CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DE ESTUDIOS AVANZADOS DEL ... · posible mi estancia en la Universidad...
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CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DE ESTUDIOS AVANZADOS
DEL INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD DE BIOTECNOLOGÍA E INGENIERÍA GENÉTICA DE PLANTAS DEPARTAMENTO DE BIOTECNOLOGÍA Y BIOQUÍMICA
“Diversidad Genética y Caracterización Nutricional y Nutracéutica del frijol (Phaseolus
vulgaris L.)”
Tesis que presenta
Laura Gabriela Espinosa Alonso
para obtener el grado de
Doctor en Ciencias
en la Especialidad de
Biotecnología de Plantas
Director de Tesis: Dr. Octavio Paredes López
Irapuato, Guanajuato. Octubre del 2006
ii
Este trabajo titulado Diversidad genética y caracterización
nutricional y nutracéutica del frijol (Phaseolus vulgaris L.) fue realizado en
el Laboratorio de Biotecnología de Alimentos del Departamento de
Biotecnología y Bioquímica del Centro de Investigación y de Estudios
Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, bajo la dirección del Dr.
Octavio Paredes López.
iii
Dedico este trabajo a Dios
A mis padres por todo su amor, su apoyo, sus enseñanzas, su esfuerzo y por haberme brindado la oportunidad de existir y
contribuir a lo que soy ahora.
A mis queridas hermanas por su amistad, su cariño y por la alegría que siempre me han brindado.
A mi pequeño Ian por ser la alegría de mi familia.
A Carlos por todos los momentos compartidos, por el camino
que recorrimos juntos lleno de amistad, compañerismo, amor, alegría, emociones, esperanzas, esfuerzos, triunfos, por todo tu
apoyo, por haber sido mi inspiración … y por brindarme una nueva oportunidad de crecer y ser mejor …
iv
AGRADECIMIENTOS
A mi director de tesis Dr. Octavio Paredes López por aceptarme en su laboratorio y formar parte de su grupo de trabajo, por su asesoría y confianza durante el desarrollo de este trabajo, por compartir sus experiencias como buenas enseñanzas sobre la vida, y sobre todo por su aprecio y amistad.
A mis sinodales * Dr. Jorge Acosta Gallegos por formar parte de mi comité tutorial, por brindar ideas y sugerencias durante el desarrollo del trabajo, por su gran interés y contribución en el estudio del frijol al realizar las colectas y proporsionar el material analizado, así como por la minuciosa revisión de ésta tesis y por todo su apoyo . * Dr. Horacio Salvador Guzmán Maldonado por formar parte del comité tutorial, por todas las sugerencias y colaboración durante el desarrollo de este trabajo, por las facilidades prestadas en su laboratorio y por todos sus comentarios para mejorar la tesis. * Dr. Juan Pablo Martínez Soriano por formar parte del comité de sinodales y por sus comentarios en la revisión de la tesis. * Dr. Octavio Martínez de la Vega por formar parte del comité de sinodales, por las sugerencias durante el desarrollo del trabajo y por sus comentarios para mejorar la tesis.
A los Organismos gubernamentales , por el apoyo brindado sin las cuales no habría sido posible la realización y culminación de este trabajo.
* Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por la beca otorgada (No 157764).
* Al Consejo Nacinal de Ciencia y Tecnología del Estado de Guanajuato (CONCyTEG) por la beca otorgada.
* A SNICS -SAGARPA por el apoyo económico al designado al proyecto de investigación “Rescate, regeneración y caracterización de Phaseolus spp. (Fabaceae) y P. vulgaris en México”, con el cual fue posible realizar parte de éste trabajo.
A quienes participaron directamente en la realización y revisión de este proyecto : * I.B.Q. Veremundo Hernández por su colaboración en la realización de este trabajo, su gran interés, empeño, dedicación, y por hab erme permitido formar parte en la dirección de su tesis y por su valiosa amistad. * Dr. Jaime Martínez Castillo por su valiosa colaboración en el análisis de resultados del apartado de Diversidad genética del frijol y por todas sus sugerencias. * Dr. Andrés Cruz por su compañerismo y buenos consejos. * Dra. Male Valverde por todas las sugerencias durante el desarrollo del trabajo .
v
A quienes colaboraron con asesoría y apoyo técnico: * Dra. June Simpson por su confianza y apoyo en la realización de los AFLP y a todo su equipo de trabajo por su buena disposición y compañerismo , en especial a M.C. Katia Gil y a Emi por facililitarme la lectura de los AFLP. * Biol. Fernando Fernández (Güerito) por la mejor disposición que siempre me brindó y en especial en la realización de los AFLPs. * Dr. Jorge Domínguez del CIMAT, por su valiosa colaboración en el área estadística. * Dr. David Hernández del ITC por su colaboración en las determinaciones del color de las semillas analizadas. * I.A. Alma Rosa y Gerardo por todo el apoyo y disposición para el mantenimiento de la plantas de frijol en los invernaderos. * M.C. Antonio Vera por las facilidades brindadas en su laboratorio, por su asesoria y disposición.
A los científicos de la Universidad de Illinois: * Dra. Elvira González de Mejía * Dra. Elizabeth Jeffery por su valiosa contribución al vincular al PROPAC de la Universidad Autónoma de Querétaro con la Universidad de Illinois, y haber hecho posible mi estancia en la Universidad de Illinois, como parte de mi formación académica. * Dr. Jack Widholm por haberme aceptado y formar parte de su grupo de trabajo en el laboratorio de Fisiología de Plantas y Transformación del Departamento de Ciencia de los cultivos de la Universidad de Illinois. * Dr. Anatoly Lying por su colaboración y apoyo en la determinación de polifenoles en frijol.
A todas las personas que me aprecian y creen en mí: * A mi familia: Mis padres: Roberto y Pita, mis hermanas: Ady, Ili, y Flor, a mi
pequeño Ian, abuelitos Toño † y Lupe† y Paz, Tíos Rosy y Víctor, primos David† y Joel y a Chava mi cuñado, por ser parte de mi vida. * A la familia Calderón Vázquez con especial cariño, por todos las alegrías compartidas, por su entera confianza y por todo su cariño. * A migos y compañeros del lab. OPL : Sergio, Maribel, Silvia, Sugey, Karla, Angel, Fátima, Juan José, Horacio, Geovanny, Erika, Paola, Talía, Lis, Javier, Janet, Diana, Ana … aquellos que han cumplido su misión en CINVESTAV y aquellos que han compartido pequeñas estancias en el laboratorio… por todos los buenos ratos compartidos. * Amigos del CINVESTAV: Carlos Calderón, Toño Cervantes, Miriam Tejeda , Alejandra Chacón, Rodrigo Echegoyén, Chava Hernández, Hamlet Avilés, Anahí Pérez, Kike Ibarra, Juan Campos, Vero Obregón, Fulgencio Alatorre, Gus Acevedo , Felipe Carrillo, Gina Paz, Alejandro Olguín, Roger Vázquez, Lalo Tapia, Rosario Abraham, Josué, Altamirano, Gaby Mena, Alfredo Cruz, Wilson Huanta, Armando Guerrero, Humberto Valenzuela, Bety Jiménez, Memo y todos
vi
aquellos que me han brindado un sincero saludo y una bonita sonrrisa . * Otros grandes amigos: Mario Sánchez† y Oscar Servín por cuidar de mí, por su apoyo incondicional y por su infinita amistad y cariño. * Los de Illinois: Xochitl, Cecy, Areli, Male y Fernando por haber compartido la misma experiencia, por haber sido como una familia, por todo su apoyo y por todos momentos compartidos. * Los de la UMSNH : Miguel, Lucy, Rosy, Mary Carmen, Edith, Mayra, Ceci, Juan Luis, Daniel, Héctor, Zipper, Barraza, José Juan, por todos los momentos divertidos.
A todos mis profesores: quienes han contribuido con mi educación, desde el kinder hasta el postgrado, con especial aprecio a los de la Escuela de Quimico -Farmacobiología de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo y al los investigadores del Centro de Investigaciones Químico-Biológicas de la UMSNH, por iniciar y descubrir mi interés por la ciencia.
A todo el personal del CINVESTAV por la ayuda y buena disposición durante mi estancia en este centro, especialmente a Don Tibur, Dora, Carmelita, Sra. Mary Carmen, Rodolfo, David, Bety, Sarita, Marisol, Yolanda, Cristina, Lucrecia y Margarita.
Sin distinción alguna, el mayor agradecimiento a los antes mencionados, es por su
aprecio y amistad, que he llevado conmigo durante las diferentes etapas de mi vida y durante este trayecto que finalizó en CINVESTAV, donde además de una educación de calidad, me llevo muchas otras experiencias que me han hecho crecer como persona y que van dejando huella en mi camino por esta vida…
Índice
vii
ÍNDICE ÍNDICE GENERAL
vii
ÍNDICE DE CUADROS xii
ÍNDICE DE FIGURAS xiv
I. RESUMEN 1
II. INTRODUCCIÓN 5
III. OBJETIVOS 8
A. General 8
B. Específicos 8
IV. REVISIÓN DE LITERATURA 9
A. GÉNERO PHASEOLUS 9
1. Origen y domesticación 10
2. Diversificación y especies cultivadas 12
3. Frijol común 13
4. Tipos de frijol 14
4.1 Frijol silvestre 14
4.2 Frijol enmalezado 14
4.3 Frijol cultivado (criollo y mejorado) 15
4.4 Importancia del frijol silvestre,enmalezado, criollo y mejorado 16
B. IMPORTANCIA NUTRICIONAL Y NUTRACÉUTICA DEL FRIJOL 17
1. Importancia del frijol en la dieta 17
2. Características nutricionales del frijol 18
3. Nutracéuticos:salud y dieta 24
4. Compuestos nutracéuticos del frijol 25
4.1 Polifenoles 26
4.1.1 Taninos condensados 28
4.1.2. Acidos fenólicos 31
4.1.3. Flavonoides 32
4.1.4. Antocianinas 34
4.2 Fibra dietaria 35
Índice
viii
4.3 Oligosacáridos 37
C. BIODIVERSIDAD 38
1. Biodiversidad 38
2. Importancia y usos de la biodiversidad 41
3. Pérdida y mantenimiento de la biodiversidad 41
4. Biodiversidad en México 44
5. Marcadores moleculares empleados para medir la diversidad genética 46
5.1. Marcadores agronómicos y morfológicos 46
5.2. Marcadores bioquímicos 47
5.2.1. Isoenzimas 47
5.2.2. Faseolina 48
5.3. Marcadores genéticos basados en el ADN 48
5.3.1. Microsatélites (SSR) 49
5.3.2. Polimorfismo de longitud de frangmentos de restricción
(RFLP)
50
5.3.3. Polimorfismo de ADN amplificaado al azar (RAPD) 51
5.3.4. Polimorfismo de la longitud de los fragmentos amplificados
(AFLP)
51
D. DIVERSIDAD GENÉTICA DEL FRIJOL 52
1. Diversidad genética del frijol silvestre 56
2. Diversidad genética del frijol criollo 59
2.1. Razas del frijol criollo 59
2.2. Sub – razas del frijol criollo 63
3. Diversidad genética del frijol mejorado 64
E. MEJORAMIENTO DEL PERFIL NUTRICIONAL Y NUTRACÉUTICO DEL
FRIJOL
68
V. MATERIALES Y MÉTODOS 71
A. Caracterización nutricional del frijol 71
1. Germoplasma 71
2. Métodos 74
2.1 Determinación de proteína total 74
Índice
ix
2.2 Determinación de minerales: Fe, Ca, Zn. 75
B. Compuestos nutracéuticos de frijol 75
1. Germoplasma 75
2. Métodos 75
2.1. Determinaión del color de la semilla 75
2.1.1. Obtención de los grupos de color 76
2.2. Polifenoles 76
2.2.1. Obtención de los extractos para el análisis de fenoles totales,
ácidos fenólicos y flavonoides.
76
2.2.2. Determinación de fenoles totales 76
2.2.3. Determnación de taninos condensados 77
2.2.4. Determinación de antocianinas totales 77
2.2.5. Hidrólisis del extracto metanólico para la determinación de
ácidos fenólicos y flavonoides
78
2.2.6. Determinación de ácidos fenólicos y flavonoides por HPLC 78
2.2.7. Extracción e hidrólisis de antocianinas por HPLC. 79
2.3. Fibra dietaria: soluble e insoluble 80
2.4. Oligosacáridos: estaquiosa, rafinosa y verbascosa 81
C. Diversidad, estructura y relaciones genéticas del frijol común silvestre,
enmalezado y cultivado de México
82
1. Germoplasma 82
1.1 Frijol silvestre y enmalezado 82
1.2. Material vegetativo 87
2. Métodos 87
2.1. Obtención y cuantificación de DNA 87
2.2. Obtención de AFLP no radiactivos 88
2.2.1. Restricción del DNA 88
2.2.2. Ligación de los adaptadores 88
2.2.3. Pre-amplificación de los fragmentos de restricción 89
2.2.4. Amplificación selectiva 90
2.2.5. Electroforesis y visualización de los patrones de AFLP 90
Índice
x
2.3. Determinación del número mínimo de individuos que representan la
diversidad de la colecta
91
2.4. Análisis de la diversidad genética 92
2.5. Análisis de la estructura genética 92
2.6. Análisis de las relaciones genéticas 93
VI. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 94
A. Caracterización nutricional del 62 accesiones de frijol 94
1. Contenido de proteína 94
2. Contenido de minerals 99
2.1. Calcio 99
2.2. Hierro 103
2.3. Zinc 104
3. Conclusión de la caracterización nutricional del frijol 106
B. Compuestos nutracéuticos de frijol 107
1. Clasificación de las accesiones con base al colo r de las semillas de frijol 107
2. Contenido de polifenoles 111
2.1. Fenoles totales 111
2.2. Taninos condensados 113
2.3. Antocianinas totales 113
2.4. Asociación entre polifenoles y color 114
2.5. Contenido de ácidos fenólicos en semillas de frijol silvestre y
enmalezado
117
2.6. Contenido de flavonoides en semillas de frijol silvestre y enmalezado 123
2.7. Contenido de antocianinas en semillas de frijol silvestre y enmalezado 127
3. Contenido de fibra dietaria: soluble e insoluble 129
4. Contenido de oligosacáridos 137
5. Conclusiones de la caracterización nutracéutica 141
C. Diversidad, estructura y relaciones genéticas de l frijol común silvestre,
enmalezado y cultivado de México
145
1. Patrón de AFLPs de frijol silvestre, enmalezado y cultivado 145
2. Determinación del número mínimo de individuos que representan la
Índice
xi
diversidad de la colecta 145
3. Diversidad genética del frijol 148
4. Estructura genética del frijol. 154
5. Relaciones genéticas. 155
5. Conclusiónes de la diversidad y estructura genética del frijol común silvestre,
enmalezado y cultivado de México.
159
VII. CONCLUSIONES FINALES GENERALES 161
A. Caracterización nutricional y nutracéutica del frijol común 161
B. Diversidad, estructura y relaciones genéticas del frijol silvestre, enmalezado y
cultivado de México
161
VIII. PERSPECTIVAS 163
A. Caracterización nutricional y nutracéutica del frijol. 163
B. Diversidad, estructura y relaciones genéticas del frijol silvestre, enmalezado y
cultivado de México
164
IX. BIBLIOGRAFIA 165
Índice de cuadros
xii
ÍNDICE DE CUADROS.
Cuadro 1. Composición nutricional y componentes nutracéuticos del frijol. 21
Cuadro 2. Actividad biológica de los compuestos nutracéuticos del frijol. 26
Cuadro 3. Características de los marcadores moleculares. 50
Cuadro 4. Accesiones silvestres y enmalezados empleadas en los análisis nutricionales y
nutracéuticos.
72
Cuadro 5. Accesiones de frijol cultivado, criollo y mejorado analizado. 73
Cuadro 6. Nombre, tipo, origen y provicia fisiográfica del frijol silvestre y enmalezado
de México.
83-86
Cuadro 7. Contenido de proteína en semillas de frijol silvestre y enmaleado 95
Cuadro 8. Contenido de proteína en frijol criollo y mejorado. 97
Cuadro 9. Contenido de minerales: calcio, hierrro y zinc en grano de frijol silvestre y
enmalezado.
101
Cuadro 10. Contenido de minerales: calcio, hierrro y zinc en grano de frijol criollo y
mejorado.
102
Cuadro 11. Valores de color Hunter Lab del grano de accesiones de frijol y clasificación de
los grupos de color de las colectas silvestres (S), enmalezadas (E) y cultivadas
(C) de frijol.
110
Cuadro 12. Contenido de ácidos fenólicos en semilla de frijol silvestre, enmalezado y
cultivado.
118-119
Cuadro 13. Contenido de flavonoides en semilla de frijol silvestre,enmalezado y cultivado. 125
Cuadro 14. Determinación del contenido de antocianinas en frijol silvestre y enmalezado de
México por HPLC.
128
Cuadro 15. Contenido de fibra dietaria, insoluble y soluble en frijol silvestre y enmalezado. 131
Cuadro 16. Contenido de fibra dietaria, insoluble y soluble en semilla de frijol criollo. 134
Cuadro 17. Contenido de fibra dietaria, insoluble y soluble en semilla de variedades de
frijol mejorado.
136
Cuadro 18. Contenido de oligosacáridos: rafinosa, estaquiosa y verbascosa en semillas de 139
Índice de cuadros
xiii
frijol silvestre, criollo y mejorado.
Cuadro 19. Accesiones de frijol silvestre y enmalezado con los más altos niveles de
compuestos nutricionales y nutracéuticos.
144
Cuadro 20. Comparación de la diversidad genética (H) de diferente número de individuos
de 14 accesiones de frijol silvestre.
147
Cuadro 21. Estimadores de la diversidad (% loci polimórfico, H, I) y de la estructura
genética (Gst y Nm) del frijol a diferentes niveles jerárquicos.
150
Cuadro 22 Indices de diversidad genética por estados y colecta individual: % de loci
polimórfico, diversidad genética (H), índice de Shannon (I) por estados.
152-153
Cuadro 23 Accesiones silvestres, enmalezadas y cultivadas del dendrograma. 157
Índice de figuras
xiv
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Provincias fisiográficas de México. 45
Figura 2. Distribución de las razas de frijol criollo de los dos acervos genéticos:
Mesoamericano y Andino.
60
Figura 3. Identificación de sub razas (D1, D2 para Durango; J1 y J2 para Jalisco; G1 y G2
de Mesoamérica) en frijol criollo, mediante el uso de RAPDs.
64
Figura 4. Reducción gradual en la diversidad genética en frijol silvestre, criollo y mejorado.
65
Figura 5. Distribución geográfica de las colectas silvestres y enmalezados de frijol,
utilizados en el pesente estudio .
86
Figura 6. Distribución del contenido de proteína de frijol silvestre, enmalezado, criollo y
mejorado.
98
Figura 7. Contenido de minerales en el grano de frijol silvestre y enmalezado. 105
Figura 8. Determinación de los grupos de color de las semillas de frijol. 108
Figura 9. Perfil de fenoles totales (A), taninos condensados (B) y antocianinas totales (C) de
50 accesiones de frijol silvestre, 12 enmalezadas y dos cultivadas, de diferente
origen geográfico.
112
Figura 10. Variación del contenido de fenoles totales y taninos condensados entre y dentro de
los diferentes grupos de color.
116
Figura 11. Cromatogramas típicos obtenidos por HPLC en frijol silvestre y enmalezado. 120
Figura 12. Representación gráfica de las colectas de frijol silvestre y enmalezado de diferente
color con los mayores contenidos de ácidos fenólicos y flavonoides dentro de cada
grupo de color
122
Figura 13. Contenido de fibra dietaria en semilla de frijol silvestre y enmalezado. 132
Figura 14. Contenido total de oligosacáridos (rafinosa, estaquiosa y verbascosa) en semilla de
frijol silvestre, enmalezado, criollo y mejorado.
140
Figura 15. Patrón de AFLPs no radiactivos obtenido con la combinación Eco
ACG_800:M_CTC (imagen a ?=800 nm) en accesiones de frijol silvestre y
enmalezado.
146
Índice de figuras
xv
Figura 16. Dendrograma (UPGMA) basado en la distancia genética de Nei (1972) de 124
accesiones silvestres, 17 enmalezadas y 5 cultivadas de frijol común de México.
156
Resumen
16
I. RESUMEN
En los últimos años se ha incrementado el interés por aprovechar en forma eficiente y
sobretodo conservar los recursos biológicos del planeta; en particular este trabajo abordó un
aspecto relacionado a un cultivo del más alto interés alimentario. El frijol (Phaseolus vulgaris
L.) está ampliamente distribuido en todo el mundo y es de gran importancia en Latinoamérica
y Africa, en donde forma parte de la alimentación básica de la población. El frijol junto con el
maíz, satisface una buena parte de los requerimientos básicos necesarios de la alimentación.
México ha sido considerado el centro de origen y domesticación más importante y diverso del
frijol común. La presente investigación se enfocó en tres aspectos de gran importancia
relacionados con este grano: el mensaje alimentario, después nutracéutico, y finalmente la
diversidad genética del mismo. En la primer parte de este estudio se realizó una caracterización
nutricional de proteína y minerales en materiales silvestres y enmalezados con el fin de
identificar posibles variabilidades de los materiales como fuentes alimenticias y se incluyeron
criollos y mejorados para comparación. Se observó un mayor nivel de proteína y minerales (Fe,
Ca y Zn) en los materiales silvestres. No hubo diferencias entre criollos y mejorados para la
proteína. No se encontró relación entre el contenido de proteína y el origen geográfico de los
materiales. En el caso de los minerales, las colectas de Jalisco y Oaxaca fueron muy
homogéneas.
La segunda parte del trabajo se dirigió hacia el aspecto de la salud, debido al carácter
nutracéutico del frijol, ya que contiene componentes que ayudan a prevenir o reducen el riesgo
de enfermedades crónico degenerativas. Se caracterizó el contenido de polifenoles, fibra
dietaria y oligosacáridos en frijol silvestre y enmalezado y se compararon con el frijol criollo y
mejorado, buscando fuentes con actividad biológica superior.
Resumen
17
Los polifenoles analizados fueron taninos condensados, antocianinas, ácidos fenólicos y
flavonoides, y se intentó esclarecer la polémica relación entre estos compuestos y el color de la
semilla. Para este fin se determinó el color de las semillas con base a los parámetros de color
del Hunter lab y las colectas se agruparon de acuerdo a su similitud, formando grupos de
semillas negras, gris moteado, café claro, amarillo paja y también hubo mezclas heterogéneas,
que no se consideraron para definir la correspondencia entre compuesto fenólico y color.
Además, se midieron los fenoles totales como una prueba rápida para estimar el contenido de
compuestos fenólicos. Los resultados mostraron que el grano de frijol tiene compuestos
fenólicos en cantidades comparables a los arándanos, ampliamente estudiados por sus
propiedades antioxidantes. En general, se observó una amplia variación en el contenido de los
diferentes compuestos analizados (taninos, ácidos fenólicos, flavonoides y antocianinas), y esa
variación fue consecuencia del genotipo de las accesiones analizadas; no se encontraron
perfiles distintivos entre el contenido y origen de la colecta, ni relación entre el color de la
semilla y el contenido de los compuestos. En el caso de los taninos condensados, éstos tuvieron
una correlación moderada entre el contenido y la claridad de las semillas; los más altos
contenidos correspondieron a semillas amarillo claro. Las antocianinas sólo se encontraron
presentes en frijol negro, y se observó variación entre las diferentes colectas analizadas.
Mediante HPLC se determinó el perfil de las diferentes antocianinas; se identificaron los seis
tipos básicos, siendo delfinidina la preponderante, seguida por petunidina, cianidina,
malvidina, pelargonidina y peonidina. El mayor contenido de antocianinas correspondió a la
variedad Negro Jamapa (mejorado). El análisis de ácidos fenólicos y flavonoides por HPLC,
brindó un perfil de la composición cualitativa y cuantitativa en frijol silvestre, enmalezado y de
dos cultivados. Los principales ácidos fenólicos identificados fueron ácido ferúlico, vanílico, p-
Resumen
18
hidroxibenzoico y sinápico y en menor cantidad aldehído vanílico, ácido cafeico, siríngico y p-
coumárico. En el caso de los flavonoides, el mayoritario fue kaemferol, seguido de quercetina.
El isoflavonoide daidzeína se encontró en cantidades muy bajas, así como coumestrol, mientras
que la genisteína no fue detectada. El contenido de ácidos fenólicos y flavonoides fue muy
variable y no se encontró una relación respecto al origen geográfico ni al color de la semilla.
En general se observó que las colectas de frijol silvestre y enmalezado presentaron mayores
contenidos de polifenoles en comparación con el frijol cultivado, a excepción del contenido de
antocianinas que fue mayor para el cultivado.
La fibra dietaria fue otro componente encontrado en mayor proporción en frijol silvestre
y enmalezado, en comparación de los cultivados (criollos y mejorados). La porción
sobresaliente fue la correspondiente a la fibra insoluble, siendo las colectas de Oaxaca las que
presentaron los más altos valores. No se observaron diferencias entre los contenidos de fibra
del frijol criollo y mejorado.
En el caso de los oligosacáridos, el de mayor concentración fue la estaquiosa, seguida por
rafinosa y en bajas cantidades verbascosa. Los valores más altos de oligosacáridos totales
correspondieron a frijol criollo; sin embargo, no se encontraron diferencias significativas entre
frijol silvestre y enmalezado, criollo y mejorado.
Con base a los resultados se proponen accesiones frijol silvestre y enmalezado con los
mayores contenidos de los diferentes componentes de importancia alimenticia y nutracéutica
evaluados, para ser considerados en programas de mejoramiento del frijol cultivado, enfocados
a incrementar las propiedades nutricionales y nutracéuticas del frijol que consumimos
actualmente.
Resumen
19
Además se consideró la importancia de estudiar a nivel genético la diversidad, estructura
y las relaciones genéticas entre poblaciones silvestres y enmalezadas de frijol común del país,
distribuidas y colectadas en diferentes regiones fisiográficas de la República Mexicana. Se
encontraron altos índices de diversidad genética a nivel del país y una gran variación genética
entre las colectas analizadas; las provincias del Eje Neovolcánico y de la Sierra Madre del Sur
fueron las más diversas. A nivel de país, de provincias fisiográficas y de colectas
independientes, se determinó que las mismas fueron altamente diferenciadas, es decir, no están
influenciadas por flujo génico entre ellas, lo que puede deberse al aislamiento geográfico. Por
otra parte, las colectas de frijol silvestre mostraron los más elevados índices de diversidad,
seguido por el frijol enmalezado y más bajo en el cultivado, siendo éste último menos
diferenciado como resultado del proceso de domesticación y selección. Además, se estimó que
la alta variación genética presente está dada hasta en un 75% entre las colectas y por un 25%
dentro de las colectas. Se propone que cinco individuos de cada colecta pueden representar en
análisis genéticos la diversidad de cada colecta de frijol silvestre y enmalezado.
La información obtenida en este trabajo se puede utilizar para tomar en consideración
cuáles son las regiones menos diversas y menos representadas en los bancos de germoplasma y
que puedan ampliarse las colectas en estas regiones y tener mejor representada la diversidad
del frijol silvestre del país en los bancos de germoplasma.
Introducción
20
II. INTRODUCCIÓN
La enorme riqueza biológica que nuestro país ha albergado desde tiempos inmemorables
hasta nuestros días ha estado en constante evolución y ha mantenido un cierto equilibrio con
todos los organismos que habitan en los diferentes ecosistemas incluyendo al hombre; sin
embargo, su insaciable dominio sobre todas las cosas ha provocado el desequilibrio natural,
teniendo importantes consecuencias en el ambiente, que en la actualidad resultan muy visibles.
Una de las principales causas de deterioro del equilibrio en la naturaleza ha sido el increíble
aumento de la población y como consecuencia el incremento de las necesidades para el
abastecimiento de alimento, hábitat, energía, lo que ha dado lugar a la desestabilización de los
recursos renovables y pérdida de los no renovables.
La población mundial sigue en constante incremento y se ha estimado que para el año 2030
seremos alrededor de 8.9 x 1012 habitantes, por lo que se requerirá una gran cantidad de
alimento para satisfacer las necesidades básicas. A la fecha ha sido posible satisfacer la
demanda de productos derivados del campo incrementando la productividad agrícola; sin
embargo, el panorama se complica debido a la reducción de la tierra laborable, de las reservas
acuíferas, y del desgaste de la tierra fértil, por lo que resulta difícil pensar en un futuro
incremento de los niveles actuales de producción del campo. Para resolver este problema, se
han establecido estrategias para aumentar la seguridad y el abastecimiento de los recursos
alimentarios; se recomienda hacer uso de materiales silvestres, criollos y materiales novedosos
que poseen mayor variabilidad genética y puedan ampliar las bases genéticas que permitan
obtener cultivos de mejor calidad agronómica y nutricional. De las 150 especies de plantas que
se cultivan sólo 12 proporcionan alrededor del 75% de los alimentos que se consumen; con
arroz, maíz, trigo y papa se alimenta a más de la mitad de la población, dando lugar a que
Introducción
21
muchos cultivos locales, que tradicionalmente han sido importantes para alimentar a los
sectores más pobres de la sociedad, hayan sido descuidados o abandonados, incrementado la
vulnerabilidad de la agricultura y empobrecido la alimentación humana. Tan sólo el 2% de un
total de 2.5 millones de accesiones de especies de plantas han sido utilizadas, desaprovechando
su amplio potencial en el desarrollo de nuevas variedades. México no es la excepción, a pesar
de ser considerado centro de origen, domesticación y diversificación de cultivos de importancia
alimentaria como maíz, jitomate, chile, amaranto, calabaza, camote, cacao, vainilla y frijol.
En particular el frijol tiene un gran valor en la cultura gastronómica de nuestro país y ha
sido consumido desde tiempos prehispánicos y en la actualidad es considerado la segunda
fuente de proteína y de otros varios nutrimentos. Posee un amplio valor nutricional porque
contiene además de proteína, minerales, vitaminas del complejo B, ácidos grasos
polinsaturados, carbohidratos y fibra dietaria; sin embargo, se ha descuidado, sobre todo las
formas silvestres y criollas, perdiendo su biodiversidad en forma irreversible. En adición a
estos importantes nutrimentos tiene la distintiva y sobresaliente característica – y ésta es bajo
nuestra óptica la más importante- de complementarse maravillosamente con los suministrados
por el maíz. Se sabe que México cuenta con aproximadamente 12,000 colectas de frijol; sin
embargo, son pocos los estudios sistemáticos realizados para analizar la biodiversidad de
materiales silvestres, criollos y mejorados, lo que es esencial para mantener y aprovechar los
recursos genéticos, e identificar los materiales que puedan incrementar la diversidad, que ha
sido disminuida en los materiales cultivados como resultado de la domesticación y el
mejoramiento de este importante cultivo.
En la actualidad, el frijol ha atraído la atención en países desarrollados y en vías de
desarrollo debido a su carácter nutraceútico, que adicionalmente a su valor nutritivo, aporta
Introducción
22
compuestos que ayudan a prevenir o reducir enfermedades de tipo crónico degenerativas como
el cáncer, enfermedades cardiovasculares, obesidad y diabetes, entre ellos, fibra dietaria,
oligosacáridos, compuestos fenólicos, ácido fítico, inhibidores de proteasas, etc.
Tomando en cuenta la importancia del frijol, la biodiversidad, el carácter nutricional y
nutracéutico, nos hemos encaminado hacia el estudio de la diversidad genética del frijol
silvestre y las relaciones genéticas entre colectas de diferente origen geográfico, así como la
exploración a nivel nutricional y nutracéutico. Esto con la finalidad de analizar el posible
aporte del frijol silvestre en la nutrición e identificar materiales con altos niveles de nutrientes
que puedan servir para el mejoramiento genético de las variedades modernas ampliamente
consumidas. Al incrementar su valor nutricional y nutracéutico, contribuyendo así con el
enorme reto de abastecer alimento de mejor calidad a la población.
Objetivos
23
III. OBJETIVOS
A. OBJETIVO GENERAL
Determinar el potencial alimentario y nutracéutico de una colección de frijol silvestre,
enmalezado, criollo y mejorado y estimar la variabilidad y estructura genética del frijol
silvestre y enmalezado por medio de AFLP (Polimorfismo de la longitud de los fragmentos
amplificados).
B. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Realizar la caracterización nutricional de una colección de frijol silvestre, enmalezado y
cultivado (criollo y mejorado).
2. Determinar el contenido de compuestos con carácter nutracéutico en una colección de
frijol silvestre, enmalezado y cultivado (criollo y mejorado).
3. Estimar el número mínimo de individuos que puedan representar la diversidad genética
de una población de frijol silvestre y enmalezado.
4. Determinar la diversidad genética de la diferentes colectas de frijol silvestre y
enmalezado de México.
