 6.72b 0.14*** Contenido de Factores Antinutricionales de naturaleza proteica en granos sin procesar y germinados de leguminosas tropicales (g /kg). Especies Vigna unguiculata Canavalia ensiformis Lablab Purpureus Stizolobium niveum Tratamientos Control Germinado ES(±) Control Germinado ES(±) Control Germinado ES(±) Control Germinado ES(±) Inhib. tripsina 0.25 0.32 0.03 0.34a 0.07b 0.01*** 0.67a 0.33b 0.01*** 0.14 0.12 0.001 Inhib. α amilasa ND ND Lectinas1 Lectinas2 ND ND ND ND ND ND - ND ND 5.11a 2.45b 0.06*** ND ND ND ND ND ND 10.20a 2.55b 0.03*** ND ND ab Medias con letras distintas difieren a P<0.05 Duncan (1955)*** P<0.001 ND No detectados - No realizado 1 Unidades de hemaglutinación o equivalente de lectina (g) /kg en granos de leguminosas con células de ratas nativas 2 Unidades de hemaglutinación o equivalente de lectina (g) /kg en granos de leguminosas con células de rata tripsinizadas Composición química de los Germinados (%) Indicadores* Vigna Canavalia Dólico Mucuna Soya Proteína bruta 34.50 36.29 30.08 35.80 45.55 Proteína verdadera 26.08 28.02 21.37 30.06 38.33 Ca 1.36 0.59 0.35 0.41 0.54 P 0.24 0.35 0.23 0.36 0.21 K 1.89 ND 2.16 ND ND Mg 0.26 0.48 0.30 0.23 0.44 Fibra insoluble (g/kg MS) 338.80 355.50 422.90 388.80 473.20 Fibra soluble (g/kg MS) 17.10 7.0 38.10 28.40 22.30 Fibra total (g/kg MS) 355.90 362.50 461.00 417.20 495.50 Total de azúcares(g/kg MS) 77.46 85.51 88.86 143.20 76.68 ND No se determinó * Se presentan valores medios de todos los indicadores por especies Efecto de la germinación en el contenido proteico de los granos de leguminosas (g/kg MS) Nitrógeno total (NT) Nitrógeno proteico (NP) Cruda 26.11 ± 1.9b 20.0 ± 2.3 b (62 % NT) Germinada 34.67 ± 1.7a 23.6 ± 2.5 a (75 % NT ) Muestras Vigna Canavalia Cruda 32.7 ± 1.4b 23.3 ± 1.7b (71 % NT ) Germinada 36.5 ± 1.7a 27.9 ± 1.9 a (76 % NT) 26.7 ± 1.5a 19.8 ± 1.2 (74 % NT ) 22.9 ± 1.7 19.7 ± 1.1 (86% NT ) Dólico Cruda Germinada b Mucuna Cruda 28.7 ± 1.0 b Germinada 35.5 ± 1.2 a 24.9 ± 1.0 (87 % NT ) 25.3 ± 0.9 (71 % NT) Medias con letras distintas difieren a P<0.05 Duncan (1955) Composición aminoacídica (g/100g de a.a.) de granos crudos y germinados de leguminosas comparados con un patrón de referencia de la FAO. Cowpea Crudo Germinado No esenciales Asx Ser Glx Pro Gly Ala Esenciales Thr Cys Val Met Ile Leu Tyr Phe His Lys Arg Canavalia Crudo Germinado Dólico Crudo Germinado Mucuna Crudo Germinado 12.8 10.2 8.7 5.5 2.4 1.4 17.3 11.9 7.5 3.1 1.2 2.5 14.1 5.1 11.2 11.2 9.0 4.2 23.1 5.8 8.7 5.3 4.7 3.9 14.2 8.2 6.3 4.9 0.6 0.4 21.6 7.6 14.1 9.0 3.6 1.3 12.9 6.0 6.0 2.2 5.6 3.3 17.3 9.7 6.6 7.0 1.2 2.1 10.2 1.6 6.8 2.3 2.8 5.8 0.6 5.0 5.2 7.2 11.7 12.5 2.4 2.3 ND 2.7 6.9 1.0 3.4 7.0 8.0 10.8 3.8 0.5 1.5 4.4 2.0 3.50 1.1 1.3 6.7 11.5 9.2 9.7 0.8 1.8 2.5 2.0 2.7 1.6 1.7 8.7 12.0 4.9 8.5 1.9 6.5 3.2 2.1 4.7 1.5 3.9 4.3 4.6 5.4 6.0 0.4 5.2 0.7 3.4 4.7 1.3 0.7 5.9 7.1 7.4 4.6 2.3 7.4 ND 6.2 7.2 7.4 10.4 4.8 7.6 6.4 1.7 1.6 5.4 0.7 4.7 6.3 2.6 8.8 5.8 8.1 10.4 Patron FAO* 2.9 2.0 1.3 2.3 4.3 4.9 2.9 2.9 4.9 Los valores son las medias de tres análisis. La desviación estándar