Importancia del Estudio del Metabolismo Secundario en Plantas:

Importancia del Estudio del Metabolismo Secundario en Plantas:
Lucila Méndez Morán1, Julia Zañudo Hernández1, José Pedro Castruita Domínguez1,
Karen Elizabeth Meza Vázquez, Juan Florencio Gómez Leyva2
1Departamento
de Ecología, CUCBA, lmendez@cucba.udg.mx, zhj27487@cucba.udg.mx,
casdompe@hotmail.com, bio.karen.meza@gmail.com, 2 Instituto Tecnológico de
Tlajomulco, jfgleyva@hotmail.com
INTRODUCCIÓN
La mayor parte del carbono, nitrógeno y de la energía termina en moléculas comunes
en todas las células, las cuales son necesarias para su funcionamiento y el de los
organismos (Ávalos y Pérez-Urria, 2009). Esta serie de reacciones químicas que tienen
lugar en los organismos constituye el metabolismo. Las células vegetales realizan
procesos metabólicos comunes que conducen a la formación de compuestos como
azúcares simples, aminoácidos, nucleótidos, ácidos grasos, así como de polímeros
derivados de estos compuestos (polisacáridos, proteínas, ácidos nucleicos y lípidos,
entre otros), que son esenciales para la vida celular y en general para el desarrollo de la
planta. El conjunto de estos procesos forman el metabolismo primario, por lo tanto a los
compuestos derivados se les denominan metabolitos primarios. No obstante, a
diferencia de otros organismos, las plantas destinan una cantidad significativa del
carbono asimilado y de la energía, a la síntesis de una amplia variedad de moléculas
orgánicas que no parecen tener una función directa en algunos procesos como
fotosíntesis o respiración celular, a dichos compuestos se les denomina metabolitos
secundarios y presentan una distribución taxonómica restringida. Los metabolitos
secundarios derivan biosintéticamente de ciertos compuestos primarios, por lo que
ambas clases de metabolismo están interconectadas en una extensión que hace difícil
establecer una clara división entre ellas (Azcon-Bieto y Talón, 2008; Ávalos y PérezUrria, 2009) (Figura 1).
La biosíntesis de los metabolitos secundarios suele estar limitada a estadios
específicos del desarrollo de la planta, a ciertos órganos o células especializadas, así
como a periodos de estrés causados por la deficiencia de nutrientes o bien el ataque de
microorganismos (Azcon-Bieto y Talon, 1995).
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METABOLISMO
SECUNDARIO
METABOLISMO PRIMARIO
METABOLISMO
SECUNDARIO
Fotosíntesis
Glucosa
Fenilpropanoides
flavonoides
G
L
I
C
O
L
I
S
I
S
Unidades
cons tuyentes
Aminoácidos
Alcaloides
Carbohidratos
Ácidos grasos
Lípidos
Proteínas
Ace l-CoA
Ácidos Nucleicos
Terpenos
Esteroides
Ciclo del
Ácido cítrico
ADN-ARN
Figura 1. Esquema representativo de los principales productos del metabolismo
primario y secundario (Ávalos y Pérez-Urria, 2009).
Este fenómeno se debe a la formación, dependiente de fase, de una correspondiente
enzima, lo que significa que la expresión del metabolismo secundario se basa en un
proceso de diferenciación. Las proteínas formadas como resultado de procesos de
diferenciación se pueden clasificar según su función y papel biológico en la célula
productora, como proteínas del metabolismo primario o como proteínas de
especialización. De acuerdo con esta clasificación, el metabolismo secundario se puede
identificar como la biosíntesis, transformación y degradación de compuestos endógenos
a través de ciertas enzimas específicas. El hecho de que la expresión del metabolismo
secundario sea una característica de la especialización celular, indica que la formación
del compuesto secundario, en contraste con el primario, no tiene una importancia
directa para la célula productora. Sin embargo, el metabolito secundario puede tener un
significado para el organismo productor como un todo, ya que muchos metabolitos
secundarios están implicados en interacciones ecológicas, es decir, en la relación de la
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planta productora con otros organismos de su ámbito natural (Azcon-Bieto y Talon,
1995).