5. Determinar la estructura y relaciones genéticas entre las diferentes colectas de frijol
silvestre y enmalezado de México.
Revisión de la literatura
24
IV. REVISIÓN DE LA LITERATURA A. GÉNERO PHASEOLUS El género Phaseolus pertenece a la subtribu Phaseolinae, que forma parte de la tribu
Phaseolae, clasificada dentro de la subfamilia Papilionoideae, y familia Leguminosae.
(Debouck, 1991). Este género pertenece al grupo de las leguminosas de gran importancia
económica y alimentaria. Posee características botánicas distintivas: follaje con tricomas
anclados, nodos de inflorescencia que perdieron los nectarios extraflorales, de bracteolos
florales aún concluída la floración y estilo no extendido por debajo del estigma, pétalos que
están equilibrados tanto en la parte lateral como en los extremos y fuertemente enrollados, y
nodos de la inflorescencia que pierden los nectarios extraflorales (Debouck, 1998). Estudios
basados en datos morfológicos, clasificación taxonómica tradicional, análisis fenéticos y sitios
de restricción de DNA de cloroplasto, sugirieron que el género Phaseolus es originario de
América, y que posee alrededor de 55 especies silvestres que han sido encontradas desde el
Suroeste de Estados Unidos hasta el norte de Argentina (Delgado-Salinas et al., 1988). Se
considera que la especiación o formación de las diferentes especies del género se efectuó en los
neotrópicos, y fue favorecida por el conjunto de características geográficas, climáticas y
ecológicas, así como del área de transición entre climas templados y de alta elevación,
desiertos y trópicos secos. Sin embargo, sólo cinco de ellas han sido domesticadas (Debouck,
1987). El género Phaseolus es monofilé tico y originario de América; posee nueve especies: P.
vulgaris, P. filiformis, P. lunatus, P. polystachius, P. leptostachyus, P. pauciflorus, P.
tuerckheimii y P. peicellatus y P. microcarpus (Delgado-Salinas et al., 1999), formadas a su
vez por subgrupos, de tal forma que las cinco especies domesticadas en el género provienen de
los grupos P. vulgaris y P. lunatus (Delgado-Salinas et al., 1999).
Revisión de la literatura
25
Además de la cercanía entre especies, pueden establecerse diferentes acervos genéticos
que comparten frecuencias alélicas similares y que pueden estar asociadas a una distribución
geográfica. Para frijol común, el acervo genético primario está conformado por una especie de
frijol cultivado y sus materiales silvestres que no presentan barreras genéticas entre ellos y que
sólo pueden diferenciarse en unos cuantos genes; mientras que un segundo acervo genético está
formado por especies relacionadas y un tercero por aquellas mucho menos relacionadas y así
sucesivamente (Debouck, 1998).
1. Origen y domesticación
Inicialmente se pensaba que el frijol común era originario de Mesoamérica debido a la
gran riqueza de cultivares, poco a poco otras evidencias arqueológicas, botánicas, históricas y
lingüísticas fueron dilucidando que el frijol existe en América desde antes del descubrimiento
de este continente, hace unos ocho a diez mil años atrás (Debouck, 1991). Finalmente, una de
las más importantes evidencias de su origen fue la presencia de frijol silvestre (que
corresponde a los ancestros contemporáneos del frijol que actualmente conocemos) (Gepts y
Debouck, 1991). Los primeros estudios enfocados a conocer más acerca del origen de frijol
común y como se fue extendiendo a lo largo del continente, consistieron en la observación de
las características morfológicas de los materiales silvestres y cultivados de las dos principales
zonas de frijol o acervos genéticos: Mesoamérica y Los Andes, encontrando una marcada
diferencia entre sus características (Gepts y Debouck, 1991; Singh, 1991a). Inicialmente se
pensaba que el acervo Andino derivó del Mesoamericano debido a que en Mesoamérica se
encuentra la mayor variedad de especies silvestres (Debouck, 1986). Sin embargo, era difícil
soportar esta hipótesis ya que el acervo andino presenta características morfológicas,
bioquímicas y moleculares propias; además de la presencia de materiales silvestres (Debouck y
Revisión de la literatura
26
Tohme, 1989; Singh, et al., 1991a; Khairallah et al., 1992); y del proceso reproductivo
incompleto que provoca la letalidad en muchas de las cruzas entre materiales de los distintos
acervos genéticos (Koinange et al., 1996), y que por tanto se considera un factor de
divergencia. También se encontraron diferencias nivel molecular, sugiriendo la presencia de
acervos genéticos distintos que pueden representar dos subespecies que eventua lmente podrían
convertirse en dos especies aisladas geográficamente (Gepts, 1998). Por otro lado, el hallazgo
de materiales silvestres procedentes de una zona intermedia entre los dos acervos genéticos
(del oeste de Venezuela hasta el norte de Perú) sugiriendo como una nueva hipótesis que esta
zona pudo haber sido el núcleo inicial o tronco común para los dos acervos genéticos, o bien
un sitio de origen menor (Gepts, 1998). Esta hipótesis fue apoyada por el patrón de a loenzimas
que presentaron una posición intermedia entre ambos acervos genéticos (Koenig y Gepts,
1989) y polimorfismos únicos observados mediante RFLPs (Khairallah, 1992); estableciéndose
tres centros de origen, dos principales y uno menor o intermedio.
El frijol común silvestre presentó una completa divergencia desde antes de la
domesticación formando los dos acervos genéticos, que continuaron evolucionando de forma
independiente, de tal manera que después de la domesticación se presentaron patrones de
variación paralela a los silvestres, con características morfológicas, moleculares y de
aislamiento reproductivo distintivas entre los dos acervos genéticos domesticados; que muy
probablemente pudieron haber tenido un ancestro común (Gepts, 1998). Sin embargo para
comprender la extensa variedad de formas de frijol que evolucionaron a partir de un ancestro
común y como se extendieron hacia todo el continente desde los centros de origen debemos
considerar los cambios que el frijol ha sufrido durante los últimos 10,000 años. La
domesticación que fue influenciada por la selección natural y la mano del hombre dio lugar a
una serie de cambios fisiológicos, bioquímicos, fisiológicos y genéticos, donde generalmente
Revisión de la literatura
27
se ven afectados los mecanismos de dispersión y fertilización provocando una dependencia
entre la planta y los cuidados del hombre para su reproducción efectiva (Harlan, 1987). Como
resultado de la domesticación, el frijol silvestre experimentó importantes cambios, los más
notables fueron la aparición de diferentes tipos de crecimiento (determinado e indeterminado),
insensibilidad al fotoperiodo, gigantismo de la hoja, vaina y semilla, pérdida de la dormancia y
supresión de la dehiscencia de las vainas, así como la aparición de variedad de tamaños, formas
y colores de las semillas. La aparición de estas últimas características en la semilla de frijol fue
influenciada por un segundo proceso de selección hecha por el hombre que inicia con el
comienzo de la agricultura hasta nuestros días, lo que provocó la reducción de la posibilidad de
éxito y mantenimiento de una gran variedad de genotipos, dando oportunidad sólo a aquellas
que poseen características valiosas para el agricultor, como fueron el color, tamaño,
rendimiento, etc. (Sonnante et al., 1994; Gepts y Debouck, 1991; Gepts et al., 1998).
2. Divers ificación y especies cultivadas
En México se han encontrado 45 de las 55 especies que abarca el género, y se ha
aceptado que es el principal centro de origen, así como de domesticación (Debouck, 1986). La
mayoría de las especies ocupa más de una zona de distribución en México, mientras que otras
son endémicas y sólo se encuentran en un área delimitada (Debouck, 1987).
Las cinco especies domesticadas y cultivadas son: P. vulgaris L, P. polyanthus
Greenman, P. coccineus L, P. lunatus L y P. acutifolius Asa Gray. La especie con mayor
aceptación y desarrollo en la agricultura y la leguminosa más ampliamente consumida en
Latinoamérica y África es P. vulgaris L., mientras que las otras son cultivadas a nivel de
subsistencia para cubrir los requerimientos alimenticios de los campesinos que las cultivan
(Delgado-Salinas, 1988; Debouck, 1991).
Revisión de la literatura
28
3. Frijol común
El frijol común es un cultivo de amplia distribución en el mundo, tanto en países
desarrollados como subdesarrollados y su producción mundial es de 16,248,219 Mt. En
México es la segunda actividad agrícola más importante, así como de superficie cultivada
(1,650,000 Ha) con una producción anual de 1,000,000 Mt. (FAO.). Es una importante fuente
de alimento, principalmente en forma de semillas maduras y en menor proporción como vainas
verdes o ejotes ; además, en algunos países de América Latina así como en el este y centro de
Africa las hojas o flores tiernas son cosechadas y consumidas como vegetales frescos. Su uso
no sólo es exclusivo del hombre, el ganado es alimentado con hojas, tallos, cáscara de las
vainas y rastrojo seco, que finalmente es incorporado al suelo para incrementar la materia
orgánica (Singh, 1999). Además de ser fuente directa de alimento, su cultivo trae otras ventajas
como el suministro y biodisponibilidad de nitrógeno a otros cultivos por su asociación
simbiótica con el género Rhizobium. También como alternativa en la rotación de cultivos,
adiciona fertilidad a los suelos y reduce costos de producción, evitando la contaminación de
aguas subterráneas, y aumentando la producción de proteína de las leguminosas. En
comparación con otras leguminosas, el frijol se ha considerado una planta pobre en la fijación
de nitrógeno, posiblemente por la baja eficiencia de su simbiosis; sin embargo, la principal
razón por la que se cultiva en cantidades importantes en México es para la alimentación.
Revisión de la literatura
29
4. Tipos de frijol
4.1. Frijol silvestre
Desde el origen del frijol, las primeras formas existentes sobre la tierra fueron los
materiales silvestres y aunque han ido evolucionando a través del tiempo se considera que son
las formas contemporáneas a partir de los cuales se domesticaron las formas modernas de frijol
común. Debido a que estos materiales no han sido manipulados por la domesticación ni por la
selección del hombre, donde sólo las fuerzas evolutivas naturales han tenido efecto sobre ellas,
la diversidad genética se considera inalterada y por tanto mayor que en las formas cultivadas
(Guzmán-Maldonado y Paredes-López, 1999). El frijol silvestre posee características notables,
entre ellas se sabe que son plantas anuales o raramente perennes, trepadoras, florean y dan
frutos al primer año de vida, su germinación empieza con las lluvias del verano y termina en
otoño, alcanza 2.5 a 3m de largo, y crecen esparcidos sobre arbustos y malezas. Sus flores
generalmente son de color lavanda, rosas y más raramente blancas, varían de tamaño y
proporción al igual que el tallo y las hojas, de acuerdo al sitio y factores genéticos. Las vainas
provienen de un racimo de 2 a 10 y varían en tamaño y color, pueden ser rojas o púrpura, son
dehiscentes y sus semillas varían en forma y color, aunque la mayoría son pequeñas (5 mm x 4
mm x 2.5 mm). Estas plantas desarrollan un tallo delgado y sus raíces son fibrosas y se
difunden profundamente. En México, el frijol silvestre se se ha encontrado desde 1969 en
Durango, Sinaloa, Nayarit, Jalisco, Colima, Michoacán, Guerrero, Morelos y Oaxaca (Gentry,
1969).
4.2. Frijol enmalezado
Un grupo de frijol genética y fisiológicamente intermedio entre el frijol frijol silvestre y
el domesticado es el tipo enmalezado que crece de manera natural en las zonas aledañas a las
Revisión de la literatura
30
zonas de cultivo, sin la intervención del hombre. Estos materiales son originados por
introgresión de genes, generalmente de frijol domesticado al silvestre, principalmente por
cruzas naturales entre las formas silvestres y las cultivadas (criollas o mejoradas), y mantienen
características agronómicas muy parecidas a los silvestres, pero el aspecto de las semillas
cultivadas (largas y modificadas en su color) (Zizumbo et al., 2005).
4.3. Frijol cultivado (criollo y mejorado)
Dentro del grupo de frijol cultivado se encuentra el frijol criollo y mejorado, los cuales
son utilizados para el consumo humano. El frijol criollo surge de manera natural como
resultado del proceso evolutivo de domesticación, sus cambios han sido descritos
anteriormente, de manera que también se aprecia una disminución de la diversidad genética en
comparación con sus progenitores silvestres. El frijol criollo no ha sido manipulado
genéticamente e históricamente ha sido sembrado por los campesinos en forma local en casi
todos los estados de la República, representando una amplia variedad en la morfología y color
de las semillas.
Por otro lado, el frijol mejorado ha sido producto del mejoramiento genético a través de
selecciones dirigidas por el hombre para obtener las características de su interés, ya sea
conferir resistencia a ciertos patógenos, tales como virus, hongos y bacterias, o incrementar el
rendimiento y tamaño de la semilla, etc. Las variedades mejoradas han sido generadas por
programas de mejoramiento genético mediante la cruza de materiales criollos relacionados
genéticamente, los cuales con el tiempo van excluyendo la base genética en la cual está basado
el mejoramiento, amenazando la base genética de sus antecesores, de tal manera que la
diversidad genética de estos materiales es menor (Harlan, 1987). Dentro de las características
más importantes del frijol cultivado podemos mencionar que son plantas arbustivas, de estatura
Revisión de la literatura
31
corta, semillas de rápida maduración, la vaina es ideal para abrirla, es una planta de vida corta,
anual y de tallos frágiles, posee pedúnculos cortos y grandes vainas suculentas con dehiscencia
no violenta, de grandes semillas y más permeables al agua, además poseen una gran variedad
de colores y adaptaciones fisiológicas, aunque estas últimas son debidas a la selección hecha
por el hombre (Guzmán-Maldonado y Paredes-López, 1999).
4.4. Importancia del frijol silvestre enmalezado, criollo y mejorado
Considerando el excesivo aumento de la población y que se estima que para el año 2030
se incrementará en un 50%, resultará un gran reto el abastecimiento de alimento a toda la
población mundial y considerando que las tierras de cultivo disminuirán, así como los recursos
naturales (agua, fertilidad del suelo, etc.), resulta necesario y urgente adoptar sistemas de
producción y agricultura más eficientes y sustentables. En la actualidad el hombre ha
satisfecho la demanda de alimento mediante el incremento de producción a través del uso de
mejoramiento genético, fertilizantes, pesticidas, agua, así como el empleo de más tierras de
cultivo, pero los recursos se escasean día con día. Una estrategia viable es la utilización de las
ventajas que aportan los materiales silvestres, que no han sido explotados ni utilizados. Para
diferentes cultivos como trigo, soya, cebada, avena, melón, papa, tomate, etc., se ha
demostrado que la transferencia de genes de organismos silvestres hacia los cultivados puede
generar mejores características en la progenie, razón por la cual los fitomejoradores recurren a
las especies silvestres para ampliar las bases genéticas de los cultivos modernos, con lo que
pueden tener una fuente adicional e impredecible de nuevos caracteres (Gentry, 1969).
Para un gran número de cultivos y específicamente para el frijol, se ha descrito que la
mayor variabilidad genética se encuentra contenida en materiales silvestres (Sonnante et al.,
1994; Gepts, 1998). En cierta forma este hecho se comprueba con la arcelina, proteína
Revisión de la literatura
32
encontrada en frijol silvestre que previene el ataque del gorgojo; así como características
agronómicas favorables a ambientes adversos como sequía, etc.; y en el aspecto nutricional se
han relacionado a un mayor contenido de proteína y minerales en comparación con el frijol
cultivado (Guzmán-Maldonado et al., 2000). Se sugiere entonces que los materiales silvestres
puedan ampliar las bases genéticas que permitan obtener cultivos más favorables, sustentables
y sobre todo más nutritivos. Se considera que el frijol silvestre representa el 5% o menos de la
colección de germoplasma en el mundo, sin embargo, se están tomando importantes medidas
de conservación de recursos genéticos de frijol. Así mismo se están estudiando sus relaciones
genéticas, estructura, diversidad, evolución, caracterización agronómica y nutricional para
poder dar un buen uso a estos recursos genéticos en programas de mejoramiento y
conservación de la diversidad. Considerando la gran importancia que tiene el frijol en México,
segunda actividad agrícola, con una superficie cosechada de 2.22 millones de hectáreas, así
como la gran diversidad de frijol criollo que sólo se consume a nivel de subsistencia, y a las
variedades mejoradas que ya se les han conferido algunas características de interés, se
considera primordial conservar la gran diversidad de frijol que hay en nuestro país, y así
mismo explotar al máximo el valor nutricional y nutracéutico de estos materiales silvestres.
B. IMPORTANCIA NUTRICIONAL Y NUTRACÉUTICA DEL FRIJOL
1. Importancia del frijol en la dieta
El frijol es una de las leguminosas más importantes en el mundo, en Latinoamérica y
Africa constituye la segunda fuente de proteína vegetal. En México el frijol ha formado parte
importante de la cultura gastronómica, su consumo per capita anual es de 22 Kg y se ha venido
consumiendo desde tiempos prehispánicos. Junto con el maíz ha constituido la dieta básica de
Revisión de la literatura
33
una gran parte de la población, llegando a constituir hasta el 15% de la dieta en las zonas más
marginadas (el maíz aporta hasta el 65%). La combinación frijol-maíz logra el aporte de hasta
el 70% de las calorías requeridas y el 50% del requerimiento de proteínas (Castellanos et al.,
1997). Además, la combinación potencializa el valor nutritivo de la proteína ingerida ya que el
frijol aporta la lisina y triptófano deficientes en maíz y éste a su vez aporta los aminoácidos
azufrados (metionina y cisterna) deficientes en frijol (Reyes-Moreno y Paredes-López, 1993).
Existen hábitos preferenciales en el consumo del frijol en México, las principales
características que utilizan los consumidores para definir sus preferencias se basan en el tiempo
de cocción y sabor, además del color, tamaño y brillantez. Se estima que en el Noroeste de
México el 90% de los encuestados consume frijol azufrado, en el Noreste el 70% consumen
frijol pinto o bayo, en el Sur el 90% consume frijol negro y en el Centro se consumen todas las
clases comerciales, sobresaliendo Flor de Mayo y Flor de Junio (Castellanos et al., 1997).
Evidentemente, las costumbres en el consumo del frijol son muy arraigadas, por lo que se debe
tener en consideración las preferencias del consumidor antes de establecer alguna estrategia de
mejoramiento genético, para que éste no sólo resulte satisfactorio genética y fisiológicamente,
sino también en la aprobación y demanda de la población.
2. Características nutricionales del frijol
Dentro de las características más importantes que destacan el valor nutritivo de las
leguminosas en la nutrición humana es que tienen de 2 a 3 veces más proteína que los cereales.
Además de un alto contenido de minerales, especialmente Fe, Ca y Zn (Deshpande, 1992). En
particular, se considera que el frijol es un alimento rico en macronutrientes tales como proteína
(16 – 33%), carbohidratos (60 - 70%), aunque escaso en grasa (1 – 3%), además contiene
Revisión de la literatura
34
vitaminas y micronutrientes que elevan aún más su valor nutricional; sin embargo, la
importancia del frijol se ha incrementado debido a que se considera un alimento nutracéutico
que contiene otros componentes que brindan un beneficio a la salud.
El frijol es un alimento rico en proteína, pero el valor nutricional de esta es pobre debido
a factores intrínsecos de la semilla, tales como la presencia de inhibidores de tripsina que
inhiben de forma irreversible a las proteasas intestinales; sin embargo, la actividad de los
inhibidores puede ser eliminada hasta en un 90% durante la cocción (Deshpande, 1992). Por
otro lado, la faseolina que es la principal proteína de reserva presenta bajos niveles de
digestibilidad, la cual mejora con la cocción (Deshpande y Damodaran, 1989). Así mismo,
otros componentes tales como taninos y ácido fítico forman complejos con las proteínas
disminuyendo su solubilidad y su hidrólisis; sin embargo, pueden ser removidos en una buena
proporción durante el remojo (Maga, 1982; Barampama y Simard, 1994).
En el Cuadro 1 se resumen las principales características nutricionales del frijol común.
La relación de la eficiencia proteínica (PER) que mide la relación que existe entre la ganancia
en peso con respecto a la cantidad de proteína consumida es relativamente baja (0.9 – 1.7)
comparado con 2.5 de la caseína (proteína modelo de comparación). El valor biológico de la
proteína de frijol cocido es de 77 – 92%, mientras que el de caseína es de 95 - 97.1%, además
presenta un alto nivel de digestibilidad (52 – 75%), más bajo que la caseína (92%). Una
característica importante en el frijol es su alto contenido de lisina (8.7 g/100 g) y fenilalanina
más tirosina (5.3 – 8.2 g/100 g de proteína), y aunque es deficiente en metionina y cisterna,
(aminoácidos limitantes en muchos alimentos) (2.24 – 2.53 g/100 g) y triptófano, se ve
complementado cuando es ingerido con cereales como maíz o arroz (deficientes en lisina),
incrementando el valor de la proteína ingerida (Guzmán-Maldonado y Paredes-López, 1998).
Las proteínas de origen animal, la caseína de la leche y la albúmina de huevo son las proteínas
Revisión de la literatura
35
con los más completos perfiles de aminoácidos; sin embargo, en años recientes se ha
considerado que es más saludable sustituir en una buena proporción su ingesta por proteínas de
origen vegetal debido a que el excesivo consumo de proteínas de origen animal puede ser
calciurético y con el tiempo provocar mayor riesgo de fracturas. Debemos considerar además
que en muchas ocasiones la proteína de origen vegetal es la única opción de consumo, debido a
la escasez económica de un gran número de la población, por lo que el frijol representa la
segunda fuente de proteína en México y cubre las necesidades básicas para el buen desarrollo y
funcionamiento del organismo.
También se considera al frijol un complejo rico de carbohidratos, éstos constituyen desde
un 50 - 60% del contenido de la semilla, formado principalmente por almidón (35 – 60%) y
fibra dietaria (14 – 19%), y en menor proporción por oligosacáridos (2 – 6%), además contiene
pectinas, arabinogalactanos y xiloglucanos. Diversos estudios han mostrado que de todo el
almidón consumido, al menos 10% puede ser resistente a las enzimas digestivas y entra al
colon en forma similar a la fibra dietaria. Cabe mencionar que se puede provocar la
transformación del almidón convencional a almidón resistente por medio de la retrogradación,
que consiste en el enfriamiento del almidón que ha sido previamente calentado, modificando su
forma cristalina y haciéndolo resistente a la digestión (Guzmán-Maldonado y Paredes-López,
1999). Dentro de este grupo se considera a la fibra dietaria y a los oligosacáridos (rafinosa,
estaquiosa y verbascosa), su aporte nutricional es casi nulo, sin embargo brindan un beneficio
adicional a la salud, ya que se consideran componentes nutracéuticos.
Revisión de la literatura
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Cuadro 1. Composición nutricional y componentes nutracéuticos del frijola.
COMPONENTE CONTENIDO RDA
(FAO/WHO/UNU) EFECTO BIOLOGICO
niños adultos Proteína 16 – 33%
PER 0.9 – 1.7
Digestibilidad de la proteína (%)
52 – 75
Metionina+cisteína (g/100g proteína)
2.24 – 2.53 1.7 2.5
Construcción, mantenimiento y reparación de tejidos
Lisina (g/100g proteína) 8.7 1.6 5.8 Síntesis de carnitina
Carbohidratos Ingesta calórica
Almidón (%) 35 – 60
Fibra dietaria (% bs) 14 – 19 25 – 30 g
Fibra soluble (%) 3.3 – 7.6 30
Fibra insoluble (%) 0.1 – 13.1 70
Baja los niveles de colesterol, mejora la tolerancia a la glucosa, reduce los requerimientos de insulina, promueve el buen funcionamiento del intesino.
Oligosacáridos (g/100 g) 3 – 12 g
Rafinosa 0.19 – 0.22
Estaquiosa 1.84 – 2.45
Verbascosa 0.15 – 3.8
Reducción de los niveles de colesterol y presión sanguínea y anticancerígeno
Minerales (mg/100 g)
Hierro 3.3 – 8.0 12 – 15 mg Transporte y almacenamiento de O2 Calcio 70 – 210 1000 – 1200 mg Contracción muscular y transmisión
de impulsos nervio sos. Constitución osea
Zinc 1.9 – 6.5 15 mg
Magnesio 160 – 230 350 mg
Fósforo 380 – 570 800 mg
Potasio 1320 – 1780 750 mg
Sodio 4 – 21 500 mg
Cobre 0.5 – 1.4 0.0015–0.003 mg
Manganesio 1 – 2 2 -5 mg
Transportador de CO2 e Inmunoestimulante
Acidos grasos (g/100g de aceite)
Linoleico 21 – 28
Linolénico 37 – 54
Inmunoestimulante y substituto de drogas para reumatismo
Vitaminas (g/100 g)
Acido fólico 0.17 – 0.59 0.18– 0.20 0.03 Previenen la anemia megaloblástica
Niacina 1.16 – 2.68 15 – 19 5 – 6
Riboflavina 0.14 – 0.27 1.3 – 1.7 0.4 - 0.5 Tiamina 0.9 – 1.2 1.1 – 1.5 0.3 – 0.4 Implicaciones cardiovasculares
Piridoxina 0.34 – 0.64
Acido fítico (mg/g) 6.0 – 28
Taninos (mg eq. cat./mg) 9.6 – 35 Anticarcinogénico
Inhibidores de tripsina (TIU/g) 13 – 29
aRDA: Dosis diaria recomendada; PER: Indice de eficiencia proteica; mg eq. cat: miligramos
equivalentes de catequina; TIU: Unidades inhibidoras de tripsina.
Revisión de la literatura
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Además, el frijol es fuente importante de minerales tales como: Fe, P, Mg, Mn, K, y en
menor grado Zn, Cu y Ca (Cuadro 1). Sin embargo la disponibilidad de los minerales está
determinada por las interacciones entre minerales y otros componentes del frijol que pueden
promover su biodisponibilidad, formando complejos solubles de tal manera que puedan ser
absorbidos directamente o bien transferir el mineral al receptor específico. Metionina, cisteína,
histidina y lisina, ácido ascórbico, fitoferritina y vitamina A, promueven la biodisponibilidad
de minerales (Vattem et al., 2001; Glahn et al., 2002). Sin embargo, también existen
componentes que reduzcen su biodisponibilidad, actuando como secuestradores o formando
complejos insolubles (Graham et al., 2001). Acido fítico (inositol penta y hexafosfato) y los
polifenoles (taninos) inhiben la absorción, formando complejos insolubles con Ca, Fe, Zn y Cu
(Suoth y Millar, 1998; Matuschek y Svanberg, 2002), sin embargo, ensayos en ratas no
muestran ningún efecto, tal vez debido a la actividad de susu fitasas, y que también pueden
estar presentes en humano (Welch et al., 2000). Por otro lado, el ácido fítico y los productos de
su hidrólisis pueden ser absorbidos en el intestino, desarrollando algún papel en el control de
transducción de señales y en la regulación de la absorción de nutrientes (Graham et al., 2001).
Welch et al. (2000) no encontraron correlación entre el porcentaje de hierro biodisponible con
el contenido de taninos y fitatos de frijol, ni tampoco entre el contenido de hierro
biodisponible y de fitatos, utilizando un sistema de biodisponibilidad con líneas celulares
Caco-2, pero sí con el contenido de taninos en ensayos con arroz )Glahn et al., 2002).
El contenido de lípidos es del 1 – 3% de la composición total del frijol, constituido
principalmente por ácidos grasos insaturados (65 – 87%) y lípidos neutrales (32 – 45%), tales
como, triglicéridos, pequeñas porciones de ácidos grasos libres, esteroles, ésteres de esterol y
fosfolípidos, éstos últimos, componentes esenciales de membranas celulares (Patte et al.,
1982). Debido a que los ácidos grasos polinsaturados tales como ácido linoleico y linolénico no
Revisión de la literatura
38
pueden ser sintetizados en el organismo deben ser suministrados como parte de la dieta.
Además son esenciales para el crecimiento normal, estructura celular, funcionamiento de todos
los tejidos y síntesis de eicosanoides (prostanglandinas, tromboxanos y leucotrienos),
importantes para el tratamiento de asma, artritis, migraña, nefritis y cáncer de pecho, próstata y
colon y arterosclerosis, ya que se ha demostrado que tienen el efecto de bajar los niveles de
colesterol en sangre en ratas (Reyes-Moreno y Paredes-López, 1993; Shahidi, F., 2000).
El frijol es considerado una buena fuente de vitaminas solubles en agua, especialmente
tiamina, niacina, riboflavina, piridoxina y ácido fólico (ver Cuadro 1), cuya función se canaliza
en el buen funcionamiento del organismo. Un interés especial ha atraído el ácido fólico ya que
es esencial para el desarrollo del feto, del tubo neuronal y se considera que una porción de
frijol provee más de los requerimientos diarios necesarios (0.18 - 0.20 mg/100 g) (Messina, M.
J., 1999). La reducción del valor nutricional de las vitaminas con la cocción varía de acuerdo a
la vitamina, sin embargo la reducción va de un 25 – 30% (Agustin et al., 1981).
Como se ha descrito anteriormente, el frijol es un alimento altamente nutritivo y
completo; sin embargo, desde hace varias décadas se han investigado los componentes que
afectan su valor nutritivo, a estos compuestos se les conoce como factores antinutricionales,
entre ellos los inhibidores de proteasas, hemaglutininas (lectinas), compuestos fenólicos
(taninos), fitatos y lecitinas (alergenos), además de los oligosacáridos que reducen las
preferencias de consumo debido a que son los responsables de la flatulencia y a largos tiempos
de cocción. Sin embargo, numerosos estudios han señalado que la mayor parte de estos
factores pueden ser removidos en gran proporción durante el remojo (compuestos fenólicos,
ácido fítico y oligosacáridos) e inactivados durante la cocción (inhibidores de proteasas,
lectinas y lecitinas) (Reyes-Moreno y Paredes-López, 1993). Sin embargo, en años recientes se
ha encontrado que estos componentes tienen un carácter dual, debido a que se han asociado
Revisión de la literatura
39
con la prevención de enfermedades de tipo crónico degenerativas, de tal manera que se ha
enfocado mayor interés hacia el frijol por su carácter nutracéutico.
3. Nutracéuticos: salud y dieta
En los últimos años se ha reconocido que las enfermedades crónico degenerativas,
asociadas a los problemas de obesidad, tales como diabetes, enfermedades cardiovasculares,
hipertensión y cáncer, están afectando a una gran parte de la población mundial, no sólo en
países desarrollados en los cuales existe abundancia de alimento, sino también en los países en
vías de desarrollo, donde existe malnutrición ya que no se satisfece la demanda de alimento,
además de ser de baja calidad nutricional (WHO, 2003). Dos factores principales son la causa
de este importante problema de salud, la dieta y la falta de actividad física. Desde tiempos
remotos, Aristóteles sugirió la importante relación entre salud y dieta, poniendo como
manifiesto “que tu alimento sea tu medicina”, sin embargo los patrones de alimentación han
cambiado hacia una dieta no balanceada. Así mismo, debido al creciente aumento de la
población el principal objetivo en cuanto a nutrición ha sido alcanzar los requerimientos
calóricos necesarios sin tomar en consideración el balance o calidad de los alimentos ingeridos.
Por otra parte, en Latinoamérica se han presentado cambios en los patrones de alimentación
debido al desarrollo, la industrialización, los estilos modernos de vida, etc., que han afectado
los patrones alimenticios de la población, incrementando el consumo de alimentos ricos en
carbohidratos y grasas y reduciendo la ingesta de cereales, leguminosas, frutas y verduras
(Bermudez y Tucker, 2003). Para tratar de frenar y combatir estos problemas de salud, la
Organización Mundial de la Salud ha propuesto que la mejor estrategia es la prevención y en
los últimos años se ha dado gran importancia a cambiar los hábitos alimenticios. En la
actualidad se recomienda una dieta rica en frutas y verduras y baja en carbohidratos y grasas,
Revisión de la literatura
40
así mismo campañas publicitarias recomiendan la ingesta diaria de al menos cinco porciones de
frutas y vegetales. Estos nuevos patrones alimenticios han surgido como consecuencia de
estudios que demuestran la presencia de componentes bioactivos presentes en los alimentos y
que juegan un papel importante en la salud. A estos alimentos se les ha denominado
“nutracéuticos”, alimentos que más allá del aporte nutricional contienen otros componentes
que participan en la prevención o disminución del riesgo de enfermedades crónico
degenerativas ya que poseen propiedades antioxidantes, anticancerígenas, antimutagénicas,
moduladores enzimáticos, reductores del colesterol, reguladores de la actividad intestinal y de
la actividad hormonal, etc. Entre los principales componentes podemos mencionar a la fibra y
oligosacáridos, polifenoles, ácido fítico, inhibidores de proteasas, ácidos grasos insaturados,
etc.