fue menor que el 5 % de las medias. * (Dٰ Mello 1995) ND. No detectado Contenido de Factores Antinutricionales de naturaleza proteica en granos sin procesar y germinados de leguminosas tropicales (g /kg). Lectins1 Lectins2 1.6 ± 0.08a ND ND 3.4 ± 0.12b 1.5 ± 0.04a ND ND ND 3.2 ± 0.18ª 0.7 ± 0.07a 5.1± 0.06a - ND 0.7 ± 0.06b 0.4 ± 0.08a 2.5 ± 0.06b - Cruda ND 6.9 ± 0.14a 1.6 ± 0.10a ND 10.2 ±0.03 a Germinada ND 3.2 ± 0.09b 1.0 ± 0.10b ND 2.5 ±50.03 b Cruda ND 1.4 ± 0.01a 1.5 ± 0.15a ND ND Germinada ND 1.3 ± 0.10a 0.9 ± 0.08b ND ND α-Amylase Trypsin Chymotrypsin inhibitor inhibitor inhibitor Cruda ND 2.1 ± 0.13a Germinada ND Cruda Germinada Muestras Vigna Canavalia Dólico Mucuna ab Medias con letras distintas difieren a P<0.05 Duncan (1955) 1 Unidades de hemaglutinación o equivalente de lectina (g) /kg en granos de leguminosas con células de ratas nativas 2 Unidades de hemaglutinación o equivalente de lectina (g) /kg en granos de leguminosas con células de rata tripsinizadas Contenido de ácido fítico (mg/g) en granos de leguminosas temporales sometidos a 96 horas de germinación. Especies IP 4 IP5 IP 6 IP Total Tratamientos Vigna Canavalia Dólico Mucuna Control Germinado ES(±) Control Germinado ES(±) Control Germinado ES(±) Control Germinado ES(±) 0.16b 0.25a 0.01*** 0.11b 0.61a 0.01*** 0.33a 0.23b 0.01*** 0.24b 0.36a 0.01*** 1.29b 1.50a 0.04** 0.97b 1.56a 0.03*** 2.17a 1.30b 0.05*** 1.87a 1.49b 0.05** 6.82a 4.96b 0.07*** 5.55a 3.52b 0.07*** 6.68 6.74 0.09 6.03a 4.86b 0.07*** ab Medias con letras distintas difieren a P<0.05 Duncan (1955)*** P<0.001 8.27a 6.76b 0.09*** 6.74a 5.68b 0.07*** 9.29a 8.27b 0.09*** 8.19a 6.72b 0.14*** Contenido de fenoles, catequinas, proantocianidinas y actividad antioxidante en granos de leguminosas crudos y germinados. Muestras Fenoles totals Total Total Catequinas (mg g-1) Proantocianidinas (mg g-1) PC/CAT FRAP (µmol Trolox/gMS) DPPH (µmol Trolox/g MS) -1 (mg g ) Vigna Cruda Germinada 3.7 ± 0.03 0.7 ± 0.02ª 0.2 ± 0.01a 0.20 3.3 ± 0.11 0.5 ± 0.02 b 0.1 ± 0.01 b 0.27 9.8 ± 0.37b 4.8 ± 0.04b 2.3 ± 0.05b 0.02 ± 0.01b 0.02 ± 0.01b 1.17 1.8 ± 0.23b 1.4 ± 0.08b a a a 16.9 ± 0.70a 8.6 ± 0.20a Canavalia Cruda Germinada 3.6 ± 0.02 0.04 ± 0.01 0.07 ± 0.01 1.76 2.2 ± 0.03a 1.6 ± 0.05a 0.72 ± 0.02b 0.2 ± 0.02 0.04 ± 0.01b 0.19 3.1 ± 0.43b 1.8 ±0.07b 1.7 ± 0.03 0.2 ± 0.01 0.1 ± 0.01ª 0.54 5.0 ± 0.38a 2.5 ± 0.05a 37.4 ± 0.42b 0.1 ± 0.02b 0.03 ± 0.01b 0.21 55.3 ± 2.43b 8.7 ± 0.08 a 0.2 ± 0.03ª 0.07 ± 0.01ª 0.38 59.6 ± 0.45a 8.6 ± 0.09 Dólico Cruda Germinada a Mucuna Cruda Germinada 46.3 ± 0.12 Mean values of each column followed by different superscript letter significantly differ when subjected to Duncan’s multiple range test (p<0.05) PC/ CAT: Total Proanthocyanidins / Total Catechins Evaluación biológica de granos germinados y sin germinar utilizando la rata como modelo experimental. Indicadores biológicos de calidad proteica Tratamientos Indicadores Valor biológico, % Digestibilidad verdadera % N ret/N consumido Caseína Vigna sin Vigna Dólico (control) germinar germinada germinado 81.60a 92.70a 0.65a 62.10b 77.03b 0.47b 