Los metabolitos secundarios además de no presentar una función definida en los
procesos mencionados, difieren también de los metabolitos primarios en que ciertos
grupos presentan una distribución restringida en el reino vegetal, es decir, no todos los
compuestos secundarios se encuentran en todos los grupos de plantas. Los metabolitos
secundarios por sus características se puede definir como moléculas pequeñas que se
sintetizan en bajas concentraciones y no de forma generalizada en la planta. Por otro
lado, la distinción entre ambos metabolismos es difusa en ocasiones, si tenemos en
cuenta que la biosíntesis de muchos de ellos comparten numerosos intermediarios que
derivan de las mismas rutas metabólicas. Por lo tanto, la diferenciación entre
metabolitos primarios y secundarios puede no ser del todo adecuada. Las principales
rutas de biosíntesis de productos secundarios derivan del metabolismo primario del
carbono y son: Ruta del ácido shiquimico, Ruta del ácido malónico, Ruta del ácido
mevalónico y Ruta del metileritritol fosfato (Ávalos y Pérez-Urria, 2009) (Figura 2).
Las plantas se caracterizan por ser organismos sésiles, por lo que están obligadas a
discriminar entre los diferentes retos que les plantea su entorno y responder a ellos.
Estas respuestas a su ambiente biótico y abiótico les permiten la mejor distribución de
sus recursos para crecer, reproducirse y defenderse. La enorme diversidad fitoquímica y
el largo tiempo de evolución del metabolismo secundario han resultado en interacciones
de complejidad creciente. En el caso de las interacciones entre plantas e insectos, por
ejemplo, ciertos compuestos con estructuras muy similares pueden ejercer actividades
muy disímiles, desde insecticidas hasta repelentes o incluso atrayentes. La variedad de
respuestas, resulta de una compleja coevolución, que no sólo resulta fascinante desde el
punto de vista biológico, sino que también acarrea consecuencias económicas
importantes. Cabe señalar que la interacción con organismos microbianos, herbívoros y
otras especies de plantas puede ser de carácter positivo, negativo o neutral. Depende, en
cada caso, de una serie de vinculaciones complejas, sobre la mayoría de las cuales
conocemos muy poco. Las interacciones de carácter negativo, casi siempre asociadas a
la supervivencia ante el ataque de predadores, parásitos o patógenos; conforman un
marco de competencia interespecífica (Vivanco et al., 2005).
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METABOLISMO PRIMARIO DEL CARBONO
CO2
Fotosíntesis
Piruvato 3-Fosfoglicerato
3-PGA
Eritrosa-4-P Fosfoenol piruvato
PEP
Ciclo
de los ácidos
tricarboxílicos
Ace l-CoA
AA alifá cos
Ruta del ácido Shiquímico
Ruta del ácido
Malónico
Ruta del
Me leritritol fosfato
(cloroplastos)
Ruta del ácido
Mevalónico
AA Aromá cos
COMPUESTOS
NITROGENADOS
TERPENOIDES
COMPUESTOS
FENOLICOS
METABOLISMO SECUNDARIO DEL CARBONO
Figura 2. El metabolismo primario y su relación con las rutas biosintéticas del
metabolismo secundario (Ávalos y Pérez-Urria, 2009).
Es importante destacar que los metabolitos secundarios también reciben la
denominación de productos naturales, y
tienen un valor significativo medicinal y
económico, derivado este último de su uso en la industria cosmética, alimentaria y
farmacéutica. Un gran número de estos productos naturales, que ya se usaban en la
medicina antigua como remedios para combatir enfermedades, se utilizan en la
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actualidad como medicamentos, resinas, gomas, potenciadores de sabor, aromas,
colorantes, etc. Dentro del metabolismo secundario, los principales grupos de moléculas
que destacan son: los terpenos, glucósidos, compuestos fenólicos y alcaloides (Ávalos y
Pérez-Urria, 2009).