4. Compuestos nutracéuticos de frijol
El carácter nutracéutico del frijol ha llamado la atención en los países desarrollados hacia
esta leguminosa debido a que aporta importantes beneficios a la salud, incluyendo la reducción
del contenido de colesterol en sangre, el aporte de tolerancia a la glucosa, disminución de
enfermedades cardiovasculares y prevención de ciertos tipos de cáncer (Messina, 1999;
Guzmán-Maldonado y Paredes-López, 1998).
Fibra, oligosacáridos, lectinas, inhibidores de proteasas, ácido fítico y polifenoles juegan
un papel fundamental en la prevención de enfermedades ya que presentan diferentes
mecanismos de acción, y pueden actuar de diferente manera, como: antioxidantes,
antitumorales, moduladores enzimáticos, reductores del colesterol, promotores de la actividad
intestinal y con efecto hormonal (Cuadro 2).
Revisión de la literatura
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Cuadro 2. Actividad biológica de los compuestos nutracéuticos del frijola.
Compuesto bioactivo Antioxidante Antitumoral Modulador enzimático
Reductor del colesterol
Actividad intestinal
Efecto hormonal
FIBRA * * * OLIGOSACARIDOS * * * INHIBIDORES DE PROTEASAS
* ACIDO FITICO * * * POLIFENOLES Flavonoides/Isoflavonoides
* * * Acidos fenólicos * Taninos * * Antocianinas * *
aAdaptado de Messina, (1999) y Slavin et al., (1999).
4.1. Polifenoles
Los compuestos fenólicos son originados a partir de una de las principales clases de
metabolitos secundarios en plantas, derivados de la fenilalanina. Las plantas y los alimentos
contienen una gran variedad de derivados fenólicos, incluyendo simples fenoles,
fenilpropanoides, derivados del ácido benzoico, flavonoides, stilbenos, taninos, lignanas y
ligninas, suberina y cutina. Los compuestos fenólicos son esenciales para el crecimiento y
reproducción de plantas, actúan como antipatógenos. Contribuyen con la pigmentación de las
plantas y son atrayentes de polinizadores. Además actúan como pesticidas naturales y
participan en el establecimiento de la simbiosis con el género Rhizobium. Protegen a las plantas
de la luz UV y son antioxidantes naturales. Esta última propiedad atrae enormemente nuestra
atención debido a la constante formación de radicales libres que ocurre de forma natural en
nuestro organismo, originados como productos del metabolismo, algunos de ellos son
esenciales para un buen funcionamiento del organismo; sin embargo, ciertos factores
ambientales como la luz solar, fumar y la contaminación de las industrias incrementan la
Revisión de la literatura
42
formación de radicales libres en el cuerpo. Los radicales libres son inestables y altamente
reactivos, pero su reactividad puede ser contrarestada por medio de los antioxidantes. Los
antioxidantes pueden actuar a diferente nivel, pueden disminuir la concentración de oxígeno,
prevenir la formación de la reacción en cadena por secuestramiento de los radicales de
iniciación, unión a los iones metálicos catalizadores y descomposición de los productos
primarios de oxidación, previenen la unión a proteínas y la mutación del ADN y el daño a
tejido (Shahidi, F., 2000). Además de su actividad antioxidante, presentan actividad
antimutagénica y anticancerígena y juegan un papel muy importante en la salud debido a que
se han asociado con la reducción de enfermedades crónicas-degenerativas (Rui Hai, L., 2004).
El consumo de compuestos fenólicos en la dieta está afectado por los hábitos y
preferencias del consumidor. Las principales fuentes de compuestos fenólicos son frutas,
vegetales, cereales y leguminosas Se ha estimado que el consumo diario de compuestos
fenólicos en personas que comen varias raciones de fruta y vegetales al día es de 1g. La
Academia Nacional de Ciencias de EU recomienda el consumo de al menos 5 raciones de
frutas o vegetales diarios para un buen funcionamiento del organismo y para la prevención de
enfermedades crónico degenerativas. Co ntrario a la recomendación, en países de
Latinoamérica se observan cambios en los patrones de consumo, en la actualidad, se ha
incrementado el consumo de alimentos de origen animal, productos ricos en grasa y azúcares, y
al mismo tiempo, la disminución de la ingesta de cereales, frutas y algunos vegetales
(Bermudez y Tucker, 2003). De tal manera que el consumo de compuestos fenólicos es cada
vez menor y para algunos sectores de la población resulta inaxesible el consumo de frutas,
debido a sus condiciones socio económicas. Se ha descrito que la semilla de frijol contiene
diferentes compuestos fenólicos, contenidos principalmente en la cascarilla y que su color está
determinado por la presencia y concentración de polifenoles tales como flavonoides
Revisión de la literatura
43
glicosilados, taninos condensados y antocianinas (Takeoka et al., 1997; Beninger et al., 1999;
2003; Choung et al., 2003; Romani et al., 2004; Salinas-Moreno et al., 2005). Y se han descrito
diferentes propiedades antioxidantes, anticancerígenas y antimutagénicas en diferentes
cultivares de frijol. (González-De Mejía et al., 1999; Cardador-Martínez et al., 2002; Beninger
et al., 2003; Aparicio-Fernández et al., 2006). Sin embargo, la correlación entre contenido de
polifenoles y actividad antioxidante con respecto al color de la semilla no ha sido clara,
algunos estudios muestran correlación directa entre las más altas actividades antioxidantes y el
frijol más colorido (Islam et al., 2003; Iniestra-González et al., 2005), mientras que para otros
la correlación no es clara, debido a que encuentran alta capacidad antioxidante en frijol blanco,
debido a la presencia de taninos condensados (Beninger and Hosfield, 2003), ni tampoco para
el contenido de taninos en las semillas más coloridas (Guzmán-Maldonado et al., 1996;
González-De Mejía et al., 2003; Espinosa-Alonso et al., 2006), por lo cual se sugiere más
investigación al respecto. De tal manera que se está considerando al frijol como una buena
fuente de compuestos fenólicos en la dieta, tomando en cuenta que es un alimento de costo
accesible y que se tiene bien incorporado a los hábitos tradicionales de alimentación.
.1.1. Taninos condensados
Los taninos son compuestos fenólicos de peso molecular intermedio (más de 30,000 Da),
son moléculas altamente hidroxiladas y pueden formar complejos insolubles con carbohidratos
y proteínas y son los responsables de la astringencia en los alimentos debido a la precipitación
de las enzimas de la saliva. Se clasifican en dos grupos: hidrolizables y no hidrolizables o
condensados. Los primeros constan de unidades de ácido gálico que por condensación dimérica
forman ácido hexahidroxidifénico (galoil) que se esterifica como poliol, contienen
principalmente 18 unidades de glucosa que puede condensarse a otra molécula galoil y así
Revisión de la literatura
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formar polímeros de alto peso molecular, además pueden ser hidrolizados por acción química o
enzimática. Los no hidrolizables, llamados también proantocyanidinas, son polímeros de alto
peso molecular y estructuralmente más complejos, formados por unidades de catequina
(flavan-3-ol) con una molécula leucoantocianidina (flavan-3,4-diol) como precursor,
condensados entre el carbón 4 del heterociclo y el carbón C6 y C8 de 18 unidades adyacentes
(Parr y Bolwell, 2000). En los alimentos se encuentran predominantemente los taninos
condensados, mientras que los hidrolizables sólo en cantidades traza. Una gran variedad de
diferentes alimentos de origen vegetal contienen taninos, tés, vinos, frutas y granos (manzanas,
plátanos, uvas, ciruelas, peras, duraznos, fresas, sorgo, mijo, haba, cebada, chícharos,
algarrobo, y otras leguminas entre las que destaca por su importancia alimentaria el frijol
común).
Además de los efectos negativos de los taninos en la precipitación de proteínas ó
inhibición en forma no competitiva la actividad enzimática de celulasa, pectinasa, amilasa,
lipasas, enzimas proteolíticas, β-galactosidasa, así como enzimas microbianas que participan
en la fermentación de cereales, también pueden reducir la biodisponibilidad de iones metálicos
como Fe, Ca y Zn y de vitamina B12, y afectan la mucosa del tracto gastrointestinal alterando
la excreción de ciertos cationes, proteínas y aminoácidos esenciales endógenos (Chung et al.,
1998). Otro efecto negativo que fue asociado al consumo de alimentos ricos en taninos es la
incidencia de cánceres del esófago, hígado, etc. Al investigar este efecto en animales de
laboratorio utilizando extractos de taninos (fruto del betel y té de hierbas) se observó el
desarrollo de tumores, lo que sugirió el posible efecto carcinogénico; sin embargo, otros
reportes indicaron que la actividad carcinogénica puede estar relacionada a componentes
Revisión de la literatura
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asociados a taninos, más que a ellos en sí ya que se han visto asociaciones negativas entre el
consumo de té y la incidencia de cáncer (Chung et al., 1998).
Contrario a los efectos negativos de los taninos, también se les ha asociado a efectos
anticancerígenos, antimutagénicos y antimicrobianos (Chung et al., 1998; Parr y Bolwell,
2000). Estos efectos están ligados al carácter antioxidante de los taninos, protegiendo los
componentes celulares del daño oxidativo al reducir el nivel de radicales libres, así como la
peroxidación y la inhibición de compuestos inductores de tumores. Además presentan gran
efectividad contra bacterias, hongos, levaduras y virus, por la formación de complejos con
enzimas o sustratos indispensables para los microorganismos, así como al mecanismo de
toxicidad que actúa en las membranas inhibiendo el sistema de transporte electrónico o la
formación de complejos insolubles con nutrientes y iones metálicos, reduciendo así la
disponibilidad y por tanto la capacidad de sobrevivencia de los microorganismos.
Los taninos son los principales componentes de la cascarilla de frijol, han sido reportados
en todos los colores de semilla, desde el negro, rojo, café, amarillo, crema e inclusive en el
blanco; sin embargo, no está muy clara la relación entre el contenido de taninos y la actividad
antioxidante de éstos. Inicialmente se asociaba una mayor actividad en los frijoles negros y
más coloridos, contradictorio a lo reportado por Beninger et al. (2003) que encuentra la mayor
actividad antioxidante en frijol blanco, así como una correlación con el contenido de taninos.
Es necesario incrementar los estudios en lo que respecta al papel que los taninos juegan
en la alimentación ya que por un lado ofrecen beneficios preventivos a la salud,
anticarcinógenos o antimutágenicos y por otro lado, pueden estar involucrados en la promoción
de cáncer o actividad antinutricional, seguramente la dosis es la que marca el destino final o la
acción en el organismo.
Revisión de la literatura
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4.1.2. Acidos fenólicos
Los ácidos fenólicos se encuentran ampliamente distribuídos en las plantas, pueden estar
en forma esterificada, glicosilada y polimerizada pudiendose unir a proteínas, lípidos y otros
componentes. Los ácidos fenólicos no se encuentran uniformemente distribuidos en el tejido
de las plantas, y protegen a la planta de la oxidación y de los depredadores o patógenos. Los
ácidos fenólicos se clasifican en dos tipos, los derivados del ácido hidroxibenzoico (p-
hidroxibenzoico, vanílico y gálico) y los derivados del ácido cinámico (ferúlico, p-coumárico y
cafeico). Los primeros se encuentran en plantas comestibles en un nivel bajo, a excepción de
ciertas frutas rojas, rábano negro, cebollas y tés. Los ácidos hidroxicinámicos son más
comunes y están conformados por ácido coumárico, cafeico, ferúlico y sinápico. Se encuentran
en alto contenido en arándanos, kiwis, ciruelas, cerezas y manzanas. El ácido ferúlico es el más
abundante en cereales y granos, se encuentra en la capa más externa y constituye la principal
fuente dietaria (Manach, et al., 2003).
El interés por los ácidos fenólicos se incrementó debido a los estudios epidemiológicos
que mostrado que dietas ricas en frutas y vegetales brindan un efecto benéfico a la salud de los
consumidores. La combinación de los diferentes ácidos fenólicos y otros compuestos fenólicos
presentes en frutas, vegetales y plantas pueden brindar un efecto sinérgico, cuya naturaleza
química promueve actividad antioxidante y anticancerígeno, específicamente acción
quimiopreventiva en la inducción de hepatocarcinogénenesis en ratas (Tanaka et al., 1994;
Pietta, et al., 2000).
Sosulski y Dabowski (1984) analizaron el contenido de los ácidos fenólicos encontrados
en diez diferentes especies de leguminosas, entre ellos el frijol, encontrándose en un rango de
18 – 163 mg/kg de harina, siendo el ácido ferúlico, hidroxibenzoico, coumárico y sinápico los
principales. Sin embargo, no se encontró una asociación entre el contenido de los mismos y el
Revisión de la literatura
47
color de los extractos metanólicos de la cascarilla, por lo cual se sugiere que los ácidos
fenólicos no son los responsables del color de la semilla (Sosulski y Dabowski, 1984). Estudios
posteriores mostraron que los ácidos fenólicos se encuentran principalmente en la cascarilla del
frijol, debido a que el contenido total encontrado en cotiledones de frijol Carioca (4.89 mg/kg)
fue muy bajo comparado con los niveles del frijol completo (García et al., 1998).
Recientemente, se realizó un estudio para identificar y cuantificar los ácidos fenólicos de tres
diferentes clases de frijol consumido en EU (Pinto, Gran Norteño y Frijol Negro), separando
16 diferentes ácidos fenólicos, el ácido ferúlico fue el más abundante, seguido por p-coumárico
y sinápico. El contenido total fue de 19.1– 48.3 mg/100 g de frijol, del cual hasta el 83% fue
conservado después del proceso de cocción y sólo el 2% perdido durante toda la noche de
remojo (Lutria y Pastor-Corrales, 2006). El efecto en la reducción del contenido de ácidos
fenólicos por la cocción también fue confirmado en estudios realizados en materiales silvestres
y cultivados de México, la reducción fue diferente dependiendo del material analizado y la
germinación provocó un incremento del ácido vanílico y p-coumárico, mientras que p-
hidroxibenzoico se vio disminuido y removiendo la cascarilla sólo ácido vanílico y p-
coumárico fueron sintetizados de novo (Díaz-Batalla et al., 2006).
4.1.3. Flavonoides
Los flavonoides son un grupo importante y diverso de compuestos fenólicos que
presentan diferente estructura química. a) Los flavonoles son los más comúnmente encontrados
en los alimentos, principalmente quercetina y kaemferol y están presentes en baja cantidad en
forma glicosilada entre 15 a 30 mg/kg de peso fresco; sin embargo se pueden encontrar en
cantidades importantes en cebolla, col, puerro, brócoli, zarzamoras, vino y té. b) Las flavonas
son menos comunes y las principales son luteolina y apigenina, que se encuentran en perejil y
Revisión de la literatura
48
apio. Otras representantes son tangeretina, nobiletina y sinensetina encontrados en aceite
esenc ial de mandarina. c) Las flavanonas se encuentran en tomate y menta y en mayor cantidad
en cítricos. Las principales agliconas son naringenina en uvas, hesperetina en naranjas y
eriodictiol en limón. d) Las isoflavonas se encuentran exclusivamente en leguminosas, en gran
cantidad únicamente en soya y se conocen como fitoestrógenos debido a que su estructura es
similar a los estrógenos y poseen propiedades pseudo hormonales. e) Los flavanoles existen en
forma de monómeros como las catequinas y de polímeros como las proantocianidinas o taninos
condensados. Galotaninos y elagitaninos son productos de la hidrólisis de los taninos que estan
constituidos de unidades de ácido gálico glicosiladas. Las catequinas se encuentran
principalmente en frutas como chabacano, vino tinto, té verde y chocolate. Mientras que
gallotaninos y epigalotaninos están en leguminosas, uvas y té. Los taninos condensados están
desglicosilados y comprenden dímeros, oligómeros y polímeros de catequina (Hollman, 2000).
En frijol se ha descrito la presencia de flavonoides en semillas de color amarillo, café y
negro, los taninos están ampliamente distribuidos en frijol, además de kaemferol y quercetina
(Hempel y Böhm, 1996; Romani et al., 2004). El efecto biológico de los flavonoides depende
del tipo, la composición de los sustituyentes de sus moléculas y de la composición de sus
mezclas, numerosos estudios epidemiológicos sugieren un mayor efecto cuando éstos se
consumen a partir del fruto o vegetal completo, ya que se potencializa el efecto de sus
diferentes compuestos (Rui Hai, L., 2004). Dentro de los posibles efectos que brindan al
organismo están la modulación de las enzimas de detoxificación, relacionadas con la
proliferación celular (Marchand, 2002) y sus reconocidas actividades antioxidantes (Pietta,
2000).
Revisión de la literatura
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4.1.4. Antocianinas
Las antocianinas son pigmentos de tejidos epidermales que imparten el color rojo, azul, y
morado a las plantas y a los alimentos. De acuerdo al pH pueden estar en forma no colorida o
colorida y se encuentran en forma de mono y diglucósidos principalmente. Se encuentran más
abundantemente en frutas, hojas y raíces de algunos vegetales coloridos y en algunos cereales
como el trigo y maíz, y en vino tinto. Estos compuestos han atraído enormemente el interés
debido a que han mostrado efectos antinflamatorios, vasotónicos y propiedades antioxidantes
(Tsuda et al., 1994; Clifford, 2000). En la industria alimentaria son una alternativa atractiva
para el remplazo de colorantes sintéticos debido a su alta solubilidad en agua (Macz-Pop et al.,
2006).
La presencia de antocianinas en frijol sólo ha sido descrita para frijol negro y rojo
(Takeoka et al., 1997; Beninger et al., 2003; Choung, 2003; Romani et al., 2004). Inicialmente
sólo se habían identificado malvidina 3-glucósido, petunidina 3-glucósido y delfinidina 3,5-
diglucósido, extraídas de frijol negro. Sin embargo con el desarrollo de técnicas y equipos más
eficientes se ha logrado identificar en frijol negro cultivado todos los grupos principales de
monoglucósidos de antocianinas: delfinidina, petunidina, cianidina, malvidina, pelargonidin, y
peonidina (Takeoka et al., 1997; Romani et al., 2004; Salinas-Moreno et al., 2005).
Las antocianinas proporcionan enormes beneficios a la salud cuando se consumen de 180
a 215 mg diar ios, siendo las principales fuentes las frutas y vegetales rojos y morados
(arándanos, zarzamoras, betabel, etc.) y vino tinto. Sin embargo, para la mayor parte de la
población Mexicana estas fuentes no son tan disponibles, por lo quel se sugiere que 100 g de
frijol negro puede aportar altas cantidades (340 mg) de antocianinas en la dieta (Clifford,
2000).
Revisión de la literatura
50
4.2. Fibra dietaria
La fibra dietaria es una mezcla compleja de numerosos polisacáridos, entre ellos celulosa,
himicelulosa, ß-glucanos, pectinas y lignina, que comparten una característica fundamental,
son resistentes a la hidrólisis por acción de las enzimas digestivas humanas y se consideran no
absorbibles por el tracto gastrointestinal; sin embargo, mucha de la fibra dietaria es susceptible
a la fermentación microbiana en el intestino delgado (Selvendran Trowell et al., 1976).
También se consideran como parte de la fibra dietaria las gomas, mucílagos, polisacáridos de
algas y polisacáridos sintéticos, así como el almidón resistente que pasa al colon sin haber sido
hidrolizado (Asp, 1990). La fibra dietaria se ha clasificado en soluble e insoluble de acuerdo a
la propiedad de solubilizarse. La fibra soluble es altamente fermentable y está asociada al
metabolismo de carbohidratos y lípidos; mientras que la insoluble contribuye a la formación
del bolo fecal y a la reducción del tiempo de tránsito intestinal (Madar y Odes, 1990a). Hasta la
década de los 1970 se creía que la fibra dietaria tenía un valor nutricional inerte y su uso era
sólo de tipo laxante. Sin embargo en la actualidad se sabe que muchas fibras son fermentadas
en el intestino delgado, producen hidrógeno, metano, dióxido de carbono y ácidos grasos de
cadena corta (SCFAs, por sus siglas en inglés), que son rápidamente absorbidos en el intestino
y contribuyen al suministro de energía (Cummings, 1991). Se ha sugerido que el aporte
calórico promedio es de hasta 3 Kcal/g de fibra (Livesey, 1990). Los SCFAs estimulan la
proliferación celular en el intestino delgado produciendo hipertrofia intestinal, sin embargo,
pueden tener un efecto quimiopreventivo en el colon. El butirato ha mostrado normalizar el
crecimiento de líneas celulares transformadas, estimular el crecimiento de células normales con
inhibición del crecimiento de líneas celulares cancerosas (Gallaher, 2000)
La fibra dietaria ayuda a reducir la obesidad y numerosos estudios epidemiológicos han
examinado la asociación inversa entre el consumo de fibra e incidencia de enfermedades
Revisión de la literatura
51
crónicas, principalmente cáncer de colon. Algunos trabajos han asociado la fibra dietaria a
múltiples efectos benéficos en el organismo, entre ellos el buen funcionamiento del tracto
intestinal por la reducción de los tiempos de tránsito intestinal y debido a que funciona como
agente laxante alivia el estreñimiento (Gallaher, 2000). Por otro lado, la relación entre el
consumo de fibra y la reducción del cáncer de colon es apoyada por algunos autores (Trock et
al., 1990), mientras que para otros no la hay (Potter y McMichael, 1986). Se han propuesto
varios mecanismos por los cuales la fibra podría prevenir el desarrollo de cáncer de colon. 1)
Debido a que la fibra incrementa el volumen fecal y diluye el contenido de materia, reduce las
interacciones entre la mucosa intestinal y los agentes carcinogénicos y cancerígenos o agentes
promotores de tumores (Gazzaniga y Luptol, 1987), además absorbe agentes mutagénicos
atrapándolos hasta excretarlos evitando el contacto con las células del colon (Roberton et al.,
1991). La ingesta de fibra no fermentable previene la formación de compuestos carcinogénicos
que surgen como parte del metabolismo de las bacterias del colon cuando metablolizan fibra
fermentable e inducen la producción de sales biliares que actúan de la misma forma. El cambio
de pH en el colon a un nivel ácido también puede promover la formación de cáncer, debido a
que puede modificarse la actividad enzimática y la naturaleza química de los productos del
metabolismo de las bacterias, de algunos carcinógenos y de sales biliares (Lupton et al., 1988).
La fibra presenta un efecto importante mejorando el control glicémico por la taza de reducción
de absorción de la glucosa, este efecto puede deberse principalmente al retraso del vaciado
gástrico y retaso en la absorción de la glucosa debido a la viscosidad dentro del intestino
delgado. También contribuyen la movilidad intestinal alterada y una taza reducida de digestión
del almidón (Jenkins et al., 1980). Por otro lado, desde 1960 se sabe que la fibra disminuye los
niveles de colesterol en sangre y el riesgo de enfermedades cardiovasculares. Este fenómeno
está asociado al incremento de la absorción del colesterol, la fermentación y al incremento en
Revisión de la literatura
52
la excreción de ácidos biliares (Raymond et al., 1977; Bazzano et al., 2005). Existe poca
evidencia de que el propionato (SCFAs) disminuye la síntesis de colesterol en células de
hepatocitos in vitro. Por otro lado, se ha postulado que las sales biliares (compuestos
esteroidales) pueden ser las responsables del efecto de reducción de colesterol ya que son
sintetizadas a partir de éste. Participan en la absorción de lípidos y se excretan hacia el
intestino delgado en respuesta al alimento ingerido y son activamente reabsorbidas en el
intestino grueso; sin embargo, pequeñas cantidades se pierden en las heces fecales. Se cree que
la fibra incrementa esta pérdida, por lo que al ser sintetizadas nuevamente a partir del
colesterol, este baja su nivel en sangre; sin embargo, muchos reportes manifiestan que aunque
la fibra incrementa la excreción de sales biliares, no explica completamente la reducción del
colesterol (Gallaher, 2000).
4.3. Oligosacáridos
Los oligosacáridos son carbohidratos de bajo grado de polimerización y no se pueden
hidrolizar por las enzimas gástricas del humano ya que no posee la enzima a-galactosidasa por
lo que pasan al intestino grueso donde son hidrolizados por bifidobacterias de la flora normal
bacteriana, produciendo CO2, H2 y CH3 (estos últimos responsables de la flatulencia) y
diferentes ácidos carboxílicos de cadena corta (acetato, propionato, butirato y lactato) que
juegan un papel importante en la regulación del metabolismo y la diferenciación de la división
celular y posiblemente como anticancerígenos. Además de la reducción del colesterol sérico y
presión arterial (Roberfroid et al., 2000), se ha propuesto que los oligosacáridos pueden tener
un beneficio adicional en la absorción de minerales ya que estos al ser enlazados por los
oligosacáridos no son absorbidos en el intestino delgado, sino que son transportados hasta el
Revisión de la literatura
53
intestino grueso y por medio de la hidrólisis con enzimas bacterianas, el mineral es liberado en
condiciones más favorables para su absorción (Slavin, 1999; Roberfroid et al., 2000).
Los oligosacáridos de importancia en frijol son rafinosa, estaquiosa y verbascosa, se les
considera factores que producen flatulencia y por lo tanto están involucrados en la disminución
de la aceptación del consumo de frijol. El contenido de rafinosa en frijol está en el rango de 4.4
a 11.4 mg/g; estaquiosa de 50.9 a 63.8 mg/g y verbascosa (2.2 a 5.1 mg/g), estaquiosa es el
principal oligosacárido en frijol .
C. BIODIVERSIDAD 1. Biodiversidad
La diversidad biológica se refiere a la variabilidad existente entre los organismos vivos en
función de los genes dentro de una misma especie, a la variación entre especies diferentes que
integran los diversos ecosistemas, constituyendo los tres niveles fundamentales de
organización biológica (Moreno, 2001). La variación biológica es sumamente importante ya
que determina la forma en que una población interactúa con su ambiente y con otras especies,
cómo evoluciona y persiste a través del tiempo (Tilman, 2006). La diversidad genética surge a
nivel molecular y consiste en los cambios que ocurren en los ácidos nucleicos que pueden
repercutir en el fenotipo y puede darse a nivel de organismos independientes y de poblaciones.
La estructura genética de una población Mendeliana puede describirse por medio de las
frecuencias alélicas de cada locus, así como de las frecuencias de los diferentes genotipos en
una población. Las diferencias en las frecuencias alélicas miden la cantidad de variación en
una población y las frecuencias genotípicas muestran como la variación genética de una
población está distribuida entre sus miembros. Sin embargo, existen fuerzas evolutivas que
Revisión de la literatura
54
pueden cambiar la estructura genética de una población. El flujo génico implica la
introducción de alelos nuevos en la población y generalmente aumenta la diversidad genética.
Los cambios en las frecuencias génicas se producirán ya sea por la presencia de mayor número
de copias de un alelo ya presente en la población o por introducción de nuevos alelos. La
deriva génica se refiere a las fluctuaciones en las frecuencias alélicas que ocurren por
casualidad (en particular en las poblaciones pequeñas) como resultado del muestreo al azar
entre los gametos. La deriva disminuye la diversidad dentro de una población porque tiende a
causar la pérdida de alelos poco usuales, reduciendo el número total de alelos dando lugar a la
formación de los llamados cuellos de botella. El apareamiento dirigido puede alterar también
la frecuencia alélica, pudiendo sobre expresar los homocigotos dejando a los heterocigotos
poco representados en la población y por tanto una disminución de la variabilidad genética.
Finalmente, la selección natural es el mecanismo por el cual los individuos o las poblaciones
con los alelos más exitosos logran adaptarse a las nuevas condiciones ambientales, trayendo
como resultado un cambio en la frecuencia alélica. La selección natural puede ser
estabilizante, si se conserva el promedio de las características de una población; direccional
cuando unos individuos contribuyen más en la descendencia y las características de la nueva
generación se mantienen a un extremo; o disruptiva cuando dos grupos de individuos a ambos
extremos de la población contribuyen más con la descendencia y se producen dos picos en la
distribución de los alelos en la población (Purves et al., 2004). Además de los mecanismos
evolutivos antes mencionados que varían la frecuencia alélica y que en algunos casos
provocan la pérdida de la diversidad, también existen otros mecanismos que contribuyen con
el aumento de la diversidad. Las mutaciones son las principales responsables de la variación
genética ya que de manera aleatoria pueden originar un cambio en el ADN. Son ventajosas
cuando restauran alelos que fueron removidos en las poblaciones por algún agente evolutivo y
Revisión de la literatura
55
neutrales cuando no afectan la región de un locus y por tanto la capacidad del individuo o su
adaptabilidad. Por otro lado, la recombinación sexual genera una interminable combinación de
alelos y por tanto una gran variedad de nuevos genotipos que incrementan el potencial
evolutivo en las poblaciones. La obtención de nuevos genotipos incrementa la posibilidad de
que éstos puedan ser más exitosos, aún en los ambientes más impredecibles (Purves et al.,
2004).
Para tratar de estimar la diversidad biológica se deben de considerar tres diferentes tipos
de diversidad: a, ß, y ?. La diversidad a se refiere a la riqueza de las especies, es decir, al
número total y homogeneidad de especies distintas localizadas en un área geográfica
determinada. El cambio gradual que presentan las especies entre las diferentes comunidades a
través de un gradiente de hábitats se denomina diversidad ß y los factores biogeográficos,
topográficos y climáticos que influyen en la variación de los hábitats y que repercuten en la
diversidad alfa y beta consituyen la diversidad ? (Moreno, 2000; Neyra González y Durand
Smith, 1998).
Se ha estimado que el número de especies en el mundo oscila entre dos y cien millones y
sólo 1.4 millones han sido descritas. Por otro lado, entendiendo como población una especie
contenida en una entidad geográfica, que puede ser distinguida ecológica y genéticamente de
otras. Hughes et al., (1997) estimaron que el número de poblaciones del planeta puede ser de
1.1 hasta 6.6x109. Debemos tomar en cuenta que las estimaciones de la diversidad son
aparentemente muy grandes; sin embargo, está expuesta a muchos factores que pueden ponerla
en peligro. La mayor riqueza genética se localiza en los trópicos, donde coexisten las mejores
condiciones climáticas para suministro de energía, alimento, establecimiento, estabilidad y
heterogeneidad del hábitat, interacciones interespecíficas, equilibrio entre el tamaño de
Revisión de la literatura
56
población y su espacio geográfico, etc., dando como resultando altas tasas de especiación y
bajas probabilidades de extinción (Purvis y Hector, 2000).
2. Importancia y usos de la biodiversidad
Los recursos fitogenéticos para la alimentación y la agricultura constituyen la base
biológica de la seguridad alimentaria mundial y sustentan directa o indirectamente la vida de
toda la población mundial ya que proporcionan alimentos, medicamentos, forrajes para los
animales domésticos, fibras, vestido, vivienda, energía y un gran número de otros productos y
servicios que son el sustento de la vida. Son la materia prima utilizada para la producción de
nuevos cultivares y especies. Constituyen la reserva de adaptabilidad genética que sirve de
protección contra cambios ambientales y económicos que pueden ser nocivos. La diversidad
genética de los cultivos comprende las variedades tradicionales, los cultivares modernos y las
especies silvestres emparentadas con los cultivos modernos (www.ipgri.org).
3. Pérdida y mantenimiento de la biodiversidad
Uno de los principales problemas que atrajo la atención de la sociedad a finales del siglo
XX fue la pérdida de los limitados recursos biológicos y genéticos como consecuencia de las
actividades humanas que contribuyen directamente con la “erosión genética”, proceso continuo
de pérdida de la biodiversidad. Dentro de las principales causas de reducción de la
biodiversidad debido a la actividad humana tenemos: crecimiento desmedido de la población
que trae como consecuencia destrucción de reservas naturales para su utilización como
vivienda, extensión de áreas de cultivo a fin de abastecer los requerimientos de alimento; así
Revisión de la literatura
57
mismo, cambios climáticos resultado de urbanización, industrialización y contaminación. Todo
esto ha provocando la destrucción de hábitats y la reducción de los centros de origen y
diversificación de los cultivos. Así mismo, la sustitución de cultivos tradicionales por
cultivares mejorados, y por tanto, la distribución de pocos genotipos da lugar a los llamados
“cuellos de botella”, donde la sub utilización de materiales estrechamente relacionados con una
base genética reducida provoca la disminución de la diversidad genética (Tanksley y
McCouch, 1997). Por otro lado, no se ha dado la debida importancia al resguardo y utilización
de las fuentes genéticas, y se sabe que la riqueza genética de los primeros ancestros ha sido
descuidada y se ha perdido. Por muchos años, no se contemplaron en el mejoramiento; sin
embargo, en la actualidad se sabe que cuando se transfieren genes de organismos primitivos
hacia cultivados resurge un cultivo con mejores características, como ha sido demostrado en
trigo, soya, avena, papa, tomate y cebada (Harlan, 1987). A lo largo de la historia, el ser
humano ha utilizado miles de especies vegetales para su alimentación; sin embargo, en la
actualidad sólo 150 especies de plantas se cultivan y sólo 12 proporcionan alrededor del 75%
de los alimentos consumidos. Arroz, maíz, trigo y papa producen más de la mitad de nuestros
alimentos, por lo que muchos cultivos locales tradicionalmente importantes para alimentar a
los sectores más pobres de la sociedad han sido descuidados o abandonados, incrementado así
la vulnerabilidad de la agricultura y empobreciendo la alimentación humana (www.ipgri.org).