64.00b 79.62b 0.52b 51.00c 63.00c 0.30c abc Medias con letras distintas difieren a P<0.05 Duncan (1955)*** P<0.001 EE ± Sig. 2.71*** 2.13*** 0.04*** Análisis diferencial de leucocitos en ratas en crecimiento que recibieron las dietas experimentales. Valores normales1 Min Max Tratamientos Indicadores Caseína Control 1 Vigna Vigna sin germ. geminada Dolico germinado Leucocitos, x103µL Neutrófilos, % 6.7 6.0 4.9 3.1 2.93 13.14 18.1 9.3 12 29.7 2.49 15.43 Linfocitos, % 81.8 91 88 70.7 82.04 97.76 Monocitos,% 0 0 0 0 Eosinófilos,% 0 0 0 0 0 0 0 0 Valores normales según IFRAC (1986) Indicadores bioquímicos en suero de ratas que recibieron las dietas experimentales. Valores Normales1 Min Max Tratamientos Indicadores Caseína Control Vigna Vigna s. germinar germinada Dólico germinado EE ± sig Proteínas totales, gdL-1 Albúmina, gdL-1 Globulinas, gdL-1 A/G 6.79c 5.45b 5.32b 3.43a 3.70c 3.10b 2.97b 2.35a 0.10*** 2.36 4.75 3.09c 2.35b 2.34b 1.08a 0.12*** 2.62 3.36 1.28a 1.34a 1.27a 2.41b 0.16** 1.00 Urea, mgdL-1 48.18b 19.38a 24.6a 57.36b 0.27*** 4.98 6.60*** 33.83 8.11 67.55 abc medias con letras distintas difieren a P< 0.05 Duncan (1955)**P< 0.01 ***P< 0.001 1 Tomado de IFRC (1986) A/G: Relación albúmina/ globulina Indicadores bioquímicos en suero de ratas que recibieron las dietas experimentales Indicadores Tratamientos Caseína 62.62a TGP, uL-1 Creatinina, mgdL-1 Colesterol, mgdL-1 0.83 179. 6 Vigna Control Vigna s. germinar EE ± sig Valores Normales1 Min Max 14.20 Dólicho germinado 99.33b 92.83b 139.66c ± 15.89 12.97** 0.82 0.52 0.65 ±0.15 0.02 145.4 22.8 151.0 145.4 0.32 33.56 abc Medias con letras distintas difieren a P<0.05 Duncan (1955)** P<0.01 TGP: transaminasa glutámico pirúvica 1Tomado de IFRC (1986). 76.46 0.81 108.44 Peso de órganos accesorios y riñón izquierdo, bazo, timo y tiroides en relación con el peso corporal (%) de ratas en crecimiento que recibieron los tratamientos experimentales Indicadores g/g peso corporal x100 EE ± sig Tratamientos Caseína Vigna Vigna Control s. germinar germinada . Dólico Dólico s. germinar germinado 0.24c 0.24c 0.22c 0.10a 0.15b 0.01*** Riñón izqui. 1.99b 1.31a 1.64ab 1.69ab 1.72ab 0.13* Hígado 5.04b 3.97a 4.33a 4.39a 3.97a 0.22 Páncreas 0.46 0.57 0.45 0.62 0.61 0.05 Tiroides 0.19 0.17 0.21 0.20 0.16 0.03 Timo 0.17 0.36 0.27 0.06 0.25 0.08 Bazo abc medias con letras distintas difieren a P< 0.05 (Duncan 1995) Signos y lesiones macroscópicas de la necropsia de ratas que consumieron las dietas experimentales. Réplicas 1 2 3 Signos y Lesiones Moribundo Muerto Moribundo Signos de deshidratación y hemoconcentración Congestión severa en órganos Enteritis catarral Muerto Moribundo con signos de deshidratación y hemoconcentración Marcha envarada Congestión severa de órganos Enteritis catarral Muerto X animales Tratamientos Dólico sin germinar Dólico germinado x xx - x xx x - x xx x - xx x x - x x - - no hay animales afectados Efecto de las harinas de granos de vigna y dólicho en la longitud (mm) de las vellosidades de las diferentes secciones del intestino delgado. Tratamientos Secciones del intestino Caseína