Los terpenos, o terpenoides, constituyen el grupo más numeroso de metabolitos
secundarios (más de 40.000 moléculas diferentes). Los compuestos que forman parte de
este numeroso grupo de productos naturales pueden realizar distintas actividades
biológicas, dentro de las que destacan, las de atraer y repeler insectos, hormonas,
inhibidoras del crecimiento, fitoalexinas, como parte constituyente de moléculas
transportadoras de electrones y transportadoras de restos de azúcar a través de las
membranas, y otras. Los terpenos o isoprenoides se sintetizan a partir de isopentil
pirofosfato que se puede considerar como el isopreno activo. Los terpenos se clasifican
según el número de unidades teóricas de isopreno de que se componen como:
Monoterpenos (C10), Sesquiterpenos (C15), Diterpenos (C20), Triterpenos (C30),
Tetraterpenos (C35), y Politerpenos (C>40). Se conocen algunos terpenos acíclicos, pero
la mayoría son cíclicos, con diversas estructuras carbonadas. Un gran número de ellos
presentan funciones oxigenadas (alcoholes, epóxidos, aldehídos, cetonas, ácidos y
lactonas) y ciertos terpenos pueden poseer halógeno-, sulfuro- y nitrógeno- en su
estructura. Además, hay terpenos formando parte de ésteres, glucósidos, alcaloides y
compuestos aromáticos (Azcon-Bieto y Talon, 1995).
La ruta biosintética de los terpenos da lugar tanto a metabolitos primarios como
secundarios de gran importancia para el crecimiento y supervivencia de las plantas.
Entre los metabolitos primarios se encuentran hormonas (reguladores del crecimiento),
carotenoides, clorofilas y plastoquinonas (fotosíntesis), ubiquinonas (respiración) y
esteroles (de gran importancia en las estructura de membranas). Para ser más precisos,
el grupo de los terpenos, como antes se menciona, incluye hormonas (giberelinas,
citocininas y ácido abscísico), pigmentos carotenoides (carotenos y xantofilas), esteroles
(ergosterol, sitosterol, colesterol), derivados de los esteroles (glicósidos cardiacos), latex
y aceites esenciales (proporcionan el olor y el sabor característico de las plantas).
Aunque las citoquininas y las clorofilas no son terpenos, contienen en su estructura una
cadena lateral que es un terpeno (Ávalos y Pérez-Urria, 2009; Azcon-Bieto y Talon,
1995). Es evidente que la enorme variedad de terpenos tienen un importante valor
fisiológico y comercial.
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Muchos terpenoides son comercialmente interesantes por su uso como aromas y
fragancias en la alimentación e industria cosmética, o para la elaboración de productos
agrícolas. Otros compuestos terpenoides tienen importancia medicinal por sus
propiedades anticarcinogénicas, antiulcerosas, antimalariales, antimicrobianas, etc.
Muchas plantas (limón, menta, eucalipto o tomillo) producen mezclas de alcoholes,
aldehídos, cetonas y junto con compuestos terpenoides forman los denominados aceites
esenciales, responsables de los olores y sabores característicos de estas plantas, algunos
de los cuales actúan como repelentes de insectos o insecticidas (Ávalos y Pérez-Urria,
2009).
Los glucósidos son metabolitos vegetales de gran importancia. Su nombre hace
referencia al enlace glucosídico que se forma cuando una molécula de azúcar se
condensa con otra que contiene un grupo hidroxilo. Existen tres grupos de glucósidos de
particular interés: saponinas, glucósidos cardiacos y glucósidos cianogénicos. Una cuarta
familia, los glucosinolatos, se incluyen en este grupo debido a su estructura similar a los
glucósidos (Ávalos y Pérez-Urria, 2009).