Aunque la mayor parte de la diversidad biológica se encuentra en las zonas tropicales y
subtropicales cuyos países son los más ricos en genes, paradójicamente son muchas veces los
más pobres en términos económicos. A pesar de la importancia vital que tienen para la
supervivencia humana, los recursos genéticos se están perdiendo a una velocidad alarmante
debido a la falta de incentivos para desarrollarlos y conservarlos. El Instituto internacional de
fuentes genéticas de plantas (IPGRI) ha planteado diferentes estrategias para conservar la
Revisión de la literatura
58
biodiversidad, una de ellas se basa en el compromiso internacional de reconocer la enorme
contribución de los agricultores, las comunidades locales e indígenas, y exhorta a los gobiernos
a salvaguardar y promover los derechos de los agricultores. Estos incluyen la protección de sus
conocimientos tradicionales, el derecho a la participación equitativa en la distribución de
beneficios por el uso de los recursos, así como el derecho a participar en la toma de decisiones
relativas a recursos filogenéticos y a la conservación in situ y ex situ. De forma particular, los
recursos genéticos o semillas de los cultivos de interés en la alimentación del hombre,
representan una fuente importante de variabilidad que garantiza la seguridad alimentaria. Estos
materiales desde hace un siglo han sido colectados y preservados en bancos de germoplasma.
El principal objetivo de los bancos de germoplasma ha sido recolectar, mantener, evaluar y
utilizar la diversidad genética de las semillas como fuente genética para el mejoramiento de los
cultivos, sin embargo, ha sido una tarea difícil (Tanksley y McCouch, 1997). Uno de los
organismos internacionales que supervisan los esfuerzos que en el mundo se están realizando
para recolectar y conservar la diversidad genética es el Instituto Internacional de Recursos
Genéticos Vegetales, y hasta 1997 se reportaron más de 700 bancos de germoplasma que
contienen más de 2.5 millones de accesiones de importancia económica, entre ellas frijol,
arroz, maíz, algodón, soya, papa, trigo y jitomate (Tanksley y McCouch, 1997). Para que un
banco de germoplasma se mantenga funcional se requiere de ciertas estrategias de
conservación in situ y ex situ. Las estrategias in situ mantienen la biodiversidad en su entorno
natural y en estado silvestre. En el caso de los cultivos de interés nutricional, se considera una
estrategia de conservación in situ el hecho de que muchos campesinos cultivan desde hace
muchas generaciones materiales criollos, manteniendo una parte de la diversidad genética
contenida en éste tipo de materiales. Para el caso de los materiales silvestres resulta
complicado el mantenimiento in situ, debido a su amplia distribución y a que generalmente se
Revisión de la literatura
59
localizan en zonas poco frecuentadas por el hombre, de tal manera que la conservación de éstos
materiales se hace de manera ex situ. Las estrategias ex situ se emplean sobre todo en la
recuperación y rehabilitación de especies amenazadas con el fin de introducirlas nuevamente a
sus hábitats naturales. La conservación se realiza fuera de su hábitat natural mediante el uso de
invernaderos, jardines botánicos y bancos de germoplasma (CONABIO, 2002). El Centro
Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) cuenta con un banco de germoplasma de frijol
con más de 38,000 accesiones domesticadas y más de 1,500 accesiones silvestres. En México
se ha estimado que el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias
(INIFAP) cuenta con cerca de 12,000 colectas del género Phaseolus, la mayoría frijol común
cultivado, aunque también posee un poco más de 500 accesiones de frijol silvestre y
enmalezado; sin embargo, tales materiales no han sido caracterizadas y no se puede asegurar
que se haya recopilado toda la diversidad existente en nuestro país. De ahí resurge el interés
para analizar sistemáticamente las colectas existentes y definir si existen materiales duplicados
y encontrar materiales con buenas características para un posteriormente usarlas en programas
de mejoramiento.
4. Biodiversidad en México
La región mesoamericana se extiende desde el Norte de la República Mexicana hasta
parte de Centro América (Guatemala, Belice, El Salvador y Honduras) y se ha caracterizado
por ser una de las zonas con mayor riqueza genética, además constituye el centro de origen y
domesticación de varias especies cultivadas. Por sus características topográficas, climáticas,
historia geológica, geográfica y biológica, nuestro país alberga una gran variedad de
ecosistemas y por tanto una gran variedad de especies (Neyra-González y Durand Smith,
1998). México constituye uno de los 12 países megadiversos (en los que el 70% de la
Revisión de la literatura
60
biodiversidad total del planeta se ha concentrado). Además, posee el cuarto lugar en diversidad
de plantas y se ha estimado que contiene alrededor del 10% de la flora del planeta y que de
ellas el 20 a 30% son endémicas (CONABIO, 2006). Con base a las caracteísticas topográficas
y geológicas, que influyen en las características climáticas, del suelo y de la vida silvestre, se
han reconocido 15 provincias fisiográficas: Península de Baja California, Llanura Sonorense,
Sierra Madre Occidental, Sierras y Llanuras del Norte, Sierra Madre Oriental, Grandes
Llanuras de Norteamérica, Llanura Costera del Pacífico, Llanura Costera del Golfo Norte,
Mesa del Centro, Sierra Volcánica Transversal o Eje Neovolcánico, Península de Yucatán,
Sierra Madre del Sur, Llanura Costera del Golfo Sur, Sierra de Chiapas y Oaxaca y Cordillera
Centroame ricana (Figura 1) (INEGI, 2006).
Figura 1. Provincias fisiográficas de México (INEGI, 2006).
Revisión de la literatura
61
Además, México es considerado el centro de origen, domesticación y diversificación de
algunos cultivos de interés económico y alimentario, estimaciones sugieren que más de 118
especies de plantas, pertenecientes a 70 géneros y 39 familias han sido domesticadas en nuestro
país, dentro de las más importantes se considera al maíz, amaranto, calabaza, camote, chile,
cacao, jitomate, vainilla y frijol común (Hernández-Xolocotzi, 1993; Neyra González y Durand
Smith, 1998). Sin embargo, la variabilidad genética de las especies cultivadas y sobre todo de
las especies silvestres mexicanas ha sido poco estudiada.
En México y en el mundo, organizaciones educativas e institutos de investigación están
colaborando en la conservación de los recursos genéticos. En nuestro país, principalmente el
Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) y otras
Universidades se encargan de esa importante labor.
5. Marcadores moleculares empleados para medir la diversidad genética
La diversidad genética puede medirse en dos niveles: fenotipo y genotipo. A nivel del
fenotipo se describen los caracteres individuales o rasgos morfológicos que resultan de un
genotipo y de su interacción con el ambiente, mientras que a nivel de genotipo se mide la
constitución genética particular de un organismo. Una diferencia fenotípica o genotípica puede
actuar como marcador genético si identifica en un individuo y puede hacerse un seguimiento a
su herencia a través de varias generaciones (www.ipgri.org).
5.1. Marcadores morfológicos y agronómicos
Los marcadores morfológicos evalúan la variación fenotípica y miden características que
definen forma y apariencia de un conjunto de individuos y las debe determinar un experto en la
especie. Sin embargo este tipo de marcadores está sujeto a cambios debido a factores
Revisión de la literatura
62
ambientales y pueden variar en las diferentes etapas de desarrollo del organismo; además su
número es muy limitado (Gepts, 1993).
5.2. Marcadores bioquímicos
El avance y la disponibilidad de nuevas técnicas de laboratorio permitieron superar las
limitaciones de los marcadores morfológicos, desarrollando marcadores bioquímicos basados
en la detección de polimorfismos, es decir, diferencias detectables en un grupo de individuos.
Los marcadores bioquímicos más empleados han sido las proteínas de reserva, se comparan los
patrones enzimáticos obtenidos mediante electroforesis, se pueden detectar diferencias
genotípicas con base a sencillas bases moleculares. Cubren el genoma entre 10 a 50 loci,
dependiendo de la especie; sin embargo, el polimorfismo es bajo; aunque sencillo de realizar y
de bajo costo. Al igual que los marcadores morfológicos, éstos también son limitados por la
influencia del ambiente y los cambios que ocurren a diferentes etapas del desarrollo. Las
principales ventajas de esos marcadores es la presumible neutralidad selectiva que permite
distinguir similaridades debidas a la ancestría común o a la convergencia evolutiva (Gepts,
1993).
5.2.1. Isoenzimas
Las isoenzimas (diferentes formas moleculares de enzimas que presentan especificidad
por el mismo sustrato o la misma actividad catalítica) y aloenzimas (isoenzimas cuya síntesis
es controlada por los alelos codominantes de un gen) son proteínas con actividad catalítica que
permiten conocer la variabilidad genética dependiendo del polimorfismo de sus formas
moleculares y genéticas. Los genes que codifican las isoenzimas poseen dos propiedades que
los hacen interesantes: 1) una porción importante de esos genes es polimórfica (dos o más
Revisión de la literatura
63
alelos) y 2) los alelos de los genes codificadores de las enzimas son generalmente
codominantes (Parker et al., 1998).
5.2.2. Faseolina
Las proteínas de semillas empleadas como marcadores exhiben un alto nivel de
polimorfismo y generalmente un alto nivel de estabilidad ambiental, pero las complejas bases
moleculares de sus patrones electroforéticos y de bandeo hacen difícil relacionar cambios
fenotípicos con cambios a nivel molecular, además de su bajo número de loci involucrados
(menos de 10) (Gepts, 1993). La faseolina, principal proteína de reserva del frijol es un
marcador co-dominante que se hereda como una simple unidad Mendeliana, y se ha usado en
análisis evolutivos para determinar centros de domesticación y patrones de distribución del
frijol común.
5.3. Marcadores genéticos basados en el ADN
Un marcador genético es un carácter cuantificable que puede detectar variación en la
secuencia de ADN. Se basan en la evaluación genotípica y presentan altas ventajas en
comparación con los marcadores morfológicos y bioquímicos, son ilimitados y más
informativos ya que abarcan todo el genoma, polimórficos y no son influenciados por el
ambiente o el estadío de desarrollo, confiables y reproducibles; sin embargo, son más costosos
y requieren un equipo complejo. Existen diferentes tipos y sus características son resumidas en
el Cuadro 2. Los marcadores genéticos son altamente versátiles en sus aplicaciones, así por
ejemplo, marcadores que abarquen un gran número de loci, como son AFLP, RFLP o RAPD.
Se pueden usar para medir diversidad genética y diferenciación de la estructura genética de una
Revisión de la literatura
64
población, estimar las tazas de flujo génico o migración o para mapeo genético e
identificación. Para la caracterización de sistemas de apareamiento, análisis de paternidad y
parentesco, caracterización de patrones de flujo génico o migración dentro de una población,
control de calidad de variedades, huella de DNA y verificación de cruzas, se requiere un alto
poder discriminativo y los microsatélites son los más convenientes. Finalmente, para aquellas
aplicaciones que requieren información de secuencias para análisis de filogenia y taxonomía
son indispensables las técnicas de PCR y secuenciación.
5.3.1. M icrosatélites (SSR)
Los micro y minisatélites consisten en secuencias cortas (1-10 pb y 2-3 pb,
respectivamente) que se repiten en serie. Son altamente variables y representan muchos loci
dispersados en todo el genoma, que pueden tener varios alelos por locus, de manera que las
hibridaciones con DNA genómico producen una individual y específica huella de DNA. Para
identificar los polimorfismos se construyen cebadores de PCR para la región del ADN que
flanquea el micro o mini satélite debido a que tienden a aconservarse dentro de las especies
(Kochert, 1994).
Revisión de la literatura
65
Cuadro 3. Características de los marcadores moleculares.
Marcadores moleculares más utilizados Isoenzimas RFLP SSR RAPD AFLP
No. Loci teóricos 30-50 sin límite 10,000 sin límite sin límite No. Loci prácticos 30-50 100s 10s 1000s 1000s Polimorfismo bajo +/- +/- alto muy alto +/- alto +/- alto Dominancia codominante codominante codominante dominante dominante Alelos nulos raros extra raros ocasional presencia/ausencia presencia/ausencia Locus específico si si si no no Transferibilidad de loci entre familias
entre géneros relacionados
dentro de subgénero dentro de especie dentro de especie
Muestra requerida mg tejido 2-10 mg 25-50 ng 5-10 ng 25 ng Confiabilidad/ Reproducibilidad muy alta muy alta alta baja a media media a alta
Facilidad de ensayo fácil difícil fácil a +/- fácil +/-
Automatización difícil difícil difícil + + Multiplexización (loci/ensayo) rebanadas de gel 1-3 1-9 5-20 20-100
Equipo barato caro muy caro +/- caro Desarrollo barato caro muy caro +/- +/- Ensayo barato caro +/- caro +/- +/-
a Adaptado de Tecnologías de marcadores moleculares para estudios de diversidad genética de
plantas. IPGRI y Universidad de Cornell (2003)
5.3.2. Polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción (RFLP)
Esta fue una de las primeras técnicas empleadas para detectar variaciones en la secuencia
del ADN y se basa en la comparación de patrones de bandeo generados a partir del ADN de
diferentes individuos que han sido sometidas a digestión con enzimas de restricción. Los
patrones de variación observados se deben a las diversas mutaciones que afectan la secuencia
del ADN produciendo fragmentos de longitud variable que son separados mediante
electroforesis que hibridan mediante Southern blot con una sonda específica diferenciando sólo
Revisión de la literatura
66
algunos fragmentos de restricción. Dependiendo de la especie analizada es el nivel de
polimorfismo obtenido y estos marcadores cubren ampliamente el genoma a estudiar.
5.3.3. Polimorfismo de ADN amplificación al azar (RAPD)
Esta técnica está basada en el PCR con iniciadores de secuencia arbitraria (generalmente
de 10 pb) que amplifica fragmentos de ADN al azar, es decir, sin que se busque un fragmento
específico. Los fragmentos se separan y detectan mediante electroforesis. La presencia de cada
producto de amplificación identifica la secuencia homóloga de nucleótidos completa o parcial
entre el ADN genómico y los oligonucleótidos del iniciador, de tal manera que cada primer
amplificará directamente varios loci en el genoma, haciendo una eficiente selección del
polimorfismo de secuencias de nucleótidos entre individuos (Williams et al., 1990). Este
polimorfismo, representado como presencia o ausencia de productos amplificables, es
resultado de la variación alélica entre dos individuos (Parker et al., 1998).
5.3.4. Polimorfismo de la longitud de fragmentos amplificados (AFLP)
Esta técnica es una combinación de RFLP y PCR, está basada en la amplificación
selectiva de fragmentos obtenidos a partir de la restricción del DNA genómico. Se emplea para
caracterizar ADN de cualquier origen y complejidad. Consta de cua tro etapas: 1) El DNA
genómico se corta con dos enzimas de restricción (EcoRl y Msel), formando una gran cantidad
de fragmentos de diferente peso molecular. 2) A los fragmentos generados se les ligan en los
extremos adaptadores (oligonucleótidos de DNA de doble cadena) con una secuencia base y el
extremo cohesivo a la secuencia de corte de la enzima de restricción, generando un templado
que servirá como sitio de unión a los iniciadores en la amplificación posterior. 3) La
Revisión de la literatura
67
preamplificación se realiza adicionando una base selectiva en el extremo 3´ que permita
amplificar una gran cantidad de fragmentos selectivos, los cuales son diluidos y utilizados
como fuente ilimitada de templados. 4) En la segunda etapa de amplificación, los iniciadores
tienen tres bases selectivas por lo que se reduce el patrón de bandas, lo que facilita la
interpretación de la información en el gel. 5) Finalmente se separan los fragmentos
amplificados mediante electroforesis en un gel de poliacrilamida (Vos et al., 1995). Los AFLP
se pueden ser usar para DNA de cualquier origen y complejidad, sin requerir un conocimiento
previo de la secuencia de su genoma.
Esta técnica provee un gran número de polimorfismos. En general hay una correlación
lineal entre el número de fragmentos amplificados y el tamaño del genoma; sin embargo, en
genomas complejos como el de plantas superiores se pierde esta correlación. Además, permite
diferenciar individuos en una población, hacer análisis de paternidad, de flujo genético, e
identificación de cultivares, y construir mapas genéticos de alta densidad, ya que el
polimorfismo detectado es hasta cuatro veces mayor que en RAPDs, RFLPs y SSRs.
D. DIVERSIDAD GENETICA DEL FRIJOL COMUN
La primera información sobre la organización genética del frijol común fue posible
gracias a las observaciones morfológicas y fenotípicas que diferenciaban a las semillas. Estas
características distintivas fueron usadas como los primeros marcadores para medir la
diversidad y tratar de encontrar relaciones y estructura genética. El tamaño de la semilla fue el
primer marcador utilizado en la clasificación, las semillas pequeñas pertenecían al grupo de
frijol de Mesoamérica y las semillas grandes al frijol Andino. La incompatibilidad F1 entre
Revisión de la literatura
68
frijol de los distintos acervos (DI-1 y DI-2, respectivamente) también refleja la existencia de
dos acervos genéticos (Shii et al., 1980).
Otras de las características morfológicas que se utilizaron como criterio de análisis fueron
la pigmentación, hábito de crecimiento, forma de las hojas, vainas, y características fenológicas
(las cuales se refieren al estudio de los fenómenos biológicos acomodados a cierto periodo,
como la brotación, la florescencia, la maduración de los frutos, etc.), y entre las agronómicas se
analizó la reacción contra enfermedades y susceptibilidad a insectos (Singh, 1991a). Las
variables más efectivas para la clasificación fueron la longitud al quinto internodo, la longitud
del nodo a la primera flor, el largo y ancho de la hoja, tamaño, peso y rendimiento de la semilla
(Singh et al., 1991a). Todas las características permitieron la identificación de los dos acervos
genéticos: Mesoamericano y Andino. Sin embargo, algunas accesiones de México y de
Colombia-Ecuador no se pudieron clasificar por las características morfológicas, ni por el
patrón de faseolina, lo que inicialmente sugirió que eran una cruza entre Mesoamericano y
Andino (Gepts y Bliss, 1986).
Los marcadores bioquímicos permitieron incrementar el conocimiento de la diversidad de
frijol. Estos incluyeron a las isoenzimas y a las proteínas de reserva de la semilla (faseolina).
Al comparar la diversidad de materiales silvestres de los dos acervos genéticos por medio de
aloenzimas (isoenzimas cuya síntesis es controlada por los alelos codominantes de un gen) se
observó una divergencia genética entre los dos grupos de accesiones, definidos como
Mesoamericano (México, Guatemala, Costa Rica , Colombia y el Sur de Perú) y Andino
(Argentina, Bolivia y el Sur de Perú), donde la variabilidad del acervo Mesoamericano fue
mayor que en el Andino (Koenig y Gepts, 1989). También se encontró una accesión del Norte
de Perú con grandes diferencias genéticas. Esto sugirió que el Norte de Perú podría ser la zona
Revisión de la literatura
69
de transición entre los dos grupos divergentes. Posteriormente, se investigó según el origen
geográfico si el frijol cultivado presenta un patrón de diversidad de aloenzimas similar a sus
ancestros silvestres y la identificación de posibles subgrupos dentro de los dos acervos
genéticos. Además de confirmar los dos acervos genéticos se encontraron indicios de flujo
genético de materiales silvestres a cultivados, así como cinco subgrupos para el acervo
Mesoamericano y cuatro para el Andino (Singh et al., 1991b). Por otro lado, se determinó que
la reducción en la diversidad observada bajo el proceso de domesticación no es tan
pronunciada para aloenzimas como para la faseolina (Gepts y Bliss, 1986), posiblemente esto
se deba a que las características que distinguen al silvestre del cultivado son codificadas por
pocos genes, por lo que se considera que estas diferencias fenotípicas pueden tener un simple
control genético y pueden ocurrir sin una importante divergencia al nivel molecular; además,
hay un bajo número de alelos por aloenzima (0 a 4) en comparación con faseolina (15 a 20)
(Singh et al., 1991b).
La faseolina (principal proteína de reserva del frijol) se ha usado en análisis evolutivos
para determinar centros de domesticación y patrones de distribución del frijol común. Al
estudiar el patrón de faseolina en materiales silvestres y cultivados de Mesoamérica se
identificaron dos tipos: S y M, mientras que para materiales silvestres Andinos sólo el tipo T, y
para los cultivados: T, C, H, J o I (Gepts y Bliss, 1986). Por otro lado, Colombia mostró ser un
lugar de cruzamiento entre germoplasma Mesoamericano y Andino ya que al noreste se
identificaron faseolinas del tipo S, T y C, así como una alta proporción de accesiones
heterogéneas con faseolinas del tipo T y S; además nuevos tipos: B y CH entre silvestres y
cultivados, sugiriendo que Colombia puede ser un centro menor de domesticación del frijol
común (Gepts y Bliss, 1986). La presencia de faseolina I en frijol silvestre del norte de Perú y
Revisión de la literatura
70
Ecuador (cuya secuencia genética se sugiere ancestral) fue encontrada en la misma zona donde
las aloenzimas de estos mismos materiales presentaron patrones totalmente diferentes, así
como intermedios entre Mesoamérica y Los Andes, sugiriendo ser una zona de transición
(Koenig y Gepts, 1989; Debouck, 1993). Esta correspondencia en la distribución geográfica de
los tipos de faseolina entre las formas silvestres y cultivadas teóricamente puede atribuirse a
tres causas: (1) domesticación múltiple, (2) ocasionales polinizaciones entre formas cultivadas
y silvestres y (3) escapes a través del cultivo (Gepts, 1988).
Debido a la distribución de la faseolina S que decrementa en forma gradual a partir de
Colombia y Los Andes y en forma inversa, cultivares de Mesoamerica presentan la faseolina
del tipo T y se sugiere que la diseminación del frijol domesticado ocurrió principalmente desde
México hacia Centroamérica, el Caribe y a las tierras bajas de Sudamérica, como son el norte
de Colombia, Venezuela y Brasil y en menor grado hacia, Europa, África y el Noreste de USA
(Gepts, 1988).
Con el desarrollo de nuevas tecnologías moleculares se pudieron realizar estudios a nivel
de DNA. Mediante RFLP se evaluaron accesiones silvestres y cultivadas de Mesoamérica y
Los Andes comparando DNA mitocondrial y se encontró más variabilidad en el frijol silvestre
que en el cultivado, lo que sugirió que el polimorfismo apareció antes de la domesticación.
También se reportó mayor variabilidad en Mesoamérica y Colombia que los Andes (Khairallah
et al., 1992). En un trabajo posterior se soportó la hipótesis de múltiple domesticación del frijol
en Mesoamérica y Los Andes (Becerra Velásquez y Gepts, 1994).
Beebe et al., (2000) mediante RAPD analizaron la estructura interna del frijol criollo
dentro de las razas del acervo Mesoamericano y encontraron gran complejidad entre las razas,
Revisión de la literatura
71
reportaron la presencia de sub-razas que no habían sido descritas anteriormente, por lo que
cambió la estructura establecida hasta entonces para las razas de frijol común.
Dentro de los estudios realizados con AFLPs en frijol se ha logrado conocer la estructura
genética de poblaciones silvestres (Tohme et al., 1996), las relaciones genéticas entre
accesiones silvestres de P. lunatus, así como la filogenia con otras especies relacionadas
provenientes de Sudamérica y la identificación de reservas genéticas para conservación, y se
confirmó la separación del frijol silvestre en dos acervos. Las accesiones se pudieron agrupar
de acuerdo a cuatro orígenes geográficos: Ecuador y norte de Perú, Bolivia y el noroeste de
Argentina.
También se han analizado las relaciones genéticas entre materiales silvestres de los
estados de Chihuahua, Durango y Guanajuato en México, sugiriendo que los materiales
silvestres de estas regiones guardan una correspondencia genética geográfica con los criollos
pertenecientes a cada raza. Chihuahua y Durango fueron genéticamente muy cercanas,
mientras que las accesiones silvestres de Guanajuato no mostraron ninguna relación con los
anteriores (Guzmán Maldonado, 2001).
1. Diversidad genética del frijol silvestre
Han sido pocos los estudios enfocados a analizar la diversidad del frijol silvestre y tratar
de elucidar la estructura genética, es decir, si éstos ya habían divergido en subgrupos antes de
la domesticación lo que ha reflejando la posterior presencia de sub-razas en frijol criollo o si
existen más subgrupos de frijol silvestre, así como si guardan una relación geográfica y
genética.
Revisión de la literatura
72
Becerra y Gepts (1994) utilizaron materiales criollos y silvestres de los dos acervos
genéticos y encontraron una clara separación de las dos regiones, así como la definición de
cada una de las razas para cada acervo; sin embargo, las agrupaciones filogenéticas entre las
diferentes razas de frijol criollo y sus formas silvestres presentaron diferencias en los patrones
RFLPs.
Tohme et al., (1996) analizaron la estructura genética de una amplia colección de
materiales silvestres e identificaron grupos bien definidos. Colombia y Ecuador formaron un
grupo alejado del Mesoamericano y el Andino, además las poblaciones Colombianas reflejan
introgresión aleatoria de frijoles silvestres locales con otros grupos, observándose el
intercambio de genes como resultado del cruzamiento abierto en esta zona. Mesoamérica y Los
Andes presentaron mayor cercanía, inclusive materiales de México fueron agrupados dentro
del Andino (Argentina, Perú y Bolivia) y la estructura del grupo de Mesoamérica (México y
Guatemala) presentó cinco subgrupos que no estuvieron asociados con un origen específico. La
cercanía entre el acervo Andino y los materiales de México puede explicarse si se considera
que hubo desplazamiento de materiales silvestres hacia ambos acervos genéticos, con una
subsecuente divergencia genética gradual o bien que pudo haber flujo genético del frijol
cultivado andino o mesoamericano hacia el material nativo (andino o mesoamericano),
considerando que el frijol cultivado de ambos acervos se siembra en su contraparte geográfica.
El acervo correspondiente al sur de los Andes formó grupos que mostraron claras relaciones
con otras características y orígenes específicos. Finalmente, las accesiones del norte de Perú
fueron las más distintas, sugiriendo que una línea evolutiva derivó a partir de un material
ancestral en Ecuador y el Norte de Perú, produciendo dos ramas evolutivas y dando como
resultado el frijol silvestre Mesoamericano y el frijol Andino.
Revisión de la literatura
73
Guzmán-Maldonado et al., (2000) utilizaron dos poblaciones de frijol silvestre de cada
uno de los estados de Chihuahua, Durango y Guanajuato mostraron que la relación filogenética
entre los materiales de Chihuahua y Durango fue más cercana con respecto a los de Guanajuato
y se indicó una divergencia en base al origen geográfico, así mismo se sugiere que puede haber
una asociación genético-geográfica con los materiales criollos que pertenecen a una raza.
Estudios recientes han establecido la estructura genética a nivel de complejos silvestres-
enmalezados-cultivados, que se encuentran en forma natural en zonas aledañas a cultivos de
frijol, observando el flujo de genes en ambas direcciones, lo que por un lado provoca el
incremento de la diversidad hacia las formas cultivadas, pero que a su vez, se observa un riesgo
en la disminución de la diversidad genética en frijol silvestre.
Papa y Gepts (2003) determinaron la existencia de flujo génico asimétrico, de hasta tres o
cuatro veces más del cultivado hacia el silvestre, dando origen a las poblaciones enmalezadas,
generadas por hibridación entre silvestres y cultivados que son genéticamente intermedias entre
ambos grupos, desplazando la en las poblaciones silvestres la diversidad genética debio al flujo
genético desde las poblaciones domesticadas. Por otro lado, estudiando complejos de frijol
silvestre-enmalezado-cultivado de Mesoamérica se determinó que la diversidad genética de los
tres tipos de frijol era muy similar y que las accesiones enmalezadas eran genéticamente más
cercanas a los cultivados, sugiriendo la introgresión de alelos silvestres a materiales cultivados,
donde el agricultor juega un papel fundamental en la magnitud del flujo génico entre estas
pobalaciones, manejando las distancias entre la zona de cultivo y las plantas silvestres
(Zizumbo et al., 2005).
Revisión de la literatura
74
2. Diversidad genética del frijol criollo
2.1. Razas del frijol criollo
La inmensa variedad de colores, formas y características fisiológicas y agronómicas de
los materiales cultivados de frijol (criollo y mejorado) dio lugar a su clasificación.
Inicialmente, los diferentes materiales de frijol criollo se caracterizaron en base a sus
características morfológicas, agronómicas, factor reproductivo, adaptación ecológica y
geográfica, lo que permitió caracterizar seis diferentes grupos denominados “razas” tres para el
acervo Mesoamericano: Durango, Jalisco y Mesoamérica y tres para el Andino: Nueva
Granada, Perú y Chile (Singh, 1991c) (Figura 2). Posteriormente fueron comprobadas por
análisis de tipo bioquímico (aloenzimas) y molecular (faseolina y ADN). Provienen del
producto de seis eventos independientes de domesticación y se encuentran distribuidas desde
México hasta el sur de los Andes.
Entre los criterios morfológicos utilizados para identificar razas podemos mencionar el
tamaño, forma y tipo de vellosidad de la hoja, longitud hasta el quinto internodo, número de
nodos en la flor, forma y tamaño de los bracteolos, inflorescencia, origen del pico de la vaina,
días a la maduración, tamaño y forma de la semilla, hábito de crecimiento, tipo de faseolina y
algunas aloenzimas (Singh, 1991b). En éste trabajo se describirán sólo las pertenecientes a la
región de Mesoamerica debido al que el enfoque del proyecto está basado en el germoplasma
de México.
Revisión de la literatura
75
Figura 2. Distribución de las razas de frijol criollo de los dos acervos genéticos:
Mesoamericano y Andinoa.
aAdaptado de Singh et al., 1991.
La raza Mesoamericana incluye semillas pequeñas de todos colores y de hábito
determinado e indeterminado, tamaño de hoja y longitud del internodo pequeños, intermedios y
largos. Se caracterizan por una hoja ovalada, cordatada o hastate terminal de hojas trifoliadas y
largas con amplios bracteolos cordatados o lanceolados. Las flores generalmente poseen
franjas en su base exterior, el color de los pétalos puede ser blanco, blanco con franjas rosas o
Mesoamérica
Raza Durango Raza Jalisco Raza Mesoamérica
Raza PeruRaza ChileRaza Nueva Granada
Los Andes
Mesoamérica
Raza Durango Raza Jalisco Raza Mesoamérica
Raza PeruRaza ChileRaza Nueva Granada
Los Andes
Revisión de la literatura
76
púrpura y las inflorescencias son multinodadas. Las vainas tienen de 8 a 15cm de longitud,
escasas, fibrosas, y fáciles de trillar, con seis a ocho semillas. Presentan insensibilidad al
fotoperiodo, resistencia al virus del mosaico del frijol común y tolerancia al virus del
manchado angular de la hoja, virus dorado del mosaico, altas temperaturas, estrés a la humedad
y baja fertilidad del suelo. El tipo predominante de faseolina es S, pero también puede haber Sb
y B. Esta raza se distribuye a través de tierras bajas tropicales y altitudes intermedias de
México, América Central, Colombia, Venezuela y Brasil. Además se han identificado otros dos
subgrupos con hábito de crecimiento II y III, respectivamente. Entre las clases comerciales que
esta raza incluye están el frijol negro pequeño, el frijol ro jo y pequeño de Centroamérica y
blanco pequeño ó Navy bean (Singh et al., 1991 a, b).
La raza Durango es predominantemente de hábito de crecimiento indeterminado III, con
hojas pequeñas a medianas cordatadas y ovaladas, de tallo y ramas delgadas, corta longitud del
internodo, las vainas se concentran en los nodos basales, poseen bracteolos pequeños y
ovalados y un p ico puntiagudo. El grano es de tamaño medio, vainas planas con cuatro a cinco
semillas planas rombohédricas de tamaño medio, color similar al “bayo” aunque también
pueden haber amarillas, crema, gris, negra, blanco, rojo o rosa, con o sin manchas o franjas.
Esta raza puede tener una madurez temprana, tolerancia a la sequía, alto índice de cosecha,
tolerancia a algunas enfermedades virales y antracnosis. El tipo predominante de faseolina es
S, aunque también está presente el Sd. Está distribuida en la zona central semiárida y las tierras
altas del norte de México y el suroeste de Estados Unidos. Entre las clases comerciales de esta
raza tenemos frijoles pintos, gran norteño, y pequeñas semillas rojas. Puede incluir 2 a 3
grupos.