Control Vigna s. germinar Vigna germinada Duodeno 321.53a ± 12.77 393.28b ± 11.47 402.53b ± 9.15 Yeyuno 227.98b ± 6.67 220.54b ± 4.89 216.69b ± 5.62 Ileon 182.59b ± 4.81 200.42b ± 4.75 208.39 c± 6.63 Dólico s. germinar 173.46a ±19.06 - Dólico germinado 386.52b ± 8.31 218.66b ± 5.63 170.76a ± 4.23 abc medias con letras distintas difieren a P< 0.05 (Duncan 1995) Composición química del grano de vigna cruda y germinada a intervalos de iluminación. Indicador (%) Granos de vigna cruda Granos de vigna germinada E.E ± MS 96.06 97.88 0.34** PB 26.11 34.67 0.19*** cenizas 5.09 6.38 0.32* MO 94.91 93.62 0.32* FDN 52.60 52.72 0.26 Valores dentro de la misma fila difieren significativamente (P< 0.05) (Duncan 1955). * P<0.05, ** P<0.01, *** P<0.001 Consumo de nutrientes en pollos de ceba que consumen harina de granos de vigna cruda y germinada en la ración. a,b Control Granos de vigna cruda Granos de vigna germinada E.E ± Total 140.35 157.88 150.33 5.84 MS 122.84 109.32 110.68 4.37 N 4.04a 3.33b 4.32a 0.15*** Consumo (g/día) Letras diferentes dentro de la misma fila difieren significativamente (P< 0.05) (Duncan 1955). *** P<0.001 Retención fecal aparente de nutrientes en pollos de ceba que consumen harina de granos de vigna cruda y germinada en la ración. a,b,c Granos de vigna germinada E.E ± Retención (%) Control Granos de vigna cruda MS 68.74a 56.18c 61.54b 1.57*** MO 71.21a 59.36c 64.11b 1.53*** N 56.07a 47.13b 57.71a 2.83* Letras diferentes dentro de la misma fila difieren significativamente (P< 0.05) (Duncan 1955). *** P<0.001, *P<0.05 Índices morfométricos del tracto gastrointestinal vacío de pollos de ceba que consumen harina de granos de vigna cruda y germinada en la dieta. a,b Órganos (g/kg) Control Harina de vigna cruda TGI completo Buche Proventrículo Molleja ID Ciegos Colon+recto 105.28 6.33 4.51 19.44 38.25a 4.83 2.97 110.55 5.66 4.52 19.64 40.21b 4.90 3.17 Harina de vigna germinada 108.76 7.19 5.09 20.52 38.37a 4.58 2.72 Letras diferentes dentro de la misma fila difieren significativamente (P< 0.05) EE±Sign 3.07 0.60 0.23 0.75 0.49** 0.25 0.31 (Duncan 1955). **P<0.01 kg EE±0.06 1.80 1,72 1.70 1,9 PV (kg) 1 Control Harina de vigna cruda Harina de vigna germinada Tratamientos Comportamiento del peso vivo de pollos de ceba que consumen harina de granos de vigna cruda y germinada en la dieta. Longitudes de las diferentes secciones del TGI vacío de pollos de ceba que consumen Vigna unguiculata cruda y germinada. Órganos (cm) Control Harina de vigna cruda ID Ciego derecho Ciego izquierdo Colon+recto 168.10a 19.95 178.90b 19.15 Harina de vigna germinada 165.60a 19.35 19.10 18.10 18.30 0.71 10.10 9.10 8.70 0.69 a,bLetras diferentes dentro de la misma fila difieren significativamente (P< 0.05) ***P<0.001 EE±Sign 2.36*** 0.75 (Duncan 1955). 29.77a g/kg 30 28 26 24 22 20 Hígado (g/kg) Control a,bLetras EE±0.65** 27.06b 26.60b Harina de vigna cruda Tratamientos Harina de vigna germinada diferentes dentro de la misma fila difieren significativamente (P< 0.05) (Duncan 1955). **P<0.01 Efecto de vigna cruda y germinada en el peso del hígado EE±0.13** g/kg 4 3.23a 2.67b 2.35b 3 Páncreas (g/kg) 2 1 0 Control Harina de vigna cruda Harina de vigna germinada Tratamientos a,bLetras diferentes dentro de la misma fila difieren significativamente (P< 0.05) (Duncan 1955). Efecto de vigna cruda y germinada en el peso del páncreas. **P<0.01 Composición química del grano de soya crudo y germinado a intervalos de iluminación. Indicador (%) Granos de Granos de soya soya germinado E.E ± MS 93.59 95.82 0.35* PB 42.67 46.02 0.37** cenizas 5.87 6.56 0.04*** FDN 36.40 36.37 0.28 Valores dentro de la misma fila difieren significativamente (P< 0.05) (Duncan 1955). * P<0.05, ** P<0.01, *** P<0.001 Consumo de nutrientes en pollos de ceba que consumen harina de granos crudos de soya germinada y sin germinar en la ración. Consumo (g/día) MS N Control Granos de soya Granos de soya germinados E.E ± 155.76 160.08 147.37 6.85 6.75 6.23 6.00 0.28 a,bLetras diferentes entre columnas difieren significativamente (P< 0.05) (Duncan 1955). ***P<0.001 Comportamiento del peso vivo de pollos de ceba que consumen harina de granos crudos de soya germinados y sin germinar en la dieta. a,bLetras diferentes entre columnas difieren significativamente (P< 0.05) (Duncan 1955). Llenos: EE±5.75*; vacíos: EE±2.83** *P<0.05, ** P<0.01 Pesos llenos y vacíos del TGI completo de pollos de ceba que consumen harina de soya germinada y sin germinar en la ración. a,bLetras diferentes entre columnas difieren significativamente (P< 0.05) (Duncan 1955). Llenos: EE±2.14*; vacíos: EE±1.47** *P<0.05, ** P<0.01 Pesos llenos y vacíos del intestino delgado de pollos de ceba que consumen harina de soya germinada y sin germinar en la ración. Efecto de Glycine max germinado y sin germinar en el peso de los órganos accesorios. Control Granos de soya Granos de soya germinados 25.16 26.92 24.89 1.07 3.14b 4.92a 3.62b 0.31*** Órgano (g/kg de PV) Hígado Páncreas E.E ± Composición química de granos de canavalia crudos o germinados a intervalos de iluminación Indicadores % Granos crudos Granos germinados MS 90.6 93.8 PB 28.2 36.0 FDN 31.4 31.7 2.4 3.2 Cenizas Consumo de nutrientes de pollos de ceba que consumen harina de granos de canavalia cruda o germinada Consumo g/día Control Canavalia cruda Canavalia germinada MS 135.09 ± 9.62 108.50 ± 9.06 120.89 ± 9.06 N 8.15 ± 0.46c 3.20 ± 0.40a 5.97 ± 0.44b abc medias con diferentes superíndices difieren a P˂0.001 Retención fecal aparente de nutrientes en pollo de ceba que consumen harina de granos crudos o germinados Retención (%) MS N Control Canavalia cruda Canavalia germinada 74.47 ± 2.38 72.35 ± 2.26 71.96 ± 2.26 73.15b ± 4.11 43.63a ± 4.11 66.79b ± 3.22 ab medias con letras distintas difieren a P˂ 0.001 abc medias con diferentes superíndices difieren a P˂0.001 Conclusiones • El procedimiento empleado en la germinación resultó un método efectivo y prometedor para las 5 especies leguminosas estudiadas permitiendo la obtención de nuevos productos con posibilidades de empleo en la alimentación animal y humana. • En todas las especies evaluadas con el avance del proceso de germinación se produjeron cambios importantes en los componentes bromatológicos con énfasis en la PB, PV y FDN. • La germinación en estas leguminosas produce cambios en la fracción de carbohidratos, incluyendo un incremento de la fibra alimentaria total acompañada de un decrecimiento del contenido de α-galactósidos y un correspondiente incremento de azúcares solubles totales. • Se encontró un buen balance aminoacídico para la mayoría de las variedades evaluadas. Los aminoácidos isoleucina, leucina, treonina, prolina, alanina glicina, serina, metionina y arginina son los que más aportan a la variabilidad entre especies y variantes de germinación empleadas. • La germinación logró reducir o minimizar el contenido de factores antinutricionales de naturaleza proteica e inositoles fosfatos. Conclusiones • La variación de los indicadores químicos, en dependencia de las condiciones en que se desarrolla el proceso de germinación, da la posibilidad de determinar la variante de germinación a emplear en dependencia del objetivo que se quiera tener con el producto biológico resultante, ya sea fuente proteica alternativa para la alimentación animal, alimento funcional en animales ó humano y posible materia prima para el aislado de compuestos químicos con posibles efectos terapéuticos. • La germinación provocó incrementos significativos en la composición fenólica y en la capacidad antioxidante de las leguminosas, a excepción de vigna cuyas muestras crudas presentan mayor actividad antioxidante que las germinadas. • El proceso de germinación le atribuye a las harinas de leguminosas evaluadas una calidad nutricional superior a la cruda por lo cual son más digestibles y aprovechables por los pollos de ceba. Comer semillas germinadas es comer vida Es incorporar auténtica energía vital concentrada a todas las células del cuerpo, favorecen la salud y alargan la vida. Los germinados son un regalo de la naturaleza que podemos cultivar nosotros mismos Los germinados ayudan a prevenir enfermedades o a tratarlas en el caso de que ya se hayan manifestado. Se destacan las siguientes propiedades: • Favorecen los procesos de desintoxicación, depuración y eliminación de residuos almacenados en los tejidos o en la sangre. • Fortalecen el sistema inmune. • Antioxidantes, combaten la acción de los radicales libres. • Estimulan las secreciones del páncreas. • Facilitan la digestión, activan los procesos de regeneración y desinflamación del aparato digestivo, revitalizan los mecanismos metabólicos internos. • Mejoran el funcionamiento intestinal, alivian el estreñimiento, fortalecen el intestino y la flora intestinal, contribuyen a eliminar gases y desechos. • Rebajan el índice de colesterol. • Tonifican el sistema nervioso. • Contribuyen a mantener la elasticidad de las arterias y la vitalidad del sistema glandular. • Retrasan el envejecimiento, sus componentes permiten que las células del cuerpo se mantengan jóvenes durante más tiempo. • Favorecen el metabolismo por su acción reconstituyente. • Su consumo está recomendado en casos de anemia por su riqueza en clorofila, y para personas con el estómago delicado.