Los alcaloides son una gran familia de más de 15,000 metabolitos secundarios que
tienen en común tres características: son solubles en agua, contienen al menos un átomo
de nitrógeno en la molécula, y exhiben actividad biológica. La mayoría son heterocíclicos
aunque algunos son compuestos nitrogenados alifáticos (no cíclicos) como por ejemplo
la mescalina o colchicina. Se encuentran en el 20% aproximadamente de las plantas
vasculares, donde la mayor parte son dicotiledóneas herbáceas. En humanos, los
alcaloides generan respuestas fisiológicas y psicológicas, la mayoría de ellas en
consecuencia de su interacción con neurotransmisores. A dosis altas, casi todos los
alcaloides son muy tóxicos. Sin embargo, a dosis bajas tienen un alto valor terapéutico
como relajantes musculares, tranquilizantes, antitusivos o analgésicos. Se sintetizan
normalmente a partir de lisina, tirosina y triptófano, aunque algunos como la nicotina y
compuestos relacionados derivan de la ornitina (Ávalos y Pérez-Urria, 2009).
Las plantas sintetizan una gran variedad de productos secundarios que reciben el
nombre de compuestos fenólicos, polifenoles o fenilpropanoides y derivan todas ellos
del fenol, un anillo aromático con un grupo hidroxilo. Existen dos rutas básicas
implicadas en la biosíntesis de compuestos fenólicos: la del ácido shiquímico y la del
ácido malónico. Entre los compuestos fenólicos se encuentran los flavonoides. Su
esqueleto contiene 15 carbonos ordenados en dos anillos aromáticos unidos por un
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puente de tres carbonos. Se clasifican en función del grado de oxidación del puente de
tres carbonos, siendo los principales las antocianinas (pigmentos), flavonas, flavonoles e
isoflavonas. Entre sus funciones se encuentra la defensa y la pigmentación (Ávalos y
Pérez-Urria, 2009).
La utilización de sustancias fenólicas se remonta a tiempos muy antiguos, cuando
algunas de ellas se aplicaron por primera vez a procesos industriales, por ejemplo los
taninos en el curtido de pieles, la elaboración de tinta y el refinado de vinos. Los
compuestos fenólicos constituyen uno de los grupos de productos naturales más
importantes y ampliamente distribuidos en el reino vegetal. Muchos de ellos son muy
significativos fisiológica y ecológicamente para las plantas que los producen (AzconBieto y Talon, 1995).
Los flavonoides, también conocidos como bioflavonoides, forman un grupo de
alrededor de 3,000 compuestos fenólicos que tienen una estructura química similar.
Estos metabolitos pueden encontrarse en todas las familias de plantas superiores y en
casi todas las especies vegetales; es decir, que los flavonoides están presentes en todas
las frutas, verduras y hierbas aromáticas. Es más, los constituyentes activos en
numerosas plantas medicinales parecen ser los flavonoides; lo cual explica tal vez
porqué las plantas que contienen estos compuestos son tan ampliamente usadas en todo
el mundo, principalmente en la medicina herbolaria tradicional. En general, se acepta
que los flavonoides tienden a mejorar la resistencia capilar e inhibir la inflamación,
atrapan radicales libres e inhiben una variedad de enzimas. De una manera más amplia,
se acepta que los compuestos fenólicos (flavonoides y no flavonoides) son capaces de
inhibir las células cancerosas a través de múltiples mecanismos. La estructura de estos
compuestos desde luego, tiene características semejantes, ya que derivan de un
precursor común, la chalcona. La síntesis de estos compuestos dentro de una ruta del
metabolismo secundario está interrelacionada en las células vegetales (Figura 2)
(Soriano, 2003).
Se sabe que los flavonoides cumplen diferentes funciones en las plantas, como
antioxidantes, protectores de las radiaciones ultravioletas y como antibióticos contra
microorganismos fitopatógenos, entre otras. En esta última función, los isoflavonoides
que actúan como antibióticos, son una parte importante del sistema de defensa en las
leguminosas, el cual se activa por la presencia de los microorganismos en los tejidos
vegetales. Los productos finales del metabolismo secundario que originan la formación
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de los isoflavonoides (faseolina, faseolidina y kievitona) son los antibióticos más
potentes y los isoflavonoides, genisteína y daidzeína son metabolitos intermediarios
dentro de la ruta de síntesis. Todos los compuestos fenólicos, incluidos isoflavonas,
flavonas y flavonoles, pueden actuar como antioxidantes debido a la capacidad donadora
de hidrógeno de su grupo fenol y en algunos casos, a su potencial quelante de metales;
esta última propiedad les permite bloquear la generación de radicales libres incluidos
cobre o hierro (Soriano, 2003).
ESTUDIO DE CASO: COMPOSICIÓN FÍSICO-QUÍMICA DE FRUTOS DEL GÉNERO
Bromelia:
Existen muchos estudios sobre metabolitos secundarios en plantas, sin embargo hay
mucho por recorrer. En particular, este trabajo se ha destacado el caso del estudio de
frutos mexicanos entre los cuales destaca el fruto denominado “cocuixtle” de Bromelia
pinguin L. y Bromelia karatas L.
En el caso del género Bromelia ubicado taxonómicamente en la familia Bromeliaceae
tiene una amplia distribución y se desarrolla bajo un extenso intervalo de condiciones
ambientales, presenta una gran variación morfo-anatómica y diferentes formas de vida
(González-Salvatierra et al., 2013). Los principales usos de las bromelias son como
fuente alimenticia que incluyen desde el fruto completo hasta una parte de la planta,
consumidas ya sea como vegetales o en bebidas preparadas (fermentadas o no)
(Hornung-Leoni, 2011).
La especie Bromelia pinguin L. (“maya” o “piña de ratón”) es una planta ampliamente
distribuida en Centroamérica y las islas del Caribe cuyo uso tradicional ha sido como
antiparasitario en las regiones rurales de nuestro país, además se han reportado otras
acciones terapéuticas para esta planta (Payrol et al., 2005). Por otro lado, Bromelia
karatas L. es conocida como cocuixtle (Xocuixtle: xocolt=agridulce, ixtle=fibra), piñuela y
guámara. Los frutos de estas dos especies tienen la forma de un pequeño plátano de
sabor agridulce y composición fibrosa con una aceptable calidad de azúcar para
diabéticos. En el caso de Bromelia pinguin L. los frutos son de color amarillo y para B.
karatas L. de color púrpura, característica que los distingue entre ellos. Los frutos son
utilizados de distintas maneras que van desde teñir, la preparación de néctar, hasta la
elaboración de ponche, agua fresca, jarabes y dulces (Casillas, 2010). Su propagación
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natural es lenta, y sólo se hace a través de la siembra de hijuelos basales. Es una especie
terrestre con alto valor comercial con gran importancia ecológica entre las plantas
perennes (González-Salvatierra et al., 2013). De la pulpa de Bromelia pinguin L. se
obtiene una preparación que ha sido tradicionalmente utilizada como antihelmíntica,
Los estudios de rendimiento conducen a la confirmación de que los frutos de B. pinguin
son una fuente muy importante de proteasas (Payrol et al., 2005) y la preparación
proteolítica obtenida de los frutos de Bromelia pingui se la ha dado el nombre de
pinguinaína. La pulpa de los frutos tiene propiedades antifúngicas, en particular hacia
basidiomicetos que se encuentran en el suelo (Looby et al., 2012). Bromelia karatas L. es
una planta con uso potencial industrial además sus frutos verdes podrían utilizarse en la
industria alimentaria. Se espera un futuro promisorio para los frutos maduros por ser
una buena fuente de metabolitos antioxidantes, esta funcionalidad biológica podría ser
comparable a la de antioxidantes universalmente reconocidos como el BHT o el ácido
ascórbico (Moyano et al, 2012). Asimismo, presenta actividad antimicrobiana y
toxicidad contra Escherichia coli (Contreras y Santos, 2012).
Actualmente el grupo de trabajo tiene como objetivo general el análisis fisicoquímico
de frutos de Bromelia karatas L. y Bromelia pinguin L., con el fin de determinar su
aplicación biotecnológica y uso frutos con base en sus características químicas.
Para este trabajo se colectaron frutos de Bromelia en el municipio de Ixtacán, Jalisco,
en este caso se separó la semilla, la pulpa y la cáscara, que se usaron para su
caracterización física y una parte fue macerada y liofilizada para el análisis químico de
frutos.
Descripción morfológica de frutos de Bromelia karatas L. y Bromelia pinguin L.:
Se llevó a cabo un registro de diez variables cuantitativas (longitud, anchura, número de
semillas por fruto, longitud y ancho de semilla, peso de semillas por fruto, peso de 100
semilla, peso de fruto, peso de pulpa, peso de cáscara, y una cualitativa (color de fruto)
en 50 frutos de cada especie. Para la medición de las variables cuantitativas se utilizó un
vernier y balanza analítica. Para la obtención de las semillas se elaboró un corte
longitudinal del fruto y las semillas se depositaron en una charola y se dejaron secar de
20 a 25 días, en 10 semillas se realizaron cortes longitudinales y se tiñeron con Lugol y
por otro lado con azul de toluidina (una gota), se observo la presencia del embrión con
un microscopio estereoscópico y se fotografiaron.
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Los análisis físicos de los frutos de las especies de Bromelia indican que en el caso de
la especie B. karatas la cáscara es de color púrpura (Figura 3A y C) (Meza-Vázquez et al.,
2013) mientras que para B. pinguin (Figura 3B y F) presenta una cáscara de color
amarillo.
Figura 3. Imagen comparativa de las características distintivas entre los frutos de
Bromelia karatas (A, C, D, E) y Bromelia pinguin(B, F, G, H), y la posición del embrión en
las semillas teñidos con azul de toloudina (D y G), y con lugol que tiñe almidón (E y H).
Las diferencias en el número de semillas y tamaño de frutos entre las dos especies es
significativamente diferente (ANOVA, p<0.05) (Figura 3C y F), por lo que se puede
determinar que existe una diferencia relacionada entre especies. La tinción con lugol de
las semillas (Figura 3E y H) permite observar claramente la posición del embrión ya que
es específica para el almidón dando un color café y no tiñe el embrión. Además, la
tinción con azul de toloudina (Figura 3D y G) también fue clara la definición y nos
permitió localizar la posición del embrión permitiendo con ello establecer diferencias
entre las especies.
Ensayo de germinación de Bromelia karatas y Bromelia pinguin en cajas de
Petri y medio MS. Para la germinación, las semillas de cada especie se desinfectaron y
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escarificaron con etanol 70%, hipoclorito de sodio 30% y agua destilada estéril. Las
semillas se colocaron en cajas de Petri con papel filtro estéril saturado con agua estéril y
se incubaron en una cámara bioclimática (25°C y 16 h luz). Se analizó el porcentaje de
germinación, y tiempos de emergencia de la plántula, en cada caso se llevó un
seguimiento del desarrollo de la planta el cual fue documentado para la caracterización
fenológica. Las plántulas fueron crecidas en sustrato (vermiculita y peat-moss 1:2 v/v).
Se estableció la germinación de semillas de cada una de las especies en medio
Murashine y Skoog (MS) en condiciones controladas de luz y temperatura (25oC, 16 h
luz) para la germinación y obtención de explantes celulares, con el fin de establecer su
crecimiento in vitro, que podrá ser utilizado para su propagación en condiciones
controladas.
Se logro la germinación de semillas obteniendo mas del 89% (Figura 4A) (Meza-Vázquez
et al., 2013). .
Figura 4. Pruebas de germinación de semillas de Bromelia en papel filtro (A) y desarrollo
de plántulas en sustrato (B).
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A partir de la emergencia de la plántula se comenzaron a observar diferencias
notables en el desarrollo. Es relevante señalar que se presentó un desarrollo más rápido
de las plántulas en el tratamiento con más lavados y tiempo de agitación en etanol e
hipoclorito de sodio, y estas mismas presentaron un mejor desarrollo en sustrato
(Figura 4B), lo que podría ser aplicado para el cultivo de esta planta en campo, y además
fue más efectivo para la germinación en medio MS bajo condiciones estériles logrando la
propagación de esta planta bajo dichas condiciones.
Caracterización química de Bromelia karatas y Bromelia pinguin: Se llevó a cabo
la obtención de dos extractos: etanólico y acuoso, para el primero se utilizó etanol al
70% acidificado con 0.1% de HCl, y para el segundo H2O bidestilada estéril, en ambos
casos usando agitación constante por 24 h a 25°C. El extracto etanólico fue evaporado y
solubilizado en H2O bidestilada estéril, y el extracto acuoso solo solubilizado,
posteriormente fueron liofilizados.
Análisis de compuestos fenólicos. Podemos mencionar que entre los compuestos
fenólicos más importantes se encuentran los flavonoides, los cuales además de su ya
comprobada actividad antioxidante, se les ha atribuido una gran diversidad de efectos
terapéuticos, tales como actividades cardiotónica, antiinflamatoria, hepatoprotectora,
antineoplástica, antimicrobial, entre otros. Los métodos usados comúnmente para
determinar y cuantificar fenoles totales en alimentos y vegetales son el ensayo de la
vainillina y el de Folin-Ciocalteu. Este último método se basa en la capacidad de los
fenoles para reaccionar con agentes oxidantes. El reactivo de Folin-Ciocalteu contiene
molibdato y tungstato sódico, que reaccionan con cualquier tipo de fenol, formando
complejos fosfomolíbdico-fosfotúngstico. Dentro del uso de los fenoles es el de
antioxidante, que por definición, la actividad antioxidante es la capacidad de una
sustancia para inhibir la degradación oxidativa (Gutiérrez et al., 2008).
En el caso de frutos de B. kararas y B. pinguin, la medición de fenoles totales se realizó
utilizando los extractos etanólicos mediante el método de Folin-Ciocalteu (Gutiérrez et
al., 2008) y espectrofotometría a 760 nm.
La concentración de muestra se calculó a
partir de una curva de calibración con ácido gálico. Para flavonoides totales, se utilizó
una reacción con acetato de potasio, nitrato de aluminio y etanol midiendo por
espectrofotometría a una absorbancia de 415 nm, y para cuantificar se utilizó una curva
estándar de quercetina.
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En el caso del contenido de fenoles y flavonoides en las dos especies de Bromelia
utilizadas se determinó que existe una mayor concentración de éstos en cáscara
comparado con la pulpa del fruto, siendo el comportamiento similar para cada especie.
Probablemente este cambio podría ser por el contenido de pigmentos como las
antocianinas que se encuentra en la cáscara de estos frutos, principalmente en B.
karatas, en la cual cáscara se presenta de color púrpura. Además, las diferencias con
respecto al tiempo de cosecha (0 días) y 30 días de almacenamiento no fueron muy
significativas.
Análisis de capacidad antioxidante: Existe muchos métodos para medir la capacidad
antioxidante de una especie o sustancia, pero el método más usado se basa en la
estabilidad del radical 1,1- difenil-2-picrilhidrazil (DPPH), la cual se atribuye a la
deslocalización del electrón desapareado, lo que también le otorga una coloración
violeta caracterizada por una banda de absorción en solución etanólica, centrada
alrededor de 520 nm. Cuando una disolución de DPPH entra en contacto con una
sustancia que puede donar un átomo de hidrógeno o con otra especie radical (R), se
produce la forma reducida DPPH-H ó DPPH-R con la consecuente pérdida del color y por
lo tanto la pérdida de la absorbancia. El parámetro IC50, que es la concentración
necesaria para obtener un 50% de efecto, es generalmente usado para la interpretación
de este método (Gutiérrez et al, 2008).
En el caso de frutos de B. karatas y B. pinguin se utilizaron en cada caso las muestras
liofilizadas de extractos etanólicos tanto de pulpa y cáscara, diluidos en H 2O bidestilada
estéril.
La
actividad
inhibidora
del
radical
catión
ABTS
(2,2-azinobis-3-
etilbenzotioazolín-6-sulfonico) sobre los extractos se midió de acuerdo al método
descrito por Re et al. (1999) con algunas modificaciones referidas a las concentraciones
en los extractos; y el método DPPH (2-2 difenil-p-picrylhydrazyl). Para ambos casos se
utilizó una curva estándar de trolox y la actividad antioxidante se expresa como
equivalentes trolox.
La actividad antioxidante relacionados con los índices trolox ABTS y DPPH fue mayor
en cáscara de B. pinguin comparativamente con B. Karatas, además de que existe
diferencia entre los tiempos utilizados de cosecha (0 días) y almacenamiento (30 días).
Con los datos obtenidos se logró determinar una actividad antioxidante por parte de los
frutos de estas dos especies, especialmente en B. pinguin.
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Se encontró una alta correlación entre ambos ensayos (DPPH y ABTS), tal como se
observó en otras investigaciones (Babbar et al., 2011; Floegel et al., 2011), lo cual
muestra que los extractos evaluados tienen actividades comparables por ambos
métodos y por tanto que estos son reproducibles al momento de medir la actividad
antioxidante.
El radical ABTS es el más indicado para ensayos de compuestos coloreados, como el
caso de las antocianas, por presentar absorción máxima próxima a la región infrarroja
(734 nm) reduciendo posibilidades de interferencias de compuestos coloreados que
absorben en la región del visible o compuestos resultantes de reacción secundaria
(Kuskoski et al., 2004). .
Análisis de calidad de frutos. Se utilizaron muestras liofilizadas de extractos acuosos
que fueron diluidos en H2O bidestilada estéril, para lo cual se utilizó un refractómetro
calibrado para ácido cítrico, azúcares totales e inulina. La cuantificación de proteína se
llevo a cabo por el método de Bradford por espectrofotometría, midiendo a una
absorbancia de 595 nm, para calcular la concentración de proteína se utilizó una curva
estándar de Albúmina-sérica-bovina (BSA, por sus siglas en inglés).
La concentración de azucares totales por grados Brix fue mayor en pulpa que en
cáscara, encontrándose una diferencia en tiempo de cosecha, ya que en B. karatas se
incrementa con el tiempo comparado con B. pinguin que es lo contrario ya que
disminuye. La concentración de inulina con el método utilizado fue alto, sin embargo, se
deben de hacer análisis químicos más específicos para valorar su contenido en los
frutos, y el sabor característico del fruto que es acidez se demostró con base en la
cantidad de ácido cítrico presente en el fruto, siendo mayor en pulpa que en cáscara,
disminuyendo con el tiempo de almacenamiento, característico del sabor del fruto, y que
es más dulce después del almacenamiento como es el caso de los frutos de B. Karatas.
En el caso de la concentración de proteínas se determinó que existe una mayor
cantidad en pulpa que en cáscara, siendo mayor la concentración en los frutos de B.
karatas que en los de B. pinguin.
Conclusión. Finalmente, es importante mencionar que este es el primer trabajo que
se hace de manera comparativa entre los frutos de B. karatas y B. pinguin. En base a los
resultados se determina que existen datos importantes de B. karatas y B. pinguin, que
destacan su uso potencial dentro de las plantas nativas, esto es por su valor nutritivo
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como en el caso de azúcares (inulina), ácido cítrico y proteínas. Además, que estas
especies muestran capacidad antioxidante, por lo que tienen un potencial uso medicinal.
Asimismo se destaca en esta investigación la propagación de estas especies en
condiciones in vitro.
LITERATURA CITADA
Ávalos G.A. Pérez-Urria E. C. , 2009. Metabolismo secundario de plantas. Reduca
(Biología). Serie Fisiología Vegetal. 2 (3): 119-145.
Azcon-Bieto J., Talon M. 1995. Fisiología y Bioquímica vegetal. Interamericana, McGrawHill. Madrid, España.
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