Revisión de la literatura
77
La raza Jalisco está frecuentemente caracterizada por hábito de crecimiento
indeterminado IV. La altura de estas plantas es de 3 m en su hábitat natural, posee hojas
trifoliares hastate, ovaladas o rombohédricas y algunas veces son relativamente largas. Sus
tallos y ramas son frágiles y tienen un tamaño medio o largo internodo. Las semillas poseen un
tamaño mediano, cordado, ovalado y bracteolos lanceolados, las vainas están distribuidas a lo
largo de toda la longitud de la planta o mayormente en la parte superior, 8 a 15 cm de longitud
y tienen un promedio de cinco semillas de tamaño medio, redondas, ovaladas o ligeramente
elongadas y cilíndricas o de forma arriñonada. Poseen faseolina del tipo S y su hábitat es de
tierras altas y húmedas de México central y Guatemala. En esta raza se encuentra alguna
heterogeneidad y algunos de sus miembros de semillas pequeñas fueron incluidos en la raza
Mesoamérica. Presenta niveles de resistencia a la antracnosis y tolerancia al manchado de la
hoja y baja fertilidad del suelo. Un ejemplo de esta raza es el cultivar garbancillo zarco.
Durante la clasificación inicial de las razas ocurrieron algunas confusiones o excepciones
que no se apegaban a los criterios de clasificación, esto puede entenderse debido a que aunque
el frijol común se considera una especie autopolinizable puede exhibir altos niveles de
cruzamiento abierto (18 – 80%) en genotipos específicos y es afectado por las condiciones
ambientales, dando lugar a la formación de complejos potencialmente enmalezados (Debouck,
1991).
Es importante hacer notar que en Mesoamérica como en Los Andes se han identificado
razas con morfología y adaptación similares, por ejemplo, Durango y Chile tienen hábito de
crecimiento y tamaño de la semilla similares y además están adaptadas a mayores latitudes;
Jalisco y Perú tienen un hábito de crecimiento trepador y están adaptadas a tierras altas
húmedas (Singh, 1991a).
Revisión de la literatura
78
2.2. Sub-razas de frijol criollo
Los marcadores morfológicos y bioquímicos han sido importantes instrumentos para la
identificación de los dos principales grupos de P. vulgaris, así como de sus razas, pero su
capacidad de diferenciación no parece ser definitiva en mayores subdivisiones debido en gran
parte a la falta de variabilidad entre los criollos de una raza, es por eso que debemos apoyarnos
en herramientas más poderosas que puedan abordar más a fondo la diversidad genética. Beebe
et al., (2000) encontraron subgrupos en la estructura interna de las razas del frijol criollo del
acervo Mesoamericano mediante la utilización de RAPDs (Figura 3) describieron diferentes
sub-razas, denomina J1 a un grupo principal de la raza Jalisco distribuido a través del eje
neovolcánico y J2 a otro grupo que no puede ser distinguido morfológicamente por su patrón
electroforético de faseolina, ni por su origen geográfico de la raza Jalisco y se encuentran
distribuidos a lo largo del sureste de México y zona vecina a Guatemala. Para la raza Durango,
D1 fue más extenso y sus genotipos están estrechamente relacionados a la descripción
morfológica de la raza Durango, comprendiendo Durango, Zacatecas y Aguascalientes,
principales productores de frijol y en los cuales se han enfocado las investigaciones en
mejoramiento de frijol. El grupo D2 tiene un rango más limitado, principalmente compuesto
por semillas negras que abarcan los estados de Puebla, Veracruz, Hidalgo y Oaxaca.
La raza Mesoamérica está formada por el grupo M1 que comprende el 61% de las
accesiones de México y M2 comprende genotipos de Centroamérica, en donde la mayor ía de
las semillas son pequeñas (Beebe et al., 2000).
Finalmente, dentro de este estudio hubo otros materiales criollos que no entran dentro de
ninguna de las tres razas (Durango, Jalisco y Mesoamérica) y provienen de Guatemala,
Chiapas y Ecuador, se designaron como raza o grupo G que a su vez tiene estructura genética
Revisión de la literatura
79
en dos grupos pequeños G1 y G2. También se observó que la estructura genética de las razas
Jalisco y Mesoamérica es más diversa que la de las razas Durango y G es muy similar entre
estos dos últimos grupos; sin embargo, se propone realizar estudios con materiales silvestres
para tratar de discernir mejor la estructura genética perteneciente a este grupo ancestral (Beebe,
et al., 2001).
Figura 3. Identificación de sub-razas: D1, D2 para Durango; J1 y J2 para Jalisco;
G1 y G2 de Mesoamérica en frijol criollo, mediante el uso de RAPDa.
a Adaptado de Beebe et al., 2000
3. Diversidad genética del frijol mejorado
Algunos estudios enfocados en observar como ha evolucionado la diversidad genética del
frijol común silvestre y cultivado (criollo y mejorado) de ambos acervos genéticos
(Mesoamérica y los Andes) han mostrado que ambos linajes presentan una marcada reducción
de la diversidad genética en los dos niveles, criollo-mejorado y silvestre-criollo. El primero
M2
M1
D1
D2
J1
J2G1G2
M2
M1
D1
D2
J1
J2G1G2
Revisión de la literatura
80
como resultado de los efectos del alto grado de dispersión de los materiales criollos desde sus
centros de origen, así como de la utilización de cultivares muy relacionados para producir las
nuevas variedades. Mientras que el segundo es el resultado de la selección durante y después
de la domesticación, permitiendo posteriores reducciones en la diversidad debido a la deriva
génica y a la selección hacia nuevas adaptaciones ambientales y a las preferencias del
consumidor (Gepts, 1998) (Figura 4).
Figura. 4. Reducción gradual en la diversidad genética en frijol silvestre, criollo y
mejorado a.
a Adaptado de Gepts, 1998 y Sonnante et al., 1994.
0
0.1
0.2
0.3
silvestre criollo mejorado
Div
ersi
dad
gen
étic
a
Mesoamericano
Andino
0
0.1
0.2
0.3
silvestre criollo mejorado
Div
ersi
dad
gen
étic
a
Mesoamericano
Andino
Mesoamericano
Andino
Revisión de la literatura
81
Sonnante et al., (1994) demostraron una marcada reducción de la diversidad genética
entre frijoles silvestres ancestrales y cultivares altamente mejorados utilizando microsatélites,
la reducción fue debido además de la domesticación, selección (reducida base genética
utilizada para desarrollar las variedades mejoradas) y adaptación a nuevos ambientes
cultivados diferentes a su centro de origen. Esto fue demostrado mediante análisis de pedigree
de muchos cultivares de EU que se desarrollaron a partir de cruzas entre genotipos
provenientes de las mismas clases comerciales.
Los RAPD también han brindado información valiosa en el estudio del frijol cultivado,
Haley et al., (1994) evaluaron el grado de diversidad entre y dentro de cultivares comerciales
de los Andes y Mesoamérica y encontraron un nivel de polimorfismo mayor entre ambos
acervos genéticos (83.4%), que fue disminuyendo a nivel de razas. Mesoamérica 61.7 y 60.4%
para Los Andes, y mucho menor entre cultivares comerciales relacionados al frijol blanco
pequeño (navy bean 39.2%) y frijol ejotero (snap bean 53.6%).
Rosales Serna et al., (2005) mostraron las relaciones genéticas dentro y entre las razas de
cultivares (criollos y mejorados) de México con AFLP, contemplando materiales de la raza
Jalisco, Durango y Mesoamérica, además de otros de la raza Nueva Granada. Se encontró que
la diversidad dentro de las razas se había ampliado, mientras que entre razas permaneció igual.
Por otro lado, el grupo de la raza Nueva Granada fue claramente diferente de las demás razas;
sin embargo, el dendrograma obtenido no muestra agrupaciones claras en la clasificación
racial. Esto puede deberse probablemente a la recombinación genética entre los dos acervos
genéticos Andino (Nueva Granada) y Mesoamérica (Jalisco, Durango y Mesoamérica),
considerando pocos y distintos parientes de las tres razas de Mexico y la raza Nueva Granada.
Por otra parte, al no haber separación racial se puede sugerir que ha habido recombinación
Revisión de la literatura
82
entre cultivares de las tres razas (para introducir resistencia a estrés biótico y abiótico)
ampliando la base genética de los cultivares. Sin embargo cuando se analizaron como
subgrupos en relación a su raza se observó claramente que se formaban dos grupos, uno que
correspondía a los cultivares criollos y otro para las variedades mejoradas (Rosales Serna et al.,
2005).
Para estudiar la diversidad, estructura, flujo génico y relaciones evolutivas entre
complejos de frijol: silvestre-enmalezado-domesticado, Zizumbo Villarreal et al., (2005)
realizaron un estudio utilizando ISSR y un marcador morfológico, analizando diferentes
complejos dentro del área de domesticación en Mesoamérica. Encontraron que la diversidad
total dentro de las poblaciones silvestres, enma lezadas y domesticadas era muy similar y que
las poblaciones enmalezadas dentro de cada complejo estaban más cercanamente relacionadas
a las poblaciones domesticadas que a las silvestres, sugiriendo que se originaron por
introgresión de alelos desde los silvestres hacia las poblaciones domesticadas o que predominó
el flujo genético desde las poblaciones domesticadas a las silvestres. Además, las poblaciones
silvestres fueron genéticamente más cercanas a las enmalezadas y domesticadas de su
complejo, que a las otras poblaciones silvestres de otros complejos, sugiriendo que hubo
desplazamiento de la diversidad genética de la población silvestre hacia las poblaciones
domesticadas, por flujo génico. Los altos valores de diferenciación observados entre cada
complejo sugieren una alta autogamía o resultado de la deriva génica. Tomando en
consideración los resultados obtenidos, se asume que el principal mecanismo que hace más
evidente la diferenciación entre poblaciones silvestres y domesticadas es la selección nega tiva
del agricultor, así mismo, el agricultor induce la magnitud del flujo génico entre poblaciones
del mismo complejo al disponer sus cultivos cerca de poblaciones silvestres, a la diversidad
dentro de los criollos sembrados y a la cosecha de materiales enmalezados. Finalmente se
Revisión de la literatura
83
estimó que las poblaciones domesticadas de los complejos analizados fueron de dos a cuatro
veces más diversas que las variedades comerciales locales y de cuatro a nueve veces más
diversas que las líneas mejoradas, concluyeron que los factores que pueden generar múltiples
linajes evolutivos después de la domesticación son las alta diferenciación geográfica de las
poblaciones silvestres, junto con las diferencias locales en prácticas de selección y manejo
agronómico.
E. MEJORAMIENTO DEL PERFIL NUTRICIONAL Y NUTRACÉUTICO
DEL FRIJOL
El mejoramiento implica la selección entre individuos o poblaciones genéticamente
variables para obtener una mayor expresión de una característica deseada. Una forma de
monitorear el mejoramiento es mediante el empleo de la selección asistida por marcadores
donde una vez seleccionado un gen de interés se hace el escrutinio masivo mediante PCR para
identificar los genes en las plantas analizadas.
Sin lugar a dudas, el frijol representa un alimento ampliament e consumido en nuestro
país, con una excelente aceptación, lo que facilitaría su uso no sólo como alimento para cubrir
las necesidades calóricas y proteicas sino también para aprovechar sus propiedades funcionales
nutracéuticas para mejorar la salud de la población. Debemos considerar además que el posible
mejoramiento de la calidad nutricional y nutracéutica del frijol debe realizarse en materiales
criollos o variedades mejoradas que tienen mayor aceptación en el consumo, tomando en
cuenta que la población tiene preferencias bien arraigadas y sería difícil introducir nuevos
materiales que estén fuera de ellas. Por otro lado, se debe aprovechar el mejoramiento
realizado previamente en variedades mejoradas que tienen amplia distribución entre los
agricultores y consumidores debido a que son materiales en los que ya se ha invertido trabajo
Revisión de la literatura
84
de mejoramiento para lograr principalmente la resistencia a patógenos (antracnosis, mancha
angular de la hoja, tizón bacteriano y virus del mosaico, virus del mosaico amarillo), tolerancia
a sequía y aumento del rendimiento. Desafortunadamente, se sabe que en estas líneas de frijol
la diversidad genética es reducida porque el mejoramiento se ha realizado utilizando una
estrecha base genética (‹ 5% de la diversidad genética disponible) y es ahí donde los materiales
silvestres o enmalezados podrían incluirse para ampliar las bases genéticas e introducir mejores
características nutricionales o nutracéuticas. Sin embargo para ello es indispensable conocer la
organización genética de los materiales silvestres y enmalezados y además caracterizarlos para
conocer las propiedades que podrían brindar para futuros programas del mejoramiento.
En cuanto a los factores antinutricionales, tales como a-amilasa, inhibidores de proteasas,
arcelinas, lectinas, fitatos y compuestos fenólicos podría pensarse en reducirlos y de esta
manera incrementar la biodisponibilidad de la proteína y los minerales, que son importantes en
frijol. Sin embargo, estos compuestos son útiles a la planta para conferirle resistencia a
diferentes patógenos durante el desarrollo y el almacenamiento; el mejoramiento se puede
hacer usando el acervo genético de materiales con un bajo nivel de estos compuestos, pero el
costo de esta acción puede ser la fragilidad de la planta al ataque de patógenos (Broughton et
al., 2003).
Uno de los principales objetivos del mejoramiento del frijol es el incremento de
minerales, principalmente hierro, debido a que la insuficiencia en la dieta provoca anemia. Es
una de las principales afecciones de niños, mujeres en edad reproductiva y ancianos (Welch et
al., 2000). Los materiales silvestres son una buena opción de mejoramiento porque se ha
encontrado que poseen niveles más altos de Fe que el frijol cultivado (Beebe, 1999; Guzmán-
Maldonado et al., 2000). También se debe pensar en el mejoramiento del contenido de proteína
tomando como fuente de mejoramiento al frijol silvestre que también ha mostrado más altos
Revisión de la literatura
85
niveles de proteína en comparación con los cultivados (Guzmán-Maldonado et al., 2000). En
cuanto al aspecto nutracéutico, es más complicado evaluar un posible mejoramiento, primero
sería necesario establecer los niveles a los cuales los componentes como taninos y polifenoles,
oligosacáridos e inhibidores de proteasas y lectinas funcionan como nutracéuticos y cuando
como antinutricionales. Otra forma de aprovechar los componentes nutracéuticos del frijol
sería utilizando en forma independiente los extractos acuosos del remojo, donde una cantidad
importante de oligosacáridos y algunos compuestos fenólicos se solubilizan y podrían ingerirse
en forma independiente al frijol cocido, evitando el acomplejamiento con minerales y proteínas
y dejándolos más disponibles al organismo. Sin embargo, se requieren más estudios a fin de
aprovechar de forma más eficiente las bondades nutricionales y nutracéuticas del frijol,
utilizando la riqueza genética de sus ancestros silvestres y todos los esfuerzos, desarrollo y
conocimientos de las variedades mejoradas.
Materiales y métodos
86
V. MATERIALES Y MÉTODOS
A. CARACTERIZACIÓN NUTRICIONAL DEL FRIJOL
1. Germoplasma
Se analizó la semilla de 62 accesiones de frijol silvestre y enmalezado. Estos materiales
fueron donados por el Banco de Germoplasma del Instituto Nacional de Investigaciones
Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP)-Celaya y provienen de diferentes regiones de la
República Mexicana (Cuadro 4). Además se incluyeron 32 materiales criollos y 23 mejorados
que fueron seleccionados de acuerdo a su importancia comercial (Cuadro 5). Para la
caracterización nutricional, se utilizó harina de los granos completos de frijol, que fue obtenida
por molienda durante 3 min por medio de un molino analítico (Tekmar, modelo A-10) y la
harina obtenida fue tamizada a través de una malla 20. La harina se almacenó a -20 ºC y fue
protegida de la luz.
Materiales y métodos
87
Cuadro 4. Accesiones silvestres y enmalezadas empleadas en los análisis nutricionales y
nutracéuticosa.
# Estado/ Identificación
Tipo Color # Estado/ Identificación
Tipo Color
CHIAPAS 1 G-19026-C E Gris moteado
MICHOACAN
CHIHUAHUA 34 G-12888 S Negro 2 G-22837 S Café claro 35 G-12889 S Negro
36 G-12895 E Café claro DURANGO 37 G-12960 E Café claro
3 G-10999 E Negro 38 G-10019 S Gris moteado 4 DgoSalt2 S Negro 39 G-12896 E Gris moteado 5 G-11024 S Café claro 40 G-12896-B S Gris moteado 6 DgoCCamp S Café claro 41 JSG y LOS 151 S Gris moteado 7 DgoChInd S Café claro 42 Pátzcuaro S Gris moteado 8 DgoPaura S Café claro 43 G-11050 S Mezcla 9 DgoSBay2 S Café claro 44 JSG y LOS 80 S Mezcla 10 G-10022 S Gris moteado 11 G-11025-B E Amarillo – crema
MORELOS
12 G-11028 S Mezcla 45 G-12874-B S Negro 13 G-11029 E Mezcla 46 G-10010 S Gris moteado 14 G-11034 S Mezcla 47 G-10016 S Gris moteado 15 DgoAgBla S Mezcla 48 G-10012 E Mezcla
49 IB-UNAM S Mezcla GUERRERO NAYARIT
16 G-12878 S Negro 50 JSG y LOS 38 S Gris moteado 17 G-12879-A S Negro 18 G-1002-A S Gris moteado
OAXACA
19 G-12881-A S Mezcla 51 OaxSanMi S Café claro 52 OaxNTila S Café claro JALISCO 53 G-12871 S Gris moteado
20 G12865 S Negro 54 G-12876 S Gris moteado 21 G-12915-A E Negro 55 OaxMonAlb S Gris moteado 22 G-12930 S Café claro 56 OaxNPort S Gris moteado 23 G-12944 E Cafè claro 57 OaxSanAnt S Gris moteado 24 G-12957 S Gris moteado 58 OaxTeita S Gris moteado 25 G-12966 S Gris moteado 59 MaOax S Gris moteado 26 G-9995 S Gris moteado 60 G-12875 S Mezcla 27 G-12955 S Amarillo paja 28 G-12934 S Mezcla 29 G-12935 S Mezcla SINALOA 30 G-12945 S Mezcla 61 G-12870-A S Mezcla 31 G-12952 S Mezcla ZACATECAS 32 G-13026 S Mezcla 62 G-12987 S Negro 33 G-13029 S Mezcla
a Tipo: (S) silvestre, (E) enmalezado.
Materiales y métodos
88
Cuadro 5. Accesiones de frijol cultivado, criollo y mejorado incluídas en el estudio.
COLECTAS DE FRIJOL CRIOLLO
# Estado/Identificación # Estado/Identificación
AGUASCALIENTES HIDALGO 1 Panza de puerco 23 Norvel No. 3218 CHIAPAS 24 Norvell No 3196 2 T Sesentana NAYARIT CHIHUAHUA 25 Nayarit 223 3 Apetito Vp 073 NUEVO LEON 4 Gentry 22051 26 Ojo de chiva DURANGO 27 Tres colores Flor rosada 5 Pinto Nacional (JSMM 5068) OAXACA 6 Canario, Fco. I Madero 28 San Marcial Ozolotepec GUANAJUATO 29 Frijol Delgado 7 Apetito criollo 30 Frijol Negro, Ocopetatillo 8 Criollo Pénjamo QUERETARO 9 Flor de Mayo, Pénjamo 31 Sangre de Toro 10 Higuerillo, Pénjamo 11 Moradito, Pénjamo 12 Pinto Texano 32 FM Acuña 13 Rosita de Pénjamo 14 Rosa de Castilla, Romita GUERRERO 15 Blanco bolita 16 FM arriñonado, Chilapa 17 FM arriñonado, Ostototlán 18 Itzcateopan 19 Negro arriñonado, Atzacualoya 20 Negro bolita, Cuetzala 21 Negro largo, Zitlala 22 Rojo arriñonado, Zitlala
VARIEDADES MEJORADAS DE FRIJOLa
1 Azufrado Higuera NG 13 Flor de Mayo Noura 94050 J 2 Bayo Madero D 14 Flor de Mayo Sol J 3 Bayo Mecentral J 15 Negro Altiplano D/M 4 Bayomex NG 16 Negro Cotaxtla M 5 Bibri M 17 Negro Durango D/M 6 Cacahuate 72 NG 18 Negro Jamapa M 7 Choqui NG 19 Negro Vizcaya J 8 DOR 364 M 20 Pinto Bayacora D 9 Flor de Junio J 21 Pinto Saltillo D 10 Flor de Junio Marcela J 22 Pinto Villa D 11 Flor de Junio Silvia J 12 Flor de Mayo M38 J
23 Rosa de Castilla, Corregidora
J
a Variedades de frijol provenientes de diferente raza: (NG) Nueva Granada, (D) Durango,
(J) Jalisco, (M) Mesoamérica.
Materiales y métodos
89
2. Métodos
2.1. Determinación de proteína total
El contenido de proteína total se realizó por duplicado de acuerdo al método propuesto
por Faust et al., (1987). A partir de 0.5 g de harina de frijol previamente desecada, se realizó la
digestión con 7 mL de H2SO4 conc. (Fermont), 0.35 g de mezcla reactiva de selenio (Baker) y 3
perlas de vidrio para evitar la formación de espuma. La mezcla anterior se dejó predigerir toda
la noche. La digestión se realizó durante más de tres horas hasta obtener un color casi
transparente, utilizando un digestor (Tecator, 1016). Las muestras se dejaron enfriar a
temperatura ambiente, enseguida se procedió con la destilación del amoniaco obtenido a partir
del sulfato de amonio formado durante la digestión, adicionando 20 mL de agua destilada y
hervida, 30 mL de NaOH a una concentración de 40% p/v, adaptando cada tubo en el equipo
de destilación semiautomático (Tecator, 1002). La destilación consistió en la recuperación de
aproximadamente 100 mL de l destilado en un matraz Erlenmeyer de 250 mL conteniendo
previamente 35 mL de HCl 0.1N y tres gotas de indicador mixto. Posteriormente se llevó a
cabo la cuantificación del amoniaco atrapado en el ácido clorhídrico, haciendo una titulación
estequiométrica con NaOH 0.1N. El porcentaje de nitrógeno total se obtuvo de la siguiente
manera:
% N = (B1 – M) (1.4 x 100)/P
Donde:
Bl = mililitros gastados de NaOH 0.1 N en la titulación del blanco.
M = mililitros gastados de NaOH 0.1 N en la titulación de la muestra.
P = peso de la muestra en miligramos.
Para obtener el porcentaje de proteína total se utilizó el factor de conversión 6.25 (N x
6.25) (Reyes Moreno y Paredes López, 1993).
Materiales y métodos
90
2.2.1. Determinación de minerales: Fe, Ca y Zn
La determinación de minerales se realizó por duplicado mediante espectrometría de
absorción atómica, basado en el método descrito por James et al., (1991). A 500 mg de harina
de frijol previamente desecada, se le adicionaron 5 mL de H2NO3 y se predigirieron por una
noche. En seguida se adicionaron 2 mL de ácido perclórico y se digirieron por una hora a 120
ºC, posteriormente, se incrementó la temperatura a 210 ºC, durante una hora más hasta obtener
un líquido transparente verdoso. En seguida se dejaron enfriar las muestras a temperatura
ambiente y se aforaron con agua desionizada a 100 mL. La cuantificación se realizó mediante
espectrofotometría Solar M5 (Thermo Elemental), equipado con lámparas de cátodo hueco
codificadas para cada elemento analizado.
B. Compuestos nutracéuticos del frijol
1. Germoplasma
Para los análisis de fibra soluble, insoluble y oligosacáridos, se utilizaron los mismos
materiales descritos anteriormente en los cuadros 4 y 5. Sin embargo, en el caso de los
polifenoles, los análisis solamente se realizaron en los 62 materiales silvestres y enmalezados
(Cuadro 4).
2. Métodos
2.1. Determinación del color de la semilla
El color de las semillas de frijol silvestre y enmalezado se determinó usando un
Colorímetro Mod. DP-400 (Konica Minolta Sensing, Inc. NJ, USA). Se obtuvieron los
parámetros de color L, a y b, en la escala Hunter lab. El valor L representa la luminosidad del
color en un rango de 0 (negro) a 100 (blanco); a representa la escala del rojo (positivo) al verde
Materiales y métodos
91
(negativo) y b la escala del amarillo (positivo) al azul (negativo). El color fue expresado en
función de la luminosidad (L) y el croma (C) [croma= (a2 + b2) ½] y se reportó el promedio de
cinco determinaciones independientes.
2.1.1. Obtención de los grupos de color
A partir de los parámetros de color, se construyó un dendrograma que representa la
similitud entre el color de las diferentes colectas con la finalidad de formar grupos de color. Se
utilizó el programa computacional STATGRAPHICS Plus 5.1 y por medio del método del
vecino más cercano se compararon los parámetros de color L y C.
2.2. Polifenoles
2.2.1. Obtención de los extractos para el análisis de fenoles totales, ácidos
fenólicos y flavonoides
200 mg de harina fueron incorporados en tubos eppendorf, a los cuales se les adicionó 1
mL de metanol al 80% y se dejaron en agitación a 80 rpm, durante toda la noche.
Posteriormente se centrifugaron a 13,000 rpm por 10 min; el residuo sólido fue nuevamente
resuspendido en 1 mL de metanol 80% y se mantuvo en agitación por dos horas y en seguida
se centrifugó. Los dos extractos fueron combinados y protegidos de la luz y almacenados a 4
°C hasta su uso.
2.2.2 Determinación de fenoles totales
Los fenoles totales fueron determinados por triplicado por el método de Folin-Ciocalteu,
descrito por Singleton y Rossi (1965). El método consistió en tomar 50 µL del extracto
Materiales y métodos
92
(anteriormente descrito) y adiciona r 200 µL de agua y 250 µL del reactivo de Folin Ciocalteu
(50% v/v) y se mezclaron vigorosamente. Después de 3 min, se adicionaron 500 µL de Na2CO3
(7.5% w/v) y se mezclaron vigorosamente, enseguida las muestras fueron incubadas a 45 °C
por 15 min. La absorbancia fue leída a 760 nm usando un espectrofotómetro Beckman DU 640.
Para realizar los cálculos , se preparó una curva estándar de calibración de ácido gálico y los
resultados fueron expresados en mg de ácido gálico por g de harina de frijol.
2.2.3. Determinación de taninos condensados
Los taninos condensados fueron determinados por triplicado por el método de la
vainillina-HCl, propuesto por Deshpande y Cheryan (1987). Se obtuvo un extracto a partir de
100 mg de la harina de frijol y 1 mL de metanol acidificado al 1%, manteniendo en agitación
por 8 hr, y centrifugando a 13,000 rpm por 10 min para obtener el extracto. Una vez obtenido
el extracto metanólico, se utilizaron 166 µL y se le adicionaron 834 µL del reactivo de
Vainillina al 0.5% y se agitaron vigorosamente, enseguida fueron incubados a 30 °C por 20
min. La absorbancia fue leída a 500 nm usando un espectrofotómetro Beckman DU 640. Con
el fin de corregir la interferencia de los pigmentos naturales del frijol, fue necesario preparar
una muestra blanco con todos los reactivos descritos, sin el reactivo de vainillina, para cada
muestra analizada. Se construyó una curva de calibración de (+) catequina y el contenido de
taninos fue expresado como miligramos equivalentes de (+) catequina por gramo de harina de
frijol.
2.2.4. Determinación de antocianinas totales
Las antocianinas totales fueron determinadas por triplicado por el método descrito por
Abdel-Aal y Hucl (1999). Se obtuvo un extracto etanólico a partir de 100 mg de harina de
Materiales y métodos
93
frijol, adicionando 5 mL de etanol-HCl 1 N (85:15 v/v), mezclando vigorosamente. La
solución fue ajustada a pH 1 con HCl 4 N. La mezcla fue agitada toda la noche y
posteriormente centrifugada por 15 min a 13,000 rpm. El sobrenadante fue colocado en un
matráz volumétrico de 10 mL y aforado con etanol acidificado. La absorbancia fue registrada a
535 nm. Para calcular las antocianinas totales, se utilizó el coeficiente de extinc ión molar
(25,965 cm-1 M-1) y el peso molecular de la cianidina 3 glucósido (C3G) (449.2) y los
resultados fueron expresados como miligramos de cianidina 3 glucósido por gramo de harina.
2.2.5. Hidrólisis del extracto metanólico para la determinación de ácidos fenólicos
y flavonoides
Los ácidos fenólicos y flavonoides fueron analizados a partir de extractos metanólicos
hidrolizados, por el método propuesto por Graham (1991). Un mL del extracto previamente
descrito fue evaporado en rotavapor a 40 ºC. El residuo fue diluído con 3 mL de HCl 2 N y
calentado a 95 ºC por 2 hr, y se dejó enfria r a temperatura ambiente. Los compuestos orgánicos
fueron extraídos a partir de la solución acidificada con 4 mL de acetato de etilo (Baker),
separando la fase orgánica del resto de la mezcla . El acetato de etilo fue removido utilizando
rotavapor a 40 ºC. Finalmente, el residuo fue resuspendido en 0.1 mL de metanol 80% y
centrifugado a 13,000 rpm por 10 min, e inmediatamente se utilizó para el análisis por HPLC.
2.2.6. Determinación de ácidos fenólicos y flavonoides por HPLC
Los análisis de HPLC fueron realizados usando un Detector PDA, Módulo de separación
2690 (Waters Co. Milford, MA, USA), y una columna de separación Platinum EPS C-18 (7 x
57 mm) Rocket (Deerfield, IL. USA). El solvente A fue agua ajustada a pH 2.8 con ácido
acético y el solvente B fue acetonitrilo . El volumen de inyección fue 30 µL con un flujo de 2.5
Materiales y métodos
94
mL/min. Para la elución de los ácidos fenólicos el gradiente lineal fue : 6% B en 8 min, 12% B
en 14 min, 20% B en 18 min, 35% B en 24 min, inmediatamente después la columna fue
lavada con 95% B por 3 min y equilibrada con 100% A por 3 min, el tiempo total de cada
corrida fue de 30 min. La detección de los compuestos se efectuó en base a los tiempos de
retención y al espectro UV de absorbancia de cada compuesto. Las longitudes de onda
empleadas para la detección de ácidos fenólicos fueron 257 y 295 nm. Para la elución de
flavonoides el gradiente lineal fue: 10% B en 2.5 min, 12% B en 6 min, 23% B en 18 min y
35% B en 24 min, finalmente, la columna fue lavada con 95% B por 3 min y equilibrada con
100% de A por 3 min, el tiempo total de cada corrida fue 30 min. Las longitudes de onda
utilizadas para detectar flavonoides fueron 260 y 342 nm.
2.2.7. Extracción e hidrólisis de antocianinas por HPLC
La extracción de antocianinas fue realizada mediante el método de Romani et al., (2004)
Los extractos fueron obtenidos a partir de la adición de 15 mL de metanol al 70% ajustado a un
pH de 2 con ácido fórmico y agitando a 80 rpm durante 3 hr. Este proceso se repitió tres veces
y todos los extractos fueron combinados y evaporados a sequedad con un rotavapor, el residuo
finalmente se resuspendió en 2 mL de H2O/CH3CN/MeOH/HCOOH (45:22.5:22.5:10 v/v/v/v).
La hidrólisis del estándar (mezcla de glucosidos de antocianinas) así como de las muestras se
efectuó por el método propuesto por Takeoka et al. (1997), a 1 mL del extracto se le adicionó
1.0 ml de HCl 2 N en un baño de agua hirviendo por 60 min, y enseguida se enfrió en baño de
hielo. Las antocianinas fueron extraídas dos veces con 2 mL acetato de etilo (Baker) y
evaporadas a sequedad en un rotavapor y resuspendidas en 1 mL de ácido fórmico al 10%.
Finalmente, el extracto fue centrifugado a 13,000 rpm por 10 min y rápidamente utilizado para
su análisis
Materiales y métodos
95
2.3. Fibra dietaria: soluble e insoluble
La determinación de la fibra dietaria se realizó por duplicado por el método de Lee et al.,
(1992). Se hizo una pequeña modificación al utilizar 0.5 g de la harina, en vez de 1 g como se
propone en el método, sin encontrar diferencia significativa con esta modificación. Se
colocaron 0.5 g de harina de frijol en un vaso de precipitados y se adicionaron 25 mL de buffer
de fosfatos pH 6, enseguida se llevó a cabo una digestión enzimática utilizando a-amilasa
termoestable, proteasa, y amiloglucosidasa en forma secuencial. La fibra insoluble fue
separada por filtración con papel Whatman No. 41 (90 mm de diámetro) y colocada en un
crisol de porcelana de 30 mL para ser posteriormente secada y pesada. Para obtener la fibra
soluble, el filtrado se precipitó con cuatro volúmenes de etanol al 95% previamente calentado a
una temperatura de 60 ºC. Esta mezcla se filtró a través de crisoles Gooch de 30 mL y 40 µm
de tamaño de poro, a los que se adicionaron 0.5 g de celita para favorecer la retención del
filtrado. Los residuos de ambos filtrados (crisol de porcelana y del crisol Gooch) se llevaron a
sequedad en una estufa a 120 ºC por una noche. Después de registrar el peso de los residuos,
uno fue empleado para la determinación de proteína total y otro para cenizas. La fibra dietaria:
soluble e insoluble se determinó de la siguiente manera:
Donde: Ri = Peso promedio del residuo insoluble (mg)
P= Peso promedio de las proteínas (mg)
C = Peso promedio de las cenizas (mg)
B = Peso del blanco (mg)
M = Peso inicial de la muestra (mg)
% fibra insoluble = (Ri– P – C – B)/ M X 100
Materiales y métodos
96
Donde: Rs = Peso promedio del residuo soluble (mg)
P = Peso promedio de las proteínas (mg)
C = Peso promedio de las cenizas (mg)
B = Peso del blanco (mg)
M = Peso inicial de la muestra (mg)
Mientras que el porcentaje de fibra dietaria total comprende la suma de la fibra insoluble
y soluble.
% fibra total = % fibra insoluble +% fibra soluble
2.4. Oligosacáridos: estaquiosa, rafinosa y verbascosa
La determinación de oligosacáridos fue realizada por duplicado por medio del método
descrito por Muzquiz et al., (1999), con pequeñas modificaciones. A 100 mg de harina de frijol
se adicionaron 5 mL de etanol al 50%, se homogenizaron y centrifugaron por 5 min a 5,000
rpm, este procedimiento se realizó dos veces más y todos los sobrenadantes fueron recuperados
para su posterior purificación haciéndolos pasar a través de una columna Waters C18 (500mg/6
cc) previamente activada con 3 mL de etanol y 6 mL de agua. El volumen total filtrado se
colocó en cajas Petri, las cuales se introdujeron en una estufa a 50 ºC hasta sequedad. El
residuo de las cajas Petri se resuspendió en 1 mL de agua destilada y se hizo pasar a través de
una membrana Millex-LH (Milipore) de un tamaño de poro de 0.45 µm. La determinación se
hizo mediante HPLC (Agilent, 1100) equipado con un detector de índice de refracción,
empleando una columna Spherisob-5-NH2 (250 x 4.6 mm id), para ello se inyectaron 20 µL de
muestra y como fase móvil una mezcla de acetonitrilo/agua (1 mL/min), 65:35 (v/v). Se
% fibra soluble = (Rs – P– C – B)/ M X 100
Materiales y métodos
97
realizaron curvas de estándares externos con rafinosa, estaquiosa y verbascosa a
concentraciones de 1-5 mg/mL.
C. Diversidad, estructura y relaciones genéticas del frijol común silvestre,
enmalezado y cultivado de México.
1. Germoplasma.
1.1. Frijol silvestre y enmalezado
El germoplasma utilizado en este estudio fue donado por el INIFAP-Celaya. El origen de
las colectas representa diferentes regiones de la República Mexicana y consistió en 141
colectas, de las cuales 124 son materiales silvestres, 17 enmalezados (poblaciones silvestres
que crecen de manera natural en campos de cultivo o regiones muy cercanas a ellos,
originados por la cruza natural entre silvestres y cultivados y poseen características fenotípicas
de ambos) y 5 cultivados; estos últimos utilizados para fines comparativos. La distribución
geográfica de las colectas es la siguiente: 18 se recolectaron en el estado de Chiapas, 1 en
Chihuahua, 18 en Durango, 11 en Guerrero, 11 en Guanajuato, 14 en Jalisco, 1 en Estado de
México, 22 en Michoacán, 23 en Morelos, 1 en Nayarit, 17 en Oaxaca, 2 en Puebla, 1 en
Sinaloa y 1 en Zacatecas (Cuadro 6 y Figura 5). Tomando en consideración que los materiales
analizados son organismos cuya distribución geográfica no obedece límites estatales, se
efectuó un reagrupamiento con base al origen y su correspondencia geográfica con las
provincias fisiográficas descritas por el INEGI (http://www.ine.gob.mx). Se obtuvieron cinco
grupos correspondientes a las cinco diferentes Provincias fisiográficas: Llanura Costera del
Pacífico (LlCP) constituida por 2 colectas, Sierra Madre Occidental (SMO) con 20 colectas,
Eje Neovolcánico (EN) con 69 colectas, Sierra Madre del Sur (SMS) con 32 colectas y Sierra
Materiales y métodos
98
de Chiapas y Guatemala (SChG) con 18 colectas. Además del grupo de los cultivados (Cuadro
6).
Cuadro 6. Nombre, tipo, origen y provicia fisiográfica del frijol silvestre y enmalezado de
México.
Nombre Tipo Localidad de origen msnm Latitud Longitud Provincia fisiográfica
CHIAPAS Chiapas 11675 S Zinacatlán 1970 SChG Chiapas 11676 S 26 millas NE de Tuxtla Gutiérrez SChG G - 19026C E San Cristobal de las Casas 1200 16º45´N 92º 38´ O SChG Chiapas 28 S Chitamá, Mpio. Venustiano Carranza 775 16º19´30´´ N 92º03´20´´ O SChG Chiapas 30 S Ejido Teopisca, Mpio. Teopisca 1780 16º28´N 92º32´ O SChG Chiapas 32 S Ocotal, Mpio. Teopisca 1150 16º32´27´´N 92º28´58´´ O SChG Chiapas 41 S V. de las Rosas, Mpio. Teopisca 1280 16º20´30´´ N 92º22´50´´ O SChG Chiapas 42 S Ruinas Chinkultic, Mpio. La Trinitaria 1525 16º15´N 91º50´ O SChG Chiapas 44 S Desvío del Amo, Mpio. Teopisca 1070 16º29´N 92º31´ O SChG Chiapas 45 S Rancho El Refugio, Mpio. Venustiano Carranza 890 16º19´40´´N 92º26´ O SChG Chiapas 47 S Multajo Mpio. Ixtapa 1660 16º42´N 92º51´ O SChG Chiapas 48 S Cerro Tenaltic, El Manguito, Mpio. Teopisca 1660 16º28´30´´N 92º31´20´´ O SChG Chiapas 49 S Mpio. Ixtapa 1400 16º45´N 92º54´ O SChG Chiapas 50 S Col. Nuevo León, Mpio. Teopisca 1150 92º31´45´´ O SChG Chiapas 51 S Río Blanquito, Mpio. Teopisca 1100 16º29´N 92º30´45´´ O SChG Chiapas 52 S Desvío Cerro Grande, Mpio. Teopisca 1090 16º28´25´´N 92º31´45´´ O SChG Chiapas 6 S Loc. Taniná, Mpio. Ocosingo 890 16º53-40´´N 92º03´20´´ O SChG Chinkuetec S Chinkultic SChG CHIHUAHUA G -22837 S San Pablo Balleza 1750 26º56´N 106º25´ O SMO DURANGO G – 10999 E Cerro Ancho, Francisco, I. Madero 1950 23º37´N 105º50´ O SMO G – 11024 S 5 Km N de Carlos Real 1970 24º19´N 104º27´ O SMO G – 11025A E Castillo Nájera 1930 24º20´N 104º28´ O SMO G – 11025B E Castillo Nájera 1930 24º20´N 104º28´ O SMO G – 11027 S Km 12 N Castillo Nájera, La Breña 1950 24º22´N 104º28´ O SMO G – 11027A E Km 12 N Castillo Nájera , La Breña 1970 23º53´N 104º16´ O SMO G – 11028 S Flores Magón cerro cerca del Fraile 2020 24º28´N 104º35´ O SMO G – 11030A S I. Zaragoza, Los Campos Francisco I. Madero 2050 24º22´ N 104º28´ O SMO G – 11032 S Charco del Indio, Fco. I. Madero 2030 24º27´N 104º14´ O SMO G – 11034 S El Salto, Dgo. 24º29´N 104º19´O SMO DgoCCampana S Cerro de la Campana 500 SMO G – ChInd S Charco del Indio, Fco. I. Madero SMO G - Salt2 S El Saltito SMO G – Sbay1 S Santiago Bayacora SMO G – Sbay2 S Santiago Bayacora 2 SMO G – AgBla S Agua Blanca SMO G – LuMoy S Luis Moya SMO G – 11029 S 2 Km E. de Medina, Canatlán. 2000 24º34´N 104º36´O SMO GUERRERO G – 1000 S Chapa, carr. Iguala- Cd. Altamirano, Teloloapan 1150 18º19´ N 99º49´O SMS G – 10002A S Ixcateopan 1380 18º24´ N 99º46´O SMS Gro 11647 S Tixtla, 9 Km SE Chilpancingo SMS Gro 11661 S 10 Km N. Chilpancingo 1150 SMS Gro 11666 S Acapetlahuaya, 29 Km O. de Teloloapan 1750 SMS Gro 11671 S 10 Km N. Iguala 1000 SMS Gro 11718 S 10 Km N. Iguala a Buenavista 1000 SMS Gro 11727 S Tixtla, 9 Km O. Teloloapan 1700 SMS G – 12878 S Teloloapan 1402 18º21´ N 99º46´O SMS G – 12879A S Teloloapan 1585 18º21´ N 99º59´O SMS G – 12881A S Teloloapan, Ixcapuzalco 1463 18º 21´ N 100º08´O SMS
Materiales y métodos
99
Nombre Tipo Localidad de origen msnm Latitud Longitud Provincia fisiográfica
GUANAJUATO Gto 11667 S Yuriria, Escuela C.E.T.A. 1800 EN G – 12892 S Lagunillas, León 21º13´N 101º48´O EN G – 12893 S León 21º13´N 101º48´O EN G – 12904 E Cerro Patandos, Cuaréramo, Pénjamo 1829 20º37´N 101º43´O EN G – 12905 E Cerro del Banco, Pénjamo 1829 20º37´N 101º43´O EN G – 12906 S Cerro del Banco, Pénjamo 1800 20º37´N 101º43´O EN G – 12908 S Pénjamo 1800 20º37´N 101º43´O EN G – 12909 S Cerro Nóbile, Pénjamo 1829 20º37´N 101º43´O EN G – 12911 S Cerro del Sombrerito, Pénjamo 1829 20º37´N 101º43´O EN G – 12913 S Cerro del Toro, Pénjamo 1829 20º37´N 101º43´O EN Gto Churi S Churipitzeo, Pénjamo 1829 20º37´N 101º43´O EN JALISCO G – 9995 S Talpa de Allende 20º26´N 104º42´O SMS G – 9998A S Chapala 20º18´N 103º12´O EN G – 12865 S Tecatitlan 1219 EN G -12934 S El Tule, Arandas 1829 20º42´N 102º21´O EN G – 12935 E Arandas 1829 20º42´N 102º21´O EN G – 12939 E El Tule, Arandas 1829 20º42´N 102º21´O EN G – 12945 E Arandas 1829 20º42´N 102º21´O EN G – 12952 S Arandas 1829 20º42´N 102º21´O EN G – 12955 S Arandas 1829 20º42´N 102º21´O EN G – 12957 S Cerro del Aguila,Santa María del Valle 2134 20º54´N 102º22´O EN G – 12966 S Ayutla 20º07´N 104º22´O SMS G – 12977 S Ayutla 20º07´N 104º22´O SMS G – 13029 S La Garita 19º57´N 103º00´O EN G – 13030 S Tecatitlán 1219 19º20´N 103º15´O EN EDO. MEXICO 11663 S Temascaltepec, Nanchititla 1900 EN MICHOACAN G - 10018A S El Temazcal, Charo 888 19º41´N 100º55´O EN G – 10019 S San José Purua, Jungapeo 1250 19º28´N 100º29´O SMS G - 10019A S San José Purua, Jungapeo 1250 19º28´N 100º29´O SMS G – 11050 S Morelia 2040 19º41´N 101º16´O EN Mich 11652 S 4 Km de Pito Real, Morelia 2040 EN Mich 11730 S 1 Km San Felipe, Zitácuaro 1900 SMS Mich 11733 S Puerto de Arumbaro 1820 SMS G – 12888 S La Piedad 1800 20º20´N 102º13´O EN G – 12889 S La Piedad 1800 20º20´N 102º13´O EN G – 12895 E Cerro las Gallinas, Churintzio 20º08´N 102º05´O EN G – 12896 E Churintzio 20º08´N 102º05´O EN G – 12899 S Florencia, La Piedad 20º08´N 102º05´O EN G – 12902 S Cerro las Gallinas, Churintzio 20º08´N 102º05´O EN G – 12903 S Cerro las Gallinas, Churintzio 20º08´N 102º05´O EN G – 12960 E Cerro las Gallinas, Churintzio 20º08´N 102º05´O EN G – 12961 S Cerro las Gallinas, Churintzio 20º08´N 102º05´O EN G – 1950 S 1950 EN JSG y LOS 151 S Km 33.5 carr. Zamora- La Barca 1700 EN JSG y LOS 327 S Las Colonias, Taretan 1180 EN JSG y LOS 80 S Cojumatlán 4 Km SE 1650 EN Pátzcuaro S Pátzcuaro 2050 EN Tzintzuntzan S Tzintzuntzan EN
Materiales y métodos
100
Nombre Tipo Localidad de origen msnm Latitud Longitud Provincia fisiográfica
MORELOS
G – 10010 S Jiutepec 1430 18º53´N 99º09´O EN G – 10012 S Progreso, Jiutepec 1430 18º53´N 99º09´O EN G – 10016 S Progreso, Jiutepec, carr. Cuernavaca- Cuautla 1430 18º53´N 99º09´O EN Mor 11691 S Amatlán 1700 EN Mor 11701 S Palo Grande 1550 EN Mor 11704 S Santo Domingo 1900 EN Mor 11706 S Pantitla 1350 EN Mor 11707 S San Andrés de la Cal 1400 EN Mor 11708 S Oacalco 1250 EN Mor 11709 S Carr. Tepoztlán - Yautepec 1600 EN Mor 11710 S Los Laureles 1750 EN Mor 11711 S Carr. Tepoztlán - Yautepec 1450 EN Mor 11712 S Puente Caporal 1250 EN Mor 11716 S Tlacotepec 1800 EN G – 12872A S Tepoztlán 1828 18º58´N 99º06´O EN G – 12874B E Tepoztlán 1650 18º58´N 99º06´O EN G – 12877 S Tepoztlán 1920 18º57´N 99º13´O EN G – 12877B E Tepoztlán 1920 18º57´N 99º13´O EN G – 13019A S Jiutepec 1430 18º53´N 99º09´O EN G – 13505 S Progreso, Jiutepec 1430 18º53´N 99º09´O EN G – 443 S EN Mor Oaxtepec S Hotel El Dorado, Oaxtepec EN Mor UNAM S NE Instituto de Biología, Cuernavaca EN NAYARIT G-10538 S LlCP OAXACA Oax 11656 S 5 Km N. de Chichicapan 1800 SMS Oax 11660 S 11.5 Km NE de Sinyuvi a Tosotato 1180 SMS Oax 11695 S 3 Km N. De San Miguiel Xoatlán 1350 SMS Oax 11698 S 38 Km San José del Pacífico 1780 SMS Oax 11703 S 17 Km NE de Galera 1500 SMS Oax 11729 S 14.2 Km N. De Rizo de Oro, Tapanatepec 1380 SMS Oax 11731 S 1.7 Km SE Desciación Tlaxiaco-Putla 1650 SMS G – 12871 S Tlalixtac a 4 Mi NE rodeando a Ixtlán de Juárez 1650 17º50´N 96º38´O SMS G – 12875 S San Francisco Telixtlahuaca 1676 17º19´N 96º38´O SMS G – 12876 E Tlalixtac 3.5 Mi junto a Ixtlán de Juárez 1620 17º40´N 96º39´O SMS Oax Tilapa S N. de Tilapa loc. 3 km 1300 17º10' N 97º59' O SMS OaxMaOax S SMS OaxMontAlb S Monte Albán 17º03' N 96º46' O SMS OaxPort S N. de Portillo km 8 1900 16º38' N 96º35' O SMS OaxSanAnt S 6 Km. Sn Antonio Xaquia 1450 16º28' N 96º32' O SMS OaxSanMiguel S 3 Km Nte.de An. Miguel }Coatlán 1350 16º13' N 96º42' O SMS OaxTeita S Sn. J: Teita 1630 17º05' N 97º25' O SMS PUEBLA G- 23429C S Sta. Isabel Cholula 1430 18º58´N 98º25´O EN Xochitlán S EN SINALOA G-12870A S Copala, carr. a Durango 23º23´N 105º56´O LlCP ZACATECAS G-12987 E Tlaltenango, Jalpa 21º41´N 103º03´O SMO
Materiales y métodos
101
CULTIVADOS
Apaseo 95
Flor de Mayo M 38 Negro Otomí Negro 8025 Negro Querétaro
a Tipo de frijol: (S) silvestre y (E) enmalezado. Provincias fisiográficas: Sierra Madre
Occidental (SMO), Sierra de Chiapas y Guatemala (SChG), Sierra Madre del Sur (SMS), Eje
Neovolcánico (EN) y Llanura Costera del Pacífico (LlCP).
Figura 5. Distribución geográfica de las accesiones silvestres y enmalezadas de
frijol, utilizados en el presente estudio.
Materiales y métodos
102
1.2. Material vegetativo
Las semillas fueron germinadas in vitro en cajas petri bajo condiciones de temperatura,
humedad y luz controlada. Una vez germinadas fueron establecidas en macetas y crecidas en
condicio nes de invernadero. Se colectó tejido foliar de hojas pequeñas y jóvenes de diez
plantas independientes y se colocaron dentro de tubos eppendorf que fueron almacenados a -
70 ºC hasta su uso.
2. Métodos
2.1 Obtención y cuantificación de DNA
La extracción del DNA se realizó por el método de Doyle y Doyle (1989), con algunas
modificaciones. Se pulverizaron hojas jóvenes congeladas con nitrógeno líquido con un
homogenizador Cafrano CSA (Tipo RZR. Ontario, Canadá) y se homogenizaron con 600 µL
de buffer de lisis (100 mM Tris-HCl pH 8.5; 20 mM NaCl; 20 mM EDTA pH 8.0; 1% N-
lauroilsarcocina (SIGMA). Se adicionaron 5 µL de RNAsa (Gibco) (10 mg/µL en 0.01 M
CH3COONa pH 5.2, ajustando con 1 M Tris-HCl pH 7.4), homogenizando perfectamente y se
incubó por 15 min a temperatura ambiente. La eliminación de proteínas se hizo con 400 µL de
la mezcla fenol:cloroformo:alcohol isoamílico (25:24:1) (Gibco), agitando por 20 min. Se
centrifugó a 14,000 x g por 20 min y se recuperó el sobrenadante. Se hizo un lavado con 750
µL de isopropanol a - 20 ºC y se precipitó por 1 hr. La pastilla de ADN se obtuvo
centrifugando a 12,000 rpm por 15 min y se lavó dos veces con etanol 70%. Un tercer lavado
con 750 µL de etanol absoluto y 250 µL de buffer TE 1X y se dejó reposar por 3 min a – 70
ºC; se centrifugó a 12,000 rpm por 5 min y se adicionó nuevamente 1 µL de etanol 70%,
centrifugando a 12,000 rpm por 5 min para obtener la pastilla. Se removió el exceso de etanol
y se secó la pastilla a temperatura ambiente. Finalmente, el ADN se resuspendió en 100 µL de
Materiales y métodos
103
buffer TE 1X (10 mM Tris-HCl; 0.1 EDTA). Su concentración fue determinada por medio de
su absorbancia a 260 nm con un espectrofotómetro (Beckman DU 640) y la calidad del mismo
fue evaluada mediante electroforesis en geles de agarosa al 1%. Todas las muestras fueron
diluidas con buffer TE 1X hasta obtener una concentración de 100 ng y almacenadas a - 20 ºC
hasta su uso.
2.2. Obtención de AFLP no radiactivos
Se utilizaron primers IRDye marcados con fluorescencia. La separación de los
fragmentos por electroforesis se realizó utilizando el equipo IR2 Global Edition DNA
Analyzer (LI-COR Inc.) y la visualización de los mismos usando el software SAGA automated
AFLP analysis (versión 2.0) (LI-COR Inc.), bajo el protocolo de obtención de AF LP propuesto
por Vos et al. (1995); Lin y Kuo, (1995).
2.2.1. Restricción del DNA
A 1 µL de DNA (100 ng) se le adicionaron 2.5 µL de buffer RL (restricción- ligación)
(10 mM Tris-HCl pH 7.5; 10 mM MgCOOCH3; 10 mM KCOOCH3; 5 mM Ditiotreitol); 0.3
µL de EcoRI (Invitrogen, 10 U/ µL); 0.3 µL de MseI (Biolabs 10 U/ µL) y 8.4 µL de agua
destilada hasta un volumen final de 12.5 µL. La mezcla se incubó a 37 ºC por 2.30 hr , las
enzimas se inactivaron a 70 ºC por 15 min y los productos de restricción se mantuvieron a 4 ºC
y se prosiguió con el proceso de ligación.
2.2.2. Ligación de los adaptadores
Los adaptadores para la ligación se prepararon por separado, mezclando 5 pmol de
EcoRI (CTGACGCATGGTTAA y CTCGTAGACTGCGTACC) y 50 pmol de los
Materiales y métodos
104
adaptadores MseI (TACTCAGGACTCAT y GACGATGAGTCCTGAG). Se hibridaron por
separado utilizando el 10% del volumen final del buffer de hibridación 10X (500 mM Tris pH
7.5; 10 mM espermidina; 100 mM MgCl2; 50 mM Ditiotreitol), dejando incubar a 65 ºC por 10
min y a 56 ºC por 1 hr. Se enfriaron por 1 hr a temperatura ambiente y se almacenaron a - 20
ºC hasta su uso. Una vez hibridados, estos se emplearon para preparar la mezcla de ligación.
Al producto de la digestión, se le adicionó la mezcla de ligación: 1 µL del adaptador EcoRI, 1
µL del adaptador MseI; 1 µL del buffer RL 10X (10 mM Tris-HCl pH 7.5; 10 mM
MgCOOCH3; 10 mM KCOOCH3; 5 mM Ditiotreitol) 1.2 µL de 10mMA de ATP; 1 µL de (1
U/µL) (Invitrogen) DNA ligasa y agua hasta un volumen final de 12.5 µL y se incubaron a 20
ºC durante toda la noche. Al término de la incubación se realizó una dilución (1:10), con 90
µL de buffer 0.1 X TE y 10 µL de la digestión-ligación y se almacenaron a - 20 ºC hasta su
uso.
2.2.3. Pre-amplificación de los fragmentos de restricción
Se realizó la mezcla de reacción con 2.5 µL del DNA de la dilución (1:10) del DNA
digerido y ligado; 2.5 µL de buffer 10X de PCR (Invitrogen); 0.9 µL de 50 mM de MgCl2
(Invitrogen); 1.0 µL de la mezcla de dNTPs (2.5 mM de cada uno, dATP, dCTP, dGTP y
dTTP) (Invitrogen); 1.0 µL del oligo EcoRI+A (5`AGACTGCGTACCAATTCA; 50 ng/ µL) y
1.0 µL del oligo MseI+C (5`GATGAGTCCTGAGTAAC; 50 ng/ µL); 0.5 µL de Taq DNA
polimerasa (5 U/µL) (Invitrogen) y 16.1 µL de agua desionizada hasta completar un volumen
final de 25.5 µL. La reacción final se sometió a un programa de amplificación de 20 ciclos en
un termociclador (MJ Research Peltier Thermal Cycler PTC -200), bajo las siguientes
condiciones: 94 ºC por 30 s, 56 ºC por 1 min y 72 ºC por 1 min. Al término de la
amplificación se realizó una dilución (1:40), utilizando 5 µL de DNA pre-amplificado y 195
Materiales y métodos
105
µL de buffer TE 0.1X. La pre-amplificación y su dilución se almacenaron a -20 ºC hasta su
uso.
2.2.4. Amplificación selectiva
La mezcla de reacción consistió de 2.0 µL del DNA pre-amplificado y diluído (1:40); 1.2
µL de buffer 10X de PCR (Invitrogen); 0.4 µL de 50 mM de MgCl2 (Invitrogen); 1.0 µL de la
mezcla de dNTPs (2.5 mM de cada uno, dATP, dCTP, dGTP y dTTP) (Invitrogen); 0.5 µL del
oligo EcoRI+AGA IRDye700 (5`GACTGCGTACCAATTCAGA; 50 ng/µL); 0.5 µL del oligo
EcoRI+ACG IRDye 800 (5`GACTGCGTACCAATTC ACG; 50 ng/µL) y 2.0 µL del oligo
MseI+CAT (5`GATGAGTCCTGAGTAACAT ; 50 ng/µL); 0.3 µL de Taq DNA polimerasa (5
U/µL) (Invitrogen) y 3.1 µL de agua desionizada hasta completar un volumen final de 11.0
µL. La reacción final se sometió a un programa de amplificación en un termociclador (MJ
Research Peltier Thermal Cycler PTC-200), bajo las siguientes condiciones: 1 ciclo a 94 ºC
por 30 s, 65 ºC por 30 s y 72 ºC por 1 min; 19 ciclos cada uno con un gradual decremento de la
temperatura de alineamiento (0.7 ºC) por ciclo (desde 65 ºC hasta 57.3 ºC), 94 ºC por 30 s y 72
ºC por 1 min. y 23 ciclos de 94 ºC por 30 s, 56 ºC por 30 s y 72 ºC por 1 min. Inmediatamente
después las muestras se enfriaron y mantuvieron a 4 ºC. Los oligos MseI utilizados fueron:
5`GATGAGTCCTGAGTAACAT y 5`GATGAGTCCTGAGTAACTC. El producto de
amplificación selectiva fue almacenado a -20 ºC hasta su uso.
2.2.5. Electroforesis y visualización de los patrones de AFLP
Los fragmentos amplificados fueron separados por electroforesis en geles de
poliacrilamida al 6.5% (25 cm) (Licor), mediante un secuenciador automatizado, utilizando
buffer de corrida TBE 1X (0.089 M Tris base; 0.089 M ácido bórico; 0.002M Na2EDTA y
Materiales y métodos
106
agua desionizada). Primero se efectuó una pre-corrida por 20 min, y en seguida se cargaron 3
µL de los productos de PCR previamente desnaturalizados con 2 µL de Blue Stop (LI-COR) a
94 ºC por 3 min, y la corrida se mantuvo a una temperatura constante de 45 ºC por dos horas.
2.3. Determinación del número mínimo de individuos que representan la
diversidad de la colecta
Se realizó un análisis preliminar de diversidad con el fin de establecer el número mínimo de
individuos que representaran la diversidad genética de una colecta. Para ello se analizaron los
datos de 10 individuos de 14 diferentes colectas. La diversidad genética de las diferentes
colectas analizadas fue evaluada por el polimorfismo de los marcadores AFLP. A partir de la
lectura de los geles se generó una matriz binaria de datos codificando la presencia del
fragmento como “1” y ausencia “0”. Además se asumió que las colectas o poblaciones
estuvieron en el equilibrio Hardy-Weinberg. Se utilizó el programa POPGENE 1.31 para datos
diploides dominantes (Yeh y Boyle, 1999) y se estimaron los índices de diversidad genética
(H) de diez individuos y se compararon con los valores obtenidos a partir de 9, 8, 7, 6, 5, 4 y 3
individuos, seleccionando el menor número donde se mantenían valores de diversidad genética
similares. POPGENE es un paquete estadístico útil en el análisis de la variación genética entre
y dentro de poblaciones utilizando marcadores dominantes y codominantes, utilizando datos
haploides y diploides. El programa realiza estadísticos genéticos comprensibles (frecuencia
alélica, diversidad genética, distancia genética, estadísticos G, estadísticos F), como
estadísticos complejos (flujo génico, pruebas de neutralidad, ligamiento desequilibrado,
estructura multi locus).
Materiales y métodos
107
2.4 Análisis de la diversidad genética
Una vez seleccionado el número de individuos a considerar en el análisis preliminar de
diversidad, se realizaron los AFLPs correspondientes y se obtuvo la matríz de datos binarios.
Los índices de diversidad genética fueron estimados mediante el programa POPGEN 1.31 para
datos diploides dominantes (Yeh y Boyle, 1999), considerando cuatro niveles de análisis: país
(total de colectas silvestres y enmalezadas analizadas); provincias fisiográficas (colectas por
provincia fisiográfica), grupo biológico (silvestre, enmalezado, domesticado) y poblaciones.
Los estimados analizados fueron: el porcentaje de loci polimórfico, (H) índice de diversidad
genética de Nei (Nei, 1973) y (I) Indice de Shannon (Lewontin, 1972).
• Indice de diversidad de Nei
H=1 – Sxi2 [n/(n-1)]
Xi = frecuencia alélica por locus
n = número de alelos totales
• Indice de Shannon
(H’ = -Spi 1n pi)
pi = frecuencia del iesimo marcador en la población
Se aplicaron análisis de varianza de una vía y pruebas de comparación múltiple de
medias de Duncan (a = 0.05) para comparar los valores de riqueza obtenidos a nivel de
provincias y grupos biológicos, utilizando el programa STATGRAPHICS plus 5.1.
2.5 Análisis de la estructura genética
La estructura genética fue analizada por medio de tres estimadores: (1) el estadístico Gst
(Gst = Ht –Hs/Ht, donde Ht es la diversidad genética total y Hs es la diversidad genética entre
Materiales y métodos
108
las poblaciones; Nei 1973), que fue estimado por medio de POPGEN 1.31, considerando tres
niveles: país, provincias fisiográficas y grupos biológicos. (2) Análisis de varianza molecular
AMOVA (Excoffier et al., 1992) considerando dos niveles : a) provincias fisiográficas (entre
provincias, entre las poblaciones de las provincias fisiográficas y dentro de las poblaciones) y
b) grupos bioló gicos (entre grupos, entre las poblaciones de los grupos y dentro de las
poblaciones). (3) Prueba exacta de diferenciación genética entre poblaciones (pairwise genetic
distance). Ambos análisis obtenidos con ARLEQUIN ver 2.0 (Schneider et al., 2000).
2.6. Análisis de las relaciones genéticas
Las relaciones genéticas entre las colectas fueron analizadas con base en la distancia
genética de Nei (1973) y para su representación se construyó un dendrograma con el método
de agrupamiento UPGMA (Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean), usando el
programa TFPGA. La confiabilidad del agrupamiento fue evaluada mediante pruebas de
Bootstrap con 1000 remuestreos por loci (Felsestein, 1985).
Resultados y discusión
109
V. RESULTADOS Y DISCUSIÓN A. Caracterización nutricional de 62 accesiones de frijol
1. Contenido de proteína
El rango de proteína de todas las colectas analizadas de frijol silvestre y enmalezado se
registró de 20.79 a 35.78 g/100 g (base seca). La colecta de Guerrero, G-12881A, fue la de
mayor contenido, mientras que Michoacán G-10019 mostró el menor contenido (Cuadro 7).
Existe una gran variabilidad en base al origen; sin embargo, las colectas de Michoacán fueron
más homogéneas. El valor medio de todas las accesiones fue 26.68 g/100 g. Nuestros
resultados fueron superiores a los reportados por Sotelo et al., (1995) y a las colectas
provenientes de Durango y similares a aquellas de Jalisco (Guzmán-Maldonado et al., 2000).
En general, se concuerda que los materiales silvestres presentaron mayor contenido de
proteína que los materiales cultivados (criollos y mejorados). Esta característica podría ser
considerada para incrementar el valor proteico del frijol cultivado. Las accesiones con mayor
contenido de proteína fueron: Guerrero G-12881A (35.78 ± 0.3 g/100 g); Morelos G-12877B
(31.63 ± 0.2 g/100 g); Durango G-11034 (31.45 ± 0.3 g/100 g); Oaxaca San Antonio (30.87 ±
0.6 g/100 g) y Jalisco G-12966 (30.45 ± 1.1 g/100 g).
El rango del contenido de proteína en el frijol criollo que fue de 18.7 a 30.0 g/100 g,
correspondientes al frijol Gentry 22051 y Negro Ocopetatillo, respectivamente. Mientras que
el promedio de todas las accesiones criollas fue de 24.07 g/100 g. Las accesiones de frijol
criollo con mayor contenido de proteínas fueron: Negro Ocopetatillo (30.0 g/100 g); Norvell
No. 3212 (28.65 g/100 g); FM Pénjamo (27.37 g/100 g) y Nayarit 223 (26.94 g/100 g)
(Cuadro 8).
Resultados y discusión
110
Cuadro 7. Contenido de proteína en semillas de frijol silvestre y enmalezado.
# Estado/Identificación Proteína g/100 g # Estado/Identificación Proteína g/100 g
CHIAPAS MICHOACAN 1 G-19026-C 24.99 ± 0.23 34 G-12888 25.38 ± 0.02 CHIHUAHUA 35 G-12889 24.43 ± 0.10 2 G-22837 27.34 ± 0.11 36 G-12895 24.05 ± 1.73 DURANGO 37 G-12960 23.82 ± 0.18 3 G-10999 27.65 ± 0.02 38 G-10019 20.79 ± 0.45 4 DgoSalt2 23.88 ± 0.04 39 G-12896 25.00 ± 0.23 5 G-11024 27.39 ± 0.09 40 G-12896B 26.04 ± 0.48 6 DgoCCamp 23.74 ± 0.28 41 JSG y LOS 151 25.56 ± 0.47 7 DgoChInd 27.51 ± 0.03 42 Pátzcuaro 25.35 ± 0.44 8 DgoPaura 29.58 ± 0.28 43 G-11050 24.67 ± 0.46 9 DgoSBay2 28.37 ± 0.70 44 JSG y LOS 80 20.93 ± 0.14 10 G-10022 30.23 ± 0.06 MEDIA 24.18 ±1.77 11 G-11025B 28.81 ± 1.27 MORELOS 12 G-11028 23.72 ± 0.13 45 G-12874-B 31.63 ± 0.20 13 G-11029 26.85 ± 0.20 46 G-10010 25.32 ± 0.43 14 G-11034 31.45 ± 0.28 47 G-10016 27.31 ± 0.07 15 DgoAgBla 27.50 ± 0.06 48 G-10012 26.56 ± 0.01 MEDIA 27.53 ±2.51 49 IB-UNAM 26.76 ± 0.64 GUERRERO MEDIA 27.51 ±2.41 16 G-12878 30.21 ± 0.21 NAYARIT 17 G-12879A 28.95 ± 0.19 50 JSG y LOS 38 29.47 ± 0.19 18 G-1002A 27.97 ± 0.33 OAXACA 19 G-12881A 35.78 ± 0.27 51 OaxSanMi 27.52 ± 0.72 MEDIA 30.73 ± 3.49 52 OaxNTila 29.66 ± 0.31 JALISCO 53 G-12871 27.84 ± 1.14 20 G12865 21.82 ± 0.03 54 G-12876 24.70 ± 0.86 21 G-12915A 28.30 ± 0.38 55 OaxMonAlb 25.55 ± 0.89 22 G-12930 26.75 ± 0.04 56 OaxNPort 25.14 ± 0.20 23 G-12944 22.27 ± 1.10 57 OaxSanAnt 30.87 ± 0.62 24 G-12957 24.68 ± 0.76 58 OaxTeita 23.79 ± 0.72 25 G-12966 30.45 ± 1.06 59 MaOax 28.30 ± 0.42 26 G-9995 25.87 ± 0.37 60 G-12875 26.72 ± 0.09 27 G-12955 24.87 ± 0.25 MEDIA 27.01 ±2.26 28 G-12934 29.05 ± 0.06 SINALOA 29 G-12935 29.22 ± 0.62 61 G-12870A 22.97 ± 0.40 30 G-12945 28.07 ± 0.16 ZACATECAS 31 G-12952 26.61 ± 0.13 62 G-12987 27.41 ± 0.33 32 G-13026 23.72 ± 0.40 33 G-13029 27.30 ± 0.06 MEDIA 26.35 ±2.62
Resultados y discusión
111
Tomando en consideración el origen de las colectas criollas, el promedio
correspondiente a Hidalgo y Oaxaca fue el más alto (27.13 ± 2.15 y 26.40 ± 3.25 g/100 g)
(Cuadro 8), en comparación con las de otras regiones; sin embargo, con estos datos no se
puede hacer una clara observación ya que se analizaron muy pocas colectas de cada entidad.
En el Cuadro 8 además se representa el rango del contenido de proteína de frijol mejorado, de
16.90 a 27.81 g/100 g, la variedad Negro Jamapa presentó el más bajo nivel de proteína,
mientras que Negro Cotaxtla (27.81 ± 0.01 g/100 g), FM Noura 94050 (27.5 g/100 g)Azufrado
Higuera (25.22 ± 0.18 g/100 g), Bibri (25.16 ± 1.08 g/100 g), Pinto Bayacora (25.05 ± 0.77
g/100 g) y Flor de Mayo 38 (24.56 ± 0.15 g/100 g) presentaron los mayores contenidos,
mientras que el valor medio fue de 22.74 g/100 g. Nuestros resultados son comparables a lo
reportado para frijol mejorado (Broughton, 2003).
Resultados y discusión
112
Cuadro 8. Contenido de proteína en frijol criollo y mejorado.
# Estado/Identificación Proteína (mg/100g) # Estado/Identificación Proteína (mg/100g)
FRIJOL CRIOLLO AGUASCALIENTES HIDALGO 1 Panza de puerco 20.35 ± 0.41 23 Norvel No. 3218 28.65 ± 1.30 CHIAPAS 24 Norvell No 3196 25.61 ± 0.51 2 T Sesentana 22.88 ± 0.04 media 27.13 ± 2.15 CHIHUAHUA NAYARIT 3 Apetito Vp 073 24.70 ± 0.45 25 Nayarit 223 26.94 ± 0.15 4 Gentri 22051 18.65 ± 0.13 Media 21.68 ± 4.28 NUEVO LEON DURANGO 26 Ojo de chiva 24.52 ± 0.10 5 Pinto Nacional (5068) 20.85 ± 1.10 27 Tres colores flor rosada 22.88 ± 0.04 6 Canario, Fco. I Madero 21.02 ± 0.15 media 23.70 ± 1.16 media 20.94 ± 0.12 GUANAJUATO OAXACA 7 Apetito criollo 23.17 ± 0.28 28 San Marcial Ozolotepec 23.65 ± 0.93 8 Criollo Pénjamo 25.75 ± 0.07 29 Frijol Delgado 25.57 ± 0.08 9 Flor de Mayo, Pénjamo 27.37 ± 0.83 30 Frijol Negro, Ocopetatillo 30.00 ± 0.40 10 Higuerillo, Pénjamo 23.35 ± 0.66 media 26.40 ± 3.25 11 Moradito, Pénjamo 22.50 ± 0.57 12 Pinto Texano 22.19 ± 0.16 QUERETARO 13 Rosita de Pénjamo 21.71 ± 0.25 31 Sangre de Toro 23.57 ± 0.33 14 Rosa de Castilla, Romita 23.53 ± 0.09 media 23.69 ± 1.92 32 FM Acuña 24.15 ± 1.35 GUERRERO 15 Blanco bolita 23.06 ± 0.06 16 FM arriñonado, Chilapa 21.47 ± 0.11 17 FM arriñonado, Ostototlán 22.11 ± 0.77 18 Itzcateopan 24.14 ± 0.03 19 Negro arriñonado, Atzacualoya26.56 ± 0.23 20 Negro bolita, Cuetzala 25.58 ± 0.08 21 Negro largo, Zitlala 25.60 ± 0.06 22 Rojo arriñonado, Zitlala 24.17 ± 1.22 media 24.09 ± 1.79
FRIJOL MEJORADO 1 Azufrado Higuera 25.22 ± 0.18 13 Flor de Mayo Noura 94050 27.46 ± 0.08 2 Bayo Madero 23.82 ± 0.99 14 Flor de Mayo Sol 21.29 ± 0.55 3 Bayo Mecentral 23.81 ± 0.08 15 Negro Altiplano 24.03 ± 0.45 4 Bayomex 21.91 ± 0.14 16 Negro Cotaxtla 27.81 ± 0.01 5 Bibri 25.16 ± 1.08 17 Negro Durango 22.83 ± 0.16 6 Cacahuate 72 21.26 ± 1.18 18 Negro Jamapa 16.90 ± 0.47 7 Choqui 24.04 ± 0.48 19 Negro Vizcaya 19.60 ± 0.09 8 Dor 364 24.17 ± 0.13 20 Pinto Bayacora 25.05 ± 0.77 9 Flor de Junio 18.30 ± 0.14 21 Pinto Saltillo 22.24 ± 0.10 10 Flor de Junio Marcela 18.76 ± 1.05 22 Pinto Villa 21.95 ± 1.34 11 Flor de Junio Silvia 21.47 ± 0.04 23 Rosa de Castilla, Corregidora 21.48 ± 0.08 12 Flor de Mayo 38 24.56 ± 0.15
Resultados y discusión
113
Finalmente, mediante un análisis de varianza y comparación de medias se mostró que el
frijol silvestre y enmalezado (A) presentaron los más altos contenidos de proteína, en
comparación con los cultivados (criollos (B) y mejorados (B)) (Figura 6).
Figura 6. Distribución del contenido de proteína de frijol silvestre y enmalezado,
criollo y mejoradoa. Silvestres y enmalezados ?, criollos ? y mejorados *. La letra junto a
cada grupo de frijol representa diferencia estadísticamente significativa (p < 0.05).
a Gráfica de una sóla variable (STATGRAPHICS plus 5.1)
Considerando la situación económica de gran parte de la población y como consecuencia
una alimentación deficiente, que en la mayoría de los casos se basa en el frijol y maíz, una
alternativa para incrementar el consumo de proteína es aumentar el contenido en esta
leguminosa básica en la alimentación. Los materiales silvestres son los mejores candidatos
para usarse en programas de mejoramiento, lo que traería beneficios a la salud y reducción de
malnutrición y mortalidad.
g proteína/100 g
silvestre y enmalezado
criollo
mejorado
16 20 24 28 32 36
A
B
B
g proteína/100 g
silvestre y enmalezado
criollo
mejorado
16 20 24 28 32 36
A
B
B
Resultados y discusión
114
2. Contenido de minerales
La necesidad de encontrar fuentes alternas para incrementar el consumo de minerales
surge como una gran prioridad. La enorme deficiencia de minerales trae graves consecuencias
en la salud, como anemia por falta de hierro, osteoporosis por deficiencia de calcio o
reducción del crecimiento y deficiencia inmunológica por falta de Zn. Una excelente
alternativa para aumentar el consumo de minerales es el frijol, de ahí el interés en explorar las
fuentes silvestres y compararlas con los materiales cultivados y consumidos por la población.
El hierro, calcio y zinc fueron los minerales analizados y se encuentran en proporción
significativa en el frijol. Cabe mencionar que no se analizaron todas las colectas, tomando en
cuenta los datos preliminares arrojados del contenido de ceniza (determinación realizada para
calcular fibra dietaria), se seleccionaron accesiones silvestres y enmalezadas con los mayores
contenidos de cenizas de las diferentes regiones de origen (para el caso del frijol silvestre) y
los menores para contrastar y evaluar el rango de contenido. Seleccionando de la misma forma
para las accesiones cultivadas (criollos y mejorados) analizadas.
2.1. Calcio
El contenido de calcio en frijol silvestre se encontró en un rango de 0.07 a 0.61 g/100 g,
la colecta de Sinaloa G-12870A presentó el menor contenido, mientras que Guerrero G-1002A
el mayor contenido. El valor medio de todas las colectas silvestres y enmalezadas fue de 0.33
± 0.12 g/100 g (Cuadro 9). Con base al origen geográfico, las colectas de Guerrero y Morelos
presentaron los mayores contenidos de calcio (0.47 y 0.44 g/100 g, re spectivamente). El
contenido de calcio en las accesiones silvestres y enmalezadas fue similar al reportado por
Guzmán-Maldonado et al., (2000) (0.05 a 0.74 g/100 g), así como el hecho de que las
Resultados y discusión
115
accesiones de Jalisco (0.33 g/100 g) presentaron mayor contenido de calcio que las
provenientes de Durango (0.28 g/100 g).
El contenido de calcio en el frijol criollo presentó un rango de 0.08 a 0.26 g/100 g, en
Criollo Pénjamo y Blanco bolita, respectivamente, mientras que el promedio de este grupo de
colectas fue de 0.18 ± 0.05 g/100 g (Cuadro 10). Para el frijol mejorado se observó una
disminución del contenido de calcio en un rango de 0.10 a 0.18 g/100 g. Flor de Mayo 38 tuvo
el nivel más bajo, mientras que Cacahuate 72 el más alto. El valor medio del contenido de
calcio para el grupo de frijol mejorado fue de 0.14 g/100 g (Cuadro 10). El valor medio
obtenido para frijol criollo también fue similar a la cantidad de calcio reportada en frijol
cultivado (0.192 g/100 g) (Guzmán-Maldonado, et al., 2000). Mientras que el contenido de
calcio obtenido para las variedades mejoradas está en el rango de 0.07 a 0.21 g/100 g
(Guzmán-Maldonado et al., 1998). En general se observó diferencia significativa entre el
contenido de calcio en el frijol silvestre y enmalezado, en comparación con los materiales
cultivados.
Resultados y discusión
116
Cuadro 9. Contenido de minerales: calcio, hierrro y zinc en grano de frijol silvestre y
enmalezado.
FRIJOL SILVESTRE Y ENMALEZADO
Colecta Ca (g/100 g) Fe (mg/kg) Zn (mg/Kg)
Chiapas G-19026C 0.32 ± 0.01 65.4 ± 2.4 36.9 ± 1.2 DURANGO Durango Agbla 0.25 ± 0.01 119 ± 1 43.2 ± 0.6 Durango G-11024 0.24 ± 0.01 98.4 ± 2.6 45.6 ± 1.1 Durango G-11025B 0.25 ± 0.01 93.5 ± 1.3 55.7 ± 0.9 Durango G-11034 0.21 ± 0.01 76.0 ± 1.3 63.4 ± 0.5 Durango Salt 2 0.34 ± 0.01 108 ± 2 44.5 ± 1.0 Durango Sbay2 0.37 ± 0.01 82.5 ± 0.8 42.8 ± 0.7 media 0.28 ± 0.06 96.23 ± 15.92 49.2 ± 8.44
GUERRERO Guerrero G-1002A 0.61 ± 0.01 68.3 ± 1.2 48.1 ± 0.4 Guerrero G-12878 0.49 ± 0.01 167 ± 2 53.4 ± 0.5 Guerrero G-12881A 0.32 ± 0.01 86.8 ± 0.6 55.9 ± 0.1 media 0.47 ± 0.15 107.37 ± 52.47 52.47 ± 3.98 JALISCO Jalisco G-12915A 0.26 ± 0.01 68.9 ± 0.7 47.0 ± 1.0 Jalisco G-12930 0.29 ± 0.01 76.9 ± 1.1 51.1 ± 0.9 Jalisco G-12935 0.27 ± 0.01 96.5 ± 0.8 50.6 ± 0.4 Jalisco G-12945 0.23 ± 0.01 95.1 ± 1.9 46.2 ± 0.8 Jalisco G-12955 0.50 ± 0.01 95.8 ± 0.5 50.7 ± 0.4 Jalisco G-12966 0.40 ± 0.01 95.2 ± 0.5 50.9 ± 0.1 media 0.33 ± 0 .10 88.07 ± 0.53 49.42 ± 0.35 MICHOACAN Michoacán G-11050 0.28 ± 0.01 85.3 ± 0.4 41.0 ± 0.2 Michoacán G-12896B 0.26 ± 0.01 108 ± 0.4 42.1 ± 0.1 Michoacán G-12960 0.31 ± 0.01 74.4 ± 1 48.6 ± 0.7 Michoacán JSG y LOS 80 0.44 ± 0.01 82.8 ± 1.1 45.8 ± 0.4 media 0.32 ± 0 .08 87.63 ± 0.38 44.38 ± 0.26 MORELOS Morelos G-10010 0.42 ± 0.01 81.0 ± 0.2 44.5 ± 0.3 Morelos UNAM 0.45 ± 0.01 88.3 ± 0.6 35.6 ± 0.4 media 0.44 ± 0.02 84.65 ± 5.16 40.05 ± 6.29 Nayarit JSG y LOS 38 0.59 ± 0.01 90.8 ± 2.1 53.7 ± 1.2 OAXACA Oaxaca G-12871 0.33 ± 0.01 84.8 ± 0.1 43.6 ± 0.1 Oaxaca G-12875 0.29 ± 0.01 85.3 ± 0.3 43.2 ± 0.2 Oaxaca G-12876 0.31 ± 0.01 77.9 ± 0.7 49.5 ± 0.5 Oaxaca NPort. 0.38 ± 0.01 91.6 ± 1 42.5 ± 0.3 Oaxaca San Antonio 0.19 ± 0.02 86.4 ± 7.8 51.7 ± 4.4 Oaxaca San Miguel 0.31 ± 0.01 100 ± 1.6 56.7 ± 0.9 Oaxaca Teita 0.27 ± 0.01 97.9 ± 0.4 50.0 ± 0.2 Oaxaca Tilapa 0.46 ± 0.01 99.3 ± 0.8 44.4 ± 0.2 media 0.32 ± 0.08 90.40 ± 8.09 47.70 ± 5.08 Sinaloa G-12870A 0.07 ± 0.01 167 ± 1.1 52.9 ± 0.4
Resultados y discusión
117
Cuadro 10. Contenido de minerales: calcio, hierrro y zinc en grano de frijol criollo y
mejorado.
FRIJOL CRIOLLO
Colecta Ca (g/100 g) Fe (mg/kg) Zn (mg/Kg)
Apetito criollo 0.20 ± 0.01 69.4 ± 1.0 35.0 ± 0.5 Apetito Vp 073 0.26 ± 0.01 75.7 ± 0.6 34.8 ± 0.2 Bl Bolita, Zitlala 0.26 ± 0.01 58.1 ± 0.4 23.6 ± 0.1 Criollo Pénjamo 0.08 ± 0.01 88.9 ± 0.7 37.9 ± 0.3 FM Acuña 0.13 ± 0.01 32.2 ± 0.7 23.6 ± 0.4 FM Arriñonado, Chilapa 0.22 ± 0.01 72.7 ± 1.0 30.1 ± 0.4 FM Arriñonado, Ostotitlan 0.14 ± 0.01 64.7 ± 2.0 26.6 ± 0.9 FM Pénjamo 0.19 ± 0.01 57.6 ± 0.2 34.1 ± 0.1 Higuerillo. Pénjamo 0.19 ± 0.01 74.3 ± 1.4 42.2 ± 0.8 Negro Bolita. Cuétzala 0.16 ± 0.01 150 ± 1 30.6 ± 0.0 Negro Largo Zitlala 0.15 ± 0.01 58.9 ± 1.1 27.5 ± 0.5 Norvell No. 3196 0.13 ± 0.01 61.0 ± 1.4 30.1 ± 0.5 Pinto Nacional 5068 0.17 ± 0.01 65.8 ± 0.7 31.6 ± 0.4 Rosa de Castilla, Romita 0.14 ± 0.01 82.3 ± 1.7 23.5 ± 0.5 Tres Colores Flor Rosada 0.23 ± 0.01 91.0 ± 1.2 34.4 ± 0.5
FRIJOL MEJORADO Bayomex 0.15 ± 0.01 54.3 ± 0.2 32.8 ± 0.1 Cacahuate 72 0.18 ± 0.01 73.1 ± 0.3 44.0 ± 0.1 Flor de Mayo 38 0.10 ± 0.01 41.9 ± 1.2 24.1 ± 0.7 Negro Durango 0.11 ± 0.01 78.3 ± 0.8 36.1 ± 0.3 Negro Jamapa 0.13 ± 0.01 53.6 ± 1.1 32.3 ± 0.5 Pinto Bayacora 0.16 ± 0.01 64.0 ± 2.1 28.7 ± 0.9
PROMEDIO n Ca (g/100 g) Fe (mg/kg) Zn (mg/Kg)
Silvestres y Enmalezados 32 0.33 ± 0.12 93.57 ± 22.70 47.87 ± 5.98 Criollos 15 0.18 ± 0.05 73.51 ± 25.63 31.04 ± 5.50 Mejorados 6 0.14 ± 0.03 60.87 ± 13.56 33.0 ± 6.77
n: número de accesiones de frijol analizadas.
Resultados y discusión
118
2.2. Hierro
Como se ha descrito anteriormente, el hierro juega un papel fundamental en la salud
humana, ya que su deficiencia causa anemia. Debido a que existe grandes problemas de
malnutrición o anemia, surge ahí la importancia de encontrar fuentes accesibles en costo y
aceptación para incrementar el consumo de este elemento esencial.
El contenido de hierro en el frijol silvestre y enmalezado se encontró en un rango de
65.4 a 167 mg/kg, el nivel más bajo fue de Chiapas G-19026-C y el más alto de Sinaloa G-
12870A y Guerrero G-12878 (cuadro 9). La accesión de Sinaloa presentó la más alta cantidad
de hierro, pero la más baja en calcio. En este estudio las accesiones de Durango fueron
ligeramente mayores que las de Jalisco, a diferencia de los valores de hierro reportados en
frijol silvestre de Jalisco y Durango (64 a 280 mg/kg), donde las accesiones de Jalisco
presentó los valores más elevados (Guzmán-Maldonado et al., 2000). Sin embargo, las
accesiones de Guerrero presentaron los más altos niveles de este mineral (107.37 mg/kg). El
valor medio de hierro de todas las accesiones silvestres y enmalezadas fue de 93.57 ± 22.70
mg/kg (Cuadro 10).
Los valores de hierro contenidos en el grupo de accesiones criollas fue de 32.2 a 150
mg/kg en Flor de Mayo Acuña y Negro bolita, respectivamente y la media para éste grupo fue
de 73.51 ± 25.63 mg/kg (Cuadro 10), menor que lo registrado para frijol silvestre y
enmalezado y otros cultivados (100 ± 12 mg/kg) (Guzmán-Maldonado et al., 2000). En el
frijol mejorado se encontraron valores de 41.9 a 78.3 mg/kg en Flor de Mayo M38 y Negro
Durango, respectivamenrte,con un valor medio de 60.87 ± 13.56 mg/ kg (Cuadro 10), valor
que está en el rango de lo reportado para frijol cultivado (38 a 76 mg/kg) (Reyes-Moreno y
Paredes-López, 1993).
Resultados y discusión
119
En general, se observó mayor contenido de hierro en los materiales silvestres y
enmalezados y una gradual reducción del contenido de hierro en los materiales cultivados, el
menor en las variedades mejoradas (Cuadro 10).
2.3. Zinc
El zinc es otro de los componentes esenciales y de gran importancia en el desarrollo
embrionario del humano, se encontró en un rango de 35.6 a 63.4 mg/kg. La accesión Morelos
UNAM tuvo el menor contenido, mientras que Durango G-11034 el mayor. Estos valores se
encuentran por arriba de lo reportado para materiales silvestres (3 a 33.1 mg/kg) (Guzmán-
Maldonado et al., 2000). El valor medio del contenido de zinc de todas las accesiones
silvestres y enmalezadas analizadas fue de 47.87 ± 5.98 mg/kg. En cuanto a la región de
origen, las accesiones de Guerrero presentaron los más altos contenidos, seguidos por las de
Jalisco, Durango y Oaxaca (52.47 ± 3.98; 49.42 ± 0.35; 49.2 ± 8.44 y 47.40 ± 5.08 mg/kg,
respectivamente) (Cuadro 9). No hubo diferencia entre las accesiones de Durango y Jalisco,
como había sido reportado previamente (Guzmán-Maldonado et al., 2000). En el frijol criollo
el contenido de zinc fue menor, en un rango de 23.5 a 42.2 mg/kg. El valor más bajo se obtuvo
en la colecta Rosa de Castilla, Romita, Gto. y el mayor en Higuerillo Pénjamo; y la media de
las colectas criollas analizadas fue 31.04 ± 5.50 mg/kg. No se observó diferencia en el
contenido de zinc entre las variedades criollas y mejoradas, el rango de las mejoradas fue de
24.1 a 44 mg/kg. Flor de Mayo M38 tuvo el menor contenido y Cacahuate 72 el mayor, el
valor medio fue de 33.0 ± 6.77 mg/kg (Cuadro 10), muy similar al de las colectas criollas y
dentro del rango reportado para frijol cultivado (22 a 44 mg/kg) (Guzmán-Maldonado et al.,
2000).
Resultados y discusión
120
En general las accesiones silvestres presentaron mayor contenido de calcio, hierro y zinc,
en comparación con las accesiones criollas y variedades mejoradas. En la Figura 7 se muestran
las colectas silvestres con un perfil más completo de minerales y que pueden ser buenas
candidatas para un futuro mejoramiento del frijol cultivado, entre ellas destacan Guerrero G-
12878, Sinaloa G-12870A, DgoAgBla, Oaxaca San Miguel, Durango Salt2, Michoacán G-
12896B, Durango G-11025B, OaxTeita, Jalisco G-12955 y Nayarit JSG y LOS 38.
Figura 7. Contenido de minerales en el grano de frijol silvestre y enmalezado. Cada
color representa el estado de origen. El contenido de hierro (Fe) está representado por barras
sólidas, el de zinc (Zn) por barras rayadas, ambos son expresados en mg/kg. El contenido de
calcio (Ca) es representado con rombos naranjas y expresados en g/100 g. En la parte inferior
se identifican las colectas con el perfil más completo de minerales.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
ChiapasDurangoGuerreroJaliscoMichoac ánMorelosNayaritOaxacaSinaloa
Fe Zn
Ca
Fe y Zn
(mg/kg)
Ca
(g/100 g)
Dgo
Sal
t-2
Dg
oA
gB
la
G-1
1025
B
G-1
2878
G-1
2896
B
G-1
2870
A
Oax
San
Mig
Oax
Tei
ta
JSG
y L
OS
38G
-129
55
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
ChiapasDurangoGuerreroJaliscoMichoac ánMorelosNayaritOaxacaSinaloa
Fe Zn
Ca
ChiapasDurangoGuerreroJaliscoMichoac ánMorelosNayaritOaxacaSinaloa
Fe Zn
Ca
Fe y Zn
(mg/kg)
Ca
(g/100 g)
Dgo
Sal
t-2
Dg
oA
gB
la
G-1
1025
B
G-1
2878
G-1
2896
B
G-1
2870
A
Oax
San
Mig
Oax
Tei
ta
JSG
y L
OS
38G
-129
55
Resultados y discusión
121
3. Conclusiones de la caracterización nutricional del frijol
Las accesiones de frijol silvestre y enmalezado contienen mayor proteína que los
cultivados. Entre los cultivados no hubo diferencia significativa entre criollos y mejorados. Se
observó gran variabilidad en el contenido de proteína en el grano de frijol silvestre y no se
observó una relación con respecto a su origen; sin embargo, las accesiones de Michoacán
mostraron más homogéneidad, pero no fueron las de mayor contenido. Las accesiones con los
mayores contenidos de proteína fueron: Guerrero G-12881A (35.78 ± 0.3 g/100 g), Morelos
G-12877B (31.63 ± 0.2 g/100 g), Durango G-11034 (31.45 ± 0.3 g/100 g), Oaxaca San
Antonio (30.87 ± 0.6 g/100 g) y Jalisco G-12966 (30.45 ± 1.1 g/100 g). Estas
accesionespueden ser buenas candidatas para utilizar en el mejoramiento genético del frijol.
Las accesiones de frijol silvestre mostraron mayor contenido de minerales (calcio, hierro
y zinc), en comparación con las colectas criollas y mejoradas. Las accesiones silvestres y
enmalezadas que mostraron un perfil más completo en el contenido de minerales fueron:
Guerrero G-12878, Sinaloa G-12870A, DgoAgBla, Oaxaca San Miguel, Durango Salt2,
Michoacán G-12896B, Durango G-11025B, OaxTeita, Jal G-12955 y Nay JSG y LOS 38, así
como el criollo Negro bolita (por su alto contenido de Fe). Estas accesiones pueden ser
utilizadas para un posible incremento de los minerales en el frijol cultivado y con ello una
posible reducción de las deficiencias que afectan a la población mundial, especialmente de
aquellas personas que basan su dieta en el consumo de frijol.
Resultados y discusión
122
B. Compuestos nutracéuticos de frijol
1. Clasificación de las accesiones con base al color de las semillas de frijol
El color de las semillas es un rasgo fenotípico que se utilizó como primer parámetro en
la clasificación de las diferentes colectas analizadas de frijol silvestre, tratando de seleccionar
el contenido de polifenoles en relación al color de la semilla. No ha sido clara la asociación
entre el color y el contenido de compuestos fenólicos ya que para algunos autores hay
correspondencia entre las semillas más coloridas y los más altos contenidos de compuestos
fenólicos (Beninger y Hosfield, 1999; Islam et al., 2003), mientras que para otros simplemente
no existe relación alguna (Guzmán-Maldonado et al., 1996; González De Mejía et al., 2003).
Los parámetros de color determinados con Hunter Lab fueron la luminosidad L (0 =
negro y 100 = blanco) que representa la cantidad de luz que un color puede reflejar, el valor de
a representado por valores positivos (rojo) ó negativos (verde), b con valores positivos
(amarillo) ó negativos (azul), a partir de los cuales se puede estimar el croma C [chroma= (a2
+ b2) ½], que corresponde a la pureza del color, es decir, que tan mezclado está con otro color.
Cabe mencionar que de las 50 accesiones de frijol silvestre y 12 de enmalezado, se descartaron
17 debido a que el color de sus granos era una mezcla heterogénea (café verdoso, crema con
franjas negras, café oscuro, café claro, café oscuro con franjas, moradas, etc.). De las 45
accesiones restantes y en base a la similaridad del color evaluado se construyó un
dendrograma que representa las agrupaciones de las colectas, se formaron cuatro grupos
principales: negro (I), gris moteado (II), café claro (III) y amarillo -crema (IV) (Figura 8).
Resultados y discusión
123
Figura 8. Determinación de los grupos de color de las semillas de frijol. A.
Correlación entre los parámetros de color: luminosidad y croma (r = 0.9183; p = 0.01). B.
Dendrograma obtenido de acuerdo a la similaridad del color de 45 accesiones silvestres y
enmalezadas, observándose cuatro principales grupos de color: negro (# 1 a 10); gris moteado
(# 11 a 30); café claro (# 32 a 43) y amarillo - crema (# 44 y 45).
C0 4 8 12 16 20
19
29
39
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59
B
r= 0.9183
p= 0.01
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1 2 3 45 67 8 9 10 11 12 13 1415 16 171819 20 21 2223 2425 26 27 2829 3031 32 3334 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
Dis
tanc
ia
Lum
inos
idad
C0 4 8 12 16 20
19
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B
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p= 0.01
A
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0.2
0.4
0.6
0.8
1
1 2 3 45 67 8 9 10 11 12 13 1415 16 171819 20 21 2223 2425 26 27 2829 3031 32 3334 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
Dis
tanc
ia
Lum
inos
idad
Resultados y discusión
124
Los valores de luminosidad (L) de las diferentes colectas fue desde 19.29 a 52.20,
mientras que el croma (C) de 0.34 a 18.20 (Cuadro 11). Las accesiones con semillas negras
mostraron los más bajos niveles de luminosidad y croma, mientras que los más altos valores
fueron para las semillas amarillo -crema, observándose además una correlación entre la
luminosidad y el croma (0.9183 p = 0.01) (Figura 8). En cuanto al origen de las accesiones el
35% de las provenientes de Durango fueron de color café claro; el 50% de las de Guerrero y el
70% de Oaxaca fueron negras; el 45.5% de Michoacán y 40% de Morelos fueron gris
moteadas y las más heterogéneas fueron de Jalisco (Cuadro 11). La distribución del color en
las accesiones silvestres y enmalezadas no fue concluyente; sin embargo, se pudo observar una
tendencia en cuanto a las preferencias de consumo en México, amarillas en el Noroeste, todos
los colores en el Centro y con tendencia más oscura y negras hacia el Sur (Castellanos et al.,
1997).
Resultados y discusión
125
Cuadro 11 Valores de color Hunter Lab del grano de accesiones de frijol y clasificación de
los grupos de color de las accesiones silvestres (S), enmalezadas (E) y cultivadas (C) de frijola.
# Nombre de la colecta
T L a b C Grupo de color
# Nombre de la colecta
T L a b C Grupo de color
CHIAPAS MICHOACAN 1 G-19026-C E 31.09 2.47 5.66 6.18 II 34 G-12888 S 21.65 0.32 1.83 1.86 I CHIHUAHUA 35 G-12889 S 22.78 1.69 2.51 3.02 I 2 G-22837 S 48.79 3.73 13.03 13.56 III 36 G-12895 E 46.76 5.17 11.59 12.69 III DURANGO 37 G-12960 E 39.87 9.63 8.41 12.79 III 3 G-10999 E 21.73 1.36 1.21 1.82 I 38 G-10019 E 32.69 5.54 9.83 11.28 II 4 DgoSalt2 S 21.36 1.01 1.17 1.55 I 39 G-12896 E 33.86 0.13 5.19 5.19 II 5 G-11024 S 45.09 5.16 12.97 13.96 III 40 G-12896-B S 30.65 3.58 6.32 7.27 II
6 DgoCCamp S 39.42 3.90 11.21 11.87 III 41 JSG y LOS 151
S 31.59 2.12 5.46 5.86 II
7 DgoChInd S 42.72 3.88 11.44 12.08 III 42 Pátzcuaro S 30.43 1.88 5.10 5.44 II 8 DgoPaura S 42.87 3.78 12.26 12.83 III 43 G-11050 S 29.54 2.06 6.21 6.54 M
9 DgoSBay2 S 47.45 3.31 14.09 14.47 III 44 JSG y LOS 80
S 33.21 1.9 9.08 9.28 M
10 G-10022 S 30.74 0.27 5.35 5.36 II MORELOS 11 G-11025-B E 51.98 3.41 16.41 16.76 IV 45 G-12874-B S 20.76 0.89 0.98 1.32 I 12 G-11028 S 39.95 2.40 10.77 11.03 M 46 G-10010 S 30.56 3.63 8.08 8.86 II 13 G-11029 E 23.84 0.99 2.16 2.38 M 47 G-10016 S 33.57 3.21 8.16 8.77 II 14 G-11034 S 26.45 1.67 4.07 4.40 M 48 G-10012 E 30.21 2.38 5.13 5.65 M 15 DgoAgBla S 36.93 4.07 10.27 11.05 M 49 IB-UNAM S 30.99 1.88 6.15 6.43 M GUERRERO NAYARIT
16 G-12878 S 23.91 0.53 2.47 2.53 I 50 JSG y LOS
38 S 36.51 1.53 7.68 7.83 II
17 G-12879-A S 19.29 0.98 0.80 1.26 I OAXACA 18 G-1002-A S 33.36 4.06 9.99 10.78 II 51 OaxSanMi S 46.92 5.45 13.37 14.44 III 19 G-12881-A S 25.52 1.59 3.13 3.51 M 52 OaxNTila S 44.44 5.17 12.23 13.28 III JALISCO 53 G-12871 S 36.98 6.27 8.49 10.56 II 20 G12865 S 19.76 0.95 0.39 1.02 I 54 G-12876 S 33.18 1.66 5.55 5.79 II 21 G-12915-A E 20.66 0.93 0.77 1.21 I 55 OaxMonAlb S 33.90 2.14 6.50 6.85 II 22 G-12930 E 39.30 4.82 11.79 12.74 III 56 OaxNPort S 27.88 1.57 4.87 5.12 II 23 G-12944 E 50.96 4.15 13.42 14.04 III 57 OaxSanAnt S 29.65 0.82 5.07 5.13 II 24 G-12957 S 34.52 4.00 9.69 10.48 II 58 OaxTeita S 31.18 1.46 5.56 5.75 II 25 G-12966 S 33.36 4.06 9.99 10.78 II 59 MaOax S 34.67 4.16 7.71 8.76 II 26 G-9995 S 28.24 1.37 4.30 4.51 II 60 G-12875 S 28.86 -0.1 4.66 4.66 M 27 G-12955 S 52.20 4.38 17.67 18.20 IV SINALOA 28 G-12934 S 23.73 0.72 2.38 2.49 M 61 G-12870-A S 29 1.71 5.41 5.68 M 29 G-12935 S 27.48 2.82 5.75 6.40 M ZACATECAS 30 G-12945 S 22.34 1.47 2.54 2.93 M 62 G-12987 S 21.74 0.46 0.84 0.96 I 31 G-12952 S 32.5 3.24 6.07 6.88 M CULTIVADOS 32 G-13026 S 29.69 0.47 5.25 5.27 M 63 Jamapa C 21.19 0.03 0.34 0.34 33 G-13029 S 34.45 1.59 7.34 7.51 M 64 Pinto C 40.04 4.71 9.91 10.98
a Accesiones de frijol común de diferente origin y tipo (T): silvestre (S), enmalezado (E)
y cultivado (C). Datos de color Hunter lab [L : luminosidad (0: negro a 100: blanco); a: escala
del verde al rojo; b: escala del azul al amarillo y C : croma]. Las accesiones fueron agrupadas
de acuerdo a su color: (I) negro; (II) gris moteado; (III) café claro; (IV) amarillo-crema y (M)
mezcla heterogénea.
Resultados y discusión
126
2. Contenido de polifenoles
2.1. Fenoles Totales
La variación en el contenido de fenoles totales de las 62 accesiones silvestres y
enmalezadas fue de 0.90 a 2.11 mg equivalentes de ácido gálico (GAE)/g. El contenido más
alto fue para la colecta Durango G-11025B (# 11, color amarillo-crema) y el más bajo para
Jalisco G-12952 (# 31, mezcla de color), y la media de todas las colectas fue 1.37 mg GAE/g
(Figura 9 A). En base a su origen, las colectas presentaron amplia variación, las provenientes
de Durango exhibieron una alta dispersión, mientras que las de Guerrero, Michoacán y Oaxaca
fueron más homogéneas y las de Jalisco presentaron los niveles más bajos. En cuanto a los
materiales cultivados, Pinto americano y Negro Jamapa presentaron valores similares al rango
de los silvestres, 1.41 ± 0.01 y 1.98 ± 0.06 mg GAE/g, respectivamente. Los niveles de fenoles
totales encontrados en frijol se pueden comparar a los de diferentes especies de Vaccinium
berries silvestres (V. deliciosum, V. membranaceum, V. oxycoccus, V. parvifolium, y V.
uliginosum ), consideradas de las más importantes fuentes de polifenoles en frutas (0.81 a 1.70
mg of GAE /g) (Taruscio et al., 2004). Por otro lado, un estudio comparativo de la capacidad
antioxidante de 23 diferentes vegetales consumidos en EU, mostró que las variedades
comerciales de frijol común (judías y pinto americano) presentaron los valores más altos en
comparación a los demás vegetales, de ahí que se sugiere que el frijol puede ser uno de los
alimentos más importantes que brinda beneficios a la salud.
Resultados y discusión
127
Figura 9. Perfil de fenoles totales (A), taninos condensados (B) y antocianinas
totales (C) de 50 accesiones de frijol silvestre , 12 enmalezadas y dos cultivadas, de
diferente origen geográfico. Los fenoles totales son expresados en mg equivalentes de ácido
gálico (EAG)/g de harina; taninos condensados expresados como mg equivalentes de (+)
catequina (ECA)/g de harina y antocianinas totales expresadas como mg de cianidina 3-
glucósido (C3G)/g de harina. Cada punto representa la media del ensayo por triplicado. Se
muestra con una línea horizontal la media de todas las accesiones (fenoles totales = 1.37 mg
EGA/g; taninos condensados = 18.09 mg ECA/g y antocianinas totales = 0.03 mg C3G/g). En
la parte inferior de las figuras A, B y C, se describe el estado de origen de las 62 colecciones
analizadas y aparecen en el mismo orden de accesión que en el Cuadro 11. Las figuras
representan los diferentes grupos de color: ? , negro; ? , gris moteado; ? , café claro; ? ,
amarillo - crema; *, mezclas heterogéneas; y +, cultivados.
Jam
apa
Du
ran
go
A
B
C
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 650
0.4
0.8
1.2
1.6
2
0.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.4
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 659
14
19
24
29
34
39
18.09
1.37
0.3
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les
tota
les
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B
C
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 650
0.4
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1.2
1.6
2
0.9
1.2
1.5
1.8
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2.4
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 659
14
19
24
29
34
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0.3
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CA
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eno
les
tota
les
mg
EA
G /g
Resultados y discusión
128
2.2. Taninos condensados
El rango de taninos condensados en accesiones silvestres y enmalezadas fue de 9.49 a
35.70 mg equivalentes de (+) catequina/g de harina, el valor más alto fue atribuído a Durango
G-11025B la misma que presentó el valor más alto de fenoles totales. Mientras que Jalisco G-
12945 (# 30, mezcla de colores) presentó el más bajo valor. El valor medio de todas las
colectas analizadas fue 18.09 mg CAE/g de harina (Figura 9 B). Los resultados obtenidos
fueron comparables a los reportados para frijol silvestre y enmalezado de Chihuahua y
Durango (23.7 a 39.7 mg CAE/g de harina) (Guzmán-Maldonado et al., 2000), y con
cultivados de las razas Durango (16.8 to 19.9 mg CAE/g) y Jalisco (29.0 a 38.1 mg CAE/g)
(González De Mejía et al., 2003). Sin embargo, en las accesiones silvestres y enmalezadas
analizadas se encontró mayor variabilidad debido a que provienen de regiones más diversas.
Pinto y Negro Jamapa mostraron valores de 30.86 ± 2.5 y 21.37 ± 1.37 mg CAE /g de harina,
respectivamente; valores similares a lo reportado para frijol cultivado (González De Mejía et
al., 2003). Negro Jamapa mostró un contenido más alto de lo que previamente se había
reportado (Aparicio-Fernández, 2005), las diferencias pueden haberse dado por el método
empleado en la extracción de los compuestos fenólicos.
2.2. Antocianinas Totales
El contenido de antocianinas fue de 0.01 a 1.85 mg de cianidina-3-glucósido (C3G)/g de
harina, las accesiones de color negro (I) fueron las que presentaron los contenidos más altos,
seguidas por las gris moteado (II) (con motas negras), las mezcladas (M) (con algunas semillas
negras, moradas o franjas negras). Las colectas cafés claro (III) y amarillo-crema (IV) no
presentaron antocianinas, por lo que el valor de la media se disminuyó a 0.30 mg C3G/g de
harina (Figura 9 C). Los valores más altos correspondieron a Negro Jamapa, Jalisco G-
Resultados y discusión
129
12915A y Guerrero G-12879A con 1.85, 1.74 y 1.52 mg C3G /g de harina, respectivamente.
Los resultados de antocianinas totales de las diferentes accesiones de color negro fueron
similares a los reportados por Takeoka et al., (1997) (2.13 mg C3G/g de harina en el cultivar
UI911), y superiores a los reportados para otros cultivares Mexicanos (0.37 a 0.71 mg /g)
(Salinas-Moreno et al., 2005). También fueron similares a los contenidos de antocianinas en
especies silvestres de bayas o frutillas (Taruscio et al., 2004). Sin embargo, no se observó un
perfil en el contenido de antocianinas entre las colectas analizadas según su origen y esto se
debe a la variación genética y de color de las colectas ya que sólo se han reportado
antocianinas en semillas de frijol de color negro y rojo.
Se observó que las colectas negras con altos valores de antocianinas presentaban bajos
contenidos de taninos condensados, por lo que se realizó un análisis de correlación que mostró
una correlación intermedia e inversa (r=-0.58 p = 0.01). Esta correlación podría explicarse en
base a que la ruta de síntesis de de los diferentes flavonoides, se dirige hacia la producción de
antocianinas o bien hacia los taninos condensados.
2.4. Asociación entre polifenoles y color
Como se había mencionado anteriormente la relación entre color y contenido de
polifenoles o actividad antioxidante no se muestra claramente. Se han reportado los contenidos
más altos de taninos condensados en el frijol más colorido y los más bajos en frijol amarillo y
blanco (Beninger y Hosfield 1999; Islam et al., 2003); mientras que sorpresivemente, un
reporte señala la actividad antioxidante más alta en semillas blancas debido a la presencia de
taninos condensados (Beninger y Hosfield, 2003) y en otros reportes ni siquiera encuentran
una relación entre color y taninos condensados (Guzmán-Maldonado et al., 1996; De Mejía et
Resultados y discusión
130
al., 2003). Sin embargo los estudios realizados sólo han contemplado frijol cultivado, y los
estudios con frijol silvestre son escasos, por lo cual se buscó esta asociación en frijol silvestre.
Se encontró variación en el contenido de fenoles totales y taninos condensados entre y
dentro de cada grupo de color (Figura 10).
Nuestros resultados mostraron una tendencia entre el mayor contenido de fenoles totales
y taninos condensados de acuerdo a la claridad del color de la semilla (Figura 10), así como
una correlación moderada y directa entre ambos componentes para todas las muestras (r=0.703
p=0.01); la que fue más alta para el grupo de las semillas café claro y amarillo-crema (r=0.84
y r=0.93, p = 0.01, respectivamente.). Estos resultados sugieren que los principales polifenoles
encontrados en esos grupos de color pueden ser taninos condensados.
En general, se observó alta variación en el contenido de fenoles totales, taninos
condensados y antocianinas totales entre las diferentes accesiones analizadas. Por medio de un
análisis de componentes principales se estableció cúal componente influyó más en la
variación, el color o el genotipo mismo. Los resultados indicaron que el genotipo contribuyó
más a la variación de los fenoles totales (67.4%) y los taninos condensados (67.9%), que el
color de la semilla (12.5% y 24.7%, respectivamente). Sin embargo, para las antocianinas
totales el color de la semilla fue el componente más importante en la variación del contenido
(57.7%), en comparación al genotipo de las colectas (42.1%).
Resultados y discusión
131
Figura 10. Variación del contenido de fenoles totales y taninos condensados entre y
dentro de los diferentes grupos de color. El diámetro de los círculos representa el color de
las semillas, incrementando de acuerdo a la luminosidad. Los números representan cada una
de las accesiones silvestres y enmalezadas, de acuerdo a el Cuadro 11. Lo s fenoles totales se
expresan como mg equivalentes de ácido gálico (EAG)/g de harina. Los taninos condensados
se expresan como mg equivalentes de (+) catequina (ECA)/g de harina.
Colorblackmottled graycaffetopale yellowmixtures
9 14 19 24 29 34 390.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.4
17
20
21
45
4
34
3
62
35
16
56
26
57
25
42
46
40
10
1
58
41
38
1854
4739
5524
5950
53
22
6 37
7
8
525
36
51
2
23
27
11
9
4319
4933
32
14
61
15
60
60
4829
28
31
3013
44
Colorblackmottled graycaffetopale yellowmixtures
9 14 19 24 29 34 390.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.4
17
20
21
45
4
34
3
62
35
16
56
26
57
25
42
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40
10
1
58
41
38
1854
4739
5524
5950
53
22
6 37
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525
36
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23
27
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9
4319
4933
32
14
61
15
60
60
4829
28
31
3013
44
Taninos condensados (mg ECA/g)
Fen
oles
tota
les
(mg
EA
G/g
)
negro
gris moteado
café claro
amarillo-crema
mezclas
9.49 – 23.0219.11 – 35.7012.99 – 28.7212.82 – 27.1910.05 – 24.77Taninos condensados(mg ECA/g)
0.91 – 1.591.26 – 2.111.01 – 1.781.09 – 1.90.98 – 1.55Fenoles totales(mg EAG/g)
MEZCLADOSAMARILLO-CREMACAFE CLAROGRIS MOTEADONEGRO
Colorblackmottled graycaffetopale yellowmixtures
9 14 19 24 29 34 390.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.4
17
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45
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3
62
35
16
56
26
57
25
42
46
40
10
1
58
41
38
1854
4739
5524
5950
53
22
6 37
7
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525
36
51
2
23
27
11
9
4319
4933
32
14
61
15
60
60
4829
28
31
3013
44
Colorblackmottled graycaffetopale yellowmixtures
9 14 19 24 29 34 390.9
1.2
1.5
1.8
2.1
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4
34
3
62
35
16
56
26
57
25
42
46
40
10
1
58
41
38
1854
4739
5524
5950
53
22
6 37
7
8
525
36
51
2
23
27
11
9
4319
4933
32
14
61
15
60
60
4829
28
31
3013
44
Taninos condensados (mg ECA/g)
Fen
oles
tota
les
(mg
EA
G/g
)
negro
gris moteado
café claro
amarillo-crema
mezclas
Colorblackmottled graycaffetopale yellowmixtures
9 14 19 24 29 34 390.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.4
17
20
21
45
4
34
3
62
35
16
56
26
57
25
42
46
40
10
1
58
41
38
1854
4739
5524
5950
53
22
6 37
7
8
525
36
51
2
23
27
11
9
4319
4933
32
14
61
15
60
60
4829
28
31
3013
44
Colorblackmottled graycaffetopale yellowmixtures
9 14 19 24 29 34 390.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.4
17
20
21
45
4
34
3
62
35
16
56
26
57
25
42
46
40
10
1
58
41
38
1854
4739
5524
5950
53
22
6 37
7
8
525
36
51
2
23
27
11
9
4319
4933
32
14
61
15
60
60
4829
28
31
3013
44
Taninos condensados (mg ECA/g)
Fen
oles
tota
les
(mg
EA
G/g
)
negro
gris moteado
café claro
amarillo-crema
mezclas
9.49 – 23.0219.11 – 35.7012.99 – 28.7212.82 – 27.1910.05 – 24.77Taninos condensados(mg ECA/g)
0.91 – 1.591.26 – 2.111.01 – 1.781.09 – 1.90.98 – 1.55Fenoles totales(mg EAG/g)
MEZCLADOSAMARILLO-CREMACAFE CLAROGRIS MOTEADONEGRO
Resultados y discusión
132
2.5 Contenido de ácidos fenólicos en semillas de frijol silvestre y enmalezado
El rango de ácidos fenólicos en frijol silvestre y enmalezado fue de 49.56 a 131.18
mg/kg de harina, cuyos amplios valores fueron obtenidos en las accesiones de grano de color
gris moteado (Cuadro 12). Los resultados obtenidos están en el rango reportado en trabajos
previos. Sosulski y Dabowski, (1984) analizaron los ácidos fenólicos de 10 leguminosas
diferentes y encontraron de 18 a 163 mg/kg de harina, en el caso de frijol navy y lima (P.
lunatus) tuvieron 55 y 88 mg/kg, respectivamente. Así mismo, un contenido similar fue
reportado por Díaz-Batalla et al., (2006) para otros frijoles silvestres y cultivados de México.
Sin embargo, los valores encontrados fueron más altos que los reportados para cotiledones de
frijol Carioca (4.89 mg/kg de harina) (García et al., 1998), esto último sugiere que los ácidos
fenólicos deben estar presentes en mayor proporsión en la cascarilla de frijol.
Los principales ácidos fenólicos encontrados en las muestras analizadas fueron: ácido
ferúlico, vanílico, p-hidroxibenzoico y sinápico y en más bajas cantidades aldehído vanílico,
ácido cafeico, siríngico y p-coumárico (Figura 11 A). Al comparar el contenido de las
accesiones silvestres y enmalezadas que poseen los más altos contenidos de ácidos fenólicos
ontra una accesión de frijol negro cultivado, se observa que el ácido ferúlico fue mayor en
semilla de frijol silvestre (42.37 y 36.0 mg/Kg, respectivamente), ácido vanílico (42.76 mg/Kg
en fr ijol silvestre contra 14.1 mg/ Kg. en frijol negro cultivado), p-hidroxibenzoico (27.62
mg/Kg contra 13.8 mg/Kg, respectivamente); p-coumárico (7.1 mg/Kg contra 10.89 mg/kg,
respectivamente). Y comparando al frijol con la soya, los ácidos fenólicos predominantes de
ésta son ácido gálico, protocatecuico, hidroxibenzoico, salicílico, vanílico, cafeico,
hidroxicinámico y ferúlico, y se encuentran en extractos de hojas y raíces (Porter et al., 1986).
Resultados y discusión
133
Cuadro 12. Contenido de ácidos fenólicos en semilla de frijol silvestre, enmalezado y cultivado a.
ACIDOS FENOLICOS Colecta Color APHB AV AC ALV ASIR ACM AF ASIN TOTAL
CHIAPAS G-19026-C II 13.95 12.49 0 6.92 0 5.66 21.22 9.17 69.41 CHIHUAHUA G-22837 III 10.84 9.85 0 0 0 6.27 18.29 10.34 55.58 DURANGO G-10999 I 12.27 7.34 1.75 1.75 0 6.15 14.91 8.51 52.68 DgoSalt2 I 8.32 8.25 2.16 0.25 0 8.65 21.98 12.26 61.87 G-11024 III 16.80 13.77 2.67 0.53 0 6.67 24.99 12.75 78.19 DgoCCamp III 8.86 7.20 0 2.29 0 4.14 20.29 13.17 55.95 DgoChInd III 14.19 16.30 3.17 3.93 0 8.85 26.77 19.52 92.72 DgoPaura III 16.06 12.28 3.89 2.18 0 7.85 27.86 20.24 90.36 DgoSBay2 III 15.04 8.63 2.06 4.41 0 7.47 20.52 14.01 72.13 G-10022 II 27.62 32.89 0 10.03 0 5.13 28.04 15.65 119.36 G-11025-B IV 15.30 14.16 0.95 2.66 0 2.20 13.43 11.75 60.45 G-11028 M 9.47 7.96 0.61 2.96 0 6.41 14.10 12.25 53.76 G-11029 M 11.31 5.83 0 0.71 0 7.30 17.21 11.85 54.21 G-11034 M 16.11 23.87 0 2.22 0 3.32 19.00 11.81 76.33 DgoAgBla M 15.28 25.83 0 3.53 0 4.57 31.21 17.99 98.40 GUERRERO G-12878 I 11.36 18.63 2.52 3.73 9.28 5.95 26.40 12.97 90.83 G-12879-A I 12.22 16.51 1.76 4.33 8.58 6.64 26.39 9.62 86.06 G-1002-A II 10.28 18.30 3.09 7.63 0 2.98 18.70 8.50 69.48 G-12881-A M 13.37 13.41 2.90 4.58 5.92 4.76 24.60 9.55 79.08 JALISCO G12865 I 6.45 22.73 11.83 3.23 0 4.04 29.31 16.25 93.84 G-12915-A I 11.85 17.16 0 3.40 0 6.00 28.58 10.94 77.94 G-12930 III 9.98 18.39 1.65 3.52 5.44 6.39 17.30 8.53 71.20 G-12944 III 12.69 21.08 3.03 6.00 0 3.24 28.38 17.17 91.59 G-12957 II 9.31 24.78 2.71 0.94 0 7.62 27.04 15.67 88.07 G-12966 II 9.94 22.13 0 3.51 0 5.81 32.68 10.19 84.27 G-9995 II 10.92 22.67 1.56 0.26 0 3.95 15.93 6.41 61.70 G-12955 IV 10.46 28.51 4.57 3.03 0 2.14 28.46 17.35 94.52 G-12934 M 17.07 17.82 5.35 2.07 6.81 5.92 25.62 13.94 94.62 G-12935 M 14.54 16.90 2.50 12.82 3.67 6.20 30.89 18.85 106.38 G-12945 M 12.93 13.63 5.14 3.73 6.16 4.39 22.31 21.69 90.00 G-12952 M 8.36 17.98 3.13 4.21 0 2.70 24.76 16.16 77.30 G-13026 M 14.57 13.19 0 12.51 9.33 10.23 34.51 22.40 116.74 G-13029 M 13.43 20.40 1.05 0 3.88 6.44 35.79 21.81 102.79 MICHOACAN G-12888 I 15.62 15.26 5.63 3.99 0 3.87 24.97 13.95 83.28 G-12889 I 22.91 15.77 17.12 4.07 0 6.61 34.01 10.76 111.25 G-12895 III 16.38 6.49 4.34 1.59 0 3.44 10.33 7.59 50.16 G-12960 III 11.87 6.77 16.27 0 0 4.09 13.97 11.20 64.16 G-10019 II 11.83 28.29 6.40 0 0 3.30 15.60 14.00 79.43 G-12896 II 12.94 10.05 16.68 0 0 3.65 19.27 6.99 69.58 G-12896-B II 19.44 12.31 13.38 0 0 5.02 19.44 11.88 81.47 JSG y LOS 151 II 8.79 13.58 28.25 0 0 5.03 17.47 9.49 82.61 Pátzcuaro II 12.67 12.80 4.00 1.99 0 2.24 10.24 5.62 49.56 G-11050 M 16.56 14.55 12.48 0 0 4.17 13.77 6.54 68.07 JSG y LOS 80 M 12.64 15.42 24.99 0 0 7.50 25.78 15.13 101.46
Resultados y discusión
134
ACIDOS FENOLICOS Colecta Color APHB AV AC ALV ASIR ACM AF ASIN TOTAL
MORELOS G-12874-B I 14.32 20.20 0.00 9.33 12.79 5.81 20.73 11.42 94.61 G-10010 II 13.66 34.15 1.88 3.90 11.92 5.99 42.37 17.31 131.18 G-10016 II 14.38 14.82 0.00 22.28 6.14 4.88 30.33 13.67 106.51 G-10012 M 13.36 18.15 3.09 2.39 12.84 6.33 23.98 15.15 95.28 IB-UNAM M 12.47 13.61 1.94 9.63 0 2.51 21.75 11.02 72.94 NAYARIT JSG y LOS 38 M 21.53 42.76 0.00 2.10 0 3.96 21.68 8.29 100.32 OAXACA OaxSanMi III 8.36 22.08 14.34 0 0 3.01 21.57 10.09 79.44 OaxNTila III 11.94 20.31 16.69 0 6.69 1.74 17.72 7.87 82.97 G-12871 II 20.54 20.39 18.99 0 0 4.18 26.76 11.55 102.41 G-12876 II 13.01 13.39 18.07 0 0 5.01 22.97 13.27 85.71 OaxMonAlb II 5.54 19.72 8.74 0 0 2.47 16.84 19.58 72.88 OaxNPort II 16.82 22.49 13.41 0 0 4.13 23.08 14.10 94.03 OaxSanAnt II 4.82 15.98 15.61 0 0 3.87 21.55 10.97 72.80 OaxTeita II 22.71 28.10 18.99 0 0 2.45 28.06 9.52 109.83 MaOax II 5.95 23.04 13.30 0 0 3.80 18.77 4.04 68.89 G-12875 M 12.40 12.69 14.56 0 0 4.94 19.40 12.38 76.37 SINALOA G-12870-A M 16.25 7.16 2.31 3.03 0 10.89 22.45 12.01 74.09 ZACATECAS G-12987 I 17.37 12.33 0.00 3.23 6.96 8.10 27.41 15.91 91.31 CULTIVADOS Negro Jamapa I 16.83 16.70 20.56 0 13.30 3.39 20.85 11.52 103.14 Pinto americano CM 19.91 12.41 23.04 3.86 0 4.36 25.66 15.70 104.93
a Valores promedio de dos determinaciones expresados como mg/kg de harina de frijol (base
fresca). Acidos fenólicos: AHPB, ácido p-hidroxibenzoico; AV, ácido vanílico; AC, ácido
cafeico; ALV, aldehido vanílico; ASIR, ácido siríngico; ACM, ácido p-coumárico; AF, ácido
ferúlico; ASIN, ácido sinápico. Color de la semilla: (I) negro; (II) gris moteado; (III) café
claro; (IV) amarillo-crema; (M) mezcla heterogénea y (CM) crema moteado.
Resultados y discusión
135
Figura 11. Cromatogramas típicos obtenidos por HPLC en frijol silvestre y enmalezado.
(A) Acidos fenólicos: vanílico, cafeico, siríngico, coumárico, ferúlico y sinápico y aldehido
vanílico (? = 295 nm). (B) Flavonoides: daidzeína, quercetina y kaemferol (? =260 nm). (C)
Antocianinas de frijol negro: delfinidina, cianidina, petunidina, pelargonidina, peonidina y
malvidina (? =520 nm).
Van
ílico
Ald
ehid
ova
níli
coS
iríng
ico
Cou
rmár
ico
Fer
úlic
o
Sin
ápic
o
Abs
orba
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Kae
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Del
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nidi
na
Peo
nidi
naM
alvi
dina
Cia
nidi
na
Abs
orba
ncia
Abs
orba
ncia
Tiempo de retención (min)
Caf
eico
Acidos Fenólicos ? = 295 nm
Flavonoides ? = 260 nm
Antocianidinas? = 520 nm
A
B
C
Van
ílico
Ald
ehid
ova
níli
coS
iríng
ico
Cou
rmár
ico
Fer
úlic
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Sin
ápic
o
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Que
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Del
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Pet
unid
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Pel
argo
nidi
na
Peo
nidi
naM
alvi
dina
Cia
nidi
na
Abs
orba
ncia
Abs
orba
ncia
Tiempo de retención (min)
Caf
eico
Acidos Fenólicos ? = 295 nm
Flavonoides ? = 260 nm
Antocianidinas? = 520 nm
A
B
C
Resultados y discusión
136
La accesión de semilla gris moteada Morelos G-10010 presentó el mayor contenido de
ácidos fenólicos totales (131.18 ± 4.21 mg/kg). Con respecto a los demás colores, altos
contenidos se obtuvieron en Michoacán G-12889 111.25 ± 11.49 mg/kg (negra), Dgo ChIndio
92.72 ± 8.51 mg/kg (café claro), Jalisco G-12955 94.52 ± 1.81 mg/kg (amarillo-crema) y
Jalisco G-13026 116.74 ± 1.25 mg/kg (mezcla heterogénea) (Figura 12 A). Mientras que los
frijoles cultivados Pinto americano y Negro Jamapa tuvieron casi el mismo contenido (104.93
± 3.82 and 103.14 ± 3.72 mg/kg de harina, respectivamente) (Cuadro 12). Como se puede
observar, algunas accesiones de frijol silvestre y enmalezado mostraron mayor contenido de
ácidos fenólicos totales que el frijol cultivado.
No fue posible encontrar un perfil del contenido de ácidos fenólicos relacionados con el
origen de las accesiones porque su variación fue grande. Sin embargo, las accesiones de
Morelos tuvieron el rango más alto (72.94 a 131.17 mg/kg de harina). En cuanto al color
tampoco se encontró una tendencia clara; sin embargo, las accesiones gris moteado
presentaron los contenidos más altos de ácido p-hidroxibenzoico, vanílico, cafeico, aldehido
vanílico y ácido ferúlico.
Resultados y discusión
137
Figura 12. Representación gráfica de las accesiones de frijol silvestre y
enmalezado de diferente color con los mayores contenidos de ácidos fenólicos y
flavonoides dentro de cada grupo de color. Acidos fenólicos (A) y flavonoides (B). La
distribución se representa de acuerdo al color : (I) negro, (II) gris moteado, (III) café claro,
(IV) amarillo-crema, (M) mezcla heterogénea, y (C) cultivados. Cada línea radial de las
diferentes gráficas representa el contenido de los diferentes ácidos fenólicos (A) o
flavonoides (B) en mg/kg, mientras que las figuras completas muestran cada uno de los
diferentes compuestos.
Mich G-12889 (I) MichG-12888 (I)
Jamapa (C)
Jal G-12955 (IV)
Pinto (C)
Jamapa (C)
1: Daidze ína
2: Quercetina
3: Kaemferol
4: Coumestrol
Jal G-13026 (M) MichJSG y LOS 80 (M)
Dgo ChInd (III) Dgo G-11024 (III)
Mor G-10010 (II)
0
10
20
30
401
2
3
4
5
6
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8
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10
20
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401
2
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6
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10
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1
2
3
4
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6
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20
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401
2
3
4
5
6
7
8
0
10
20
30
401
2
3
4
5
6
7
8
0
10
20
30
401
2
3
4
5
6
7
8
0
10
20
30
401
2
3
4
B
020406080100
1
2
3
4
Flavonoides
0
10
20
30
401
2
3
4
Mich G-12896-B (II)
0102030405060
1
2
3
4
0
10
20
30
401
2
3
4
Pinto (C)
Dgo G-11025-B (IV)
0
10
20
30
40
1
2
3
4
-1010305070
1
2
3
4
0
0.2
0 .4
0 .6
0 .8
1
1
2
3
4
0
10
20
30
401
2
3
4
5
6
7
8
0
0 . 2 5
0.5
0 . 7 5
1
1
2
3
4
5
6
7
81: APHB
2: Vanílico
3: Cafeico
4: Aldehido vanílico
5: Siríngico
6: p-Coumarico
7: Ferúlico
8: Sinapico
A Acidos Fenólicos
Mich G-12889 (I) MichG-12888 (I)
Jamapa (C)
Jal G-12955 (IV)
Pinto (C)
Jamapa (C)
1: Daidze ína
2: Quercetina
3: Kaemferol
4: Coumestrol
Jal G-13026 (M) MichJSG y LOS 80 (M)
Dgo ChInd (III) Dgo G-11024 (III)
Mor G-10010 (II)
0
10
20
30
401
2
3
4
5
6
7
8
0
10
20
30
401
2
3
4
5
6
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0
10
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30
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1
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10
20
30
401
2
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10
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30
401
2
3
4
5
6
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20
30
401
2
3
4
5
6
7
8
0
10
20
30
401
2
3
4
B
020406080100
1
2
3
4
Flavonoides
0
10
20
30
401
2
3
4
Mich G-12896-B (II)
0102030405060
1
2
3
4
0
10
20
30
401
2
3
4
Pinto (C)
Dgo G-11025-B (IV)
0
10
20
30
40
1
2
3
4
-1010305070
1
2
3
4
0
0.2
0 .4
0 .6
0 .8
1
1
2
3
4
0
10
20
30
401
2
3
4
5
6
7
8
0
0 . 2 5
0.5
0 . 7 5
1
1
2
3
4
5
6
7
81: APHB
2: Vanílico
3: Cafeico
4: Aldehido vanílico
5: Siríngico
6: p-Coumarico
7: Ferúlico
8: Sinapico
A Acidos Fenólicos
Resultados y discusión
138
2.6. Contenido de flavonoides en semillas de frijol silvestre y enmalezado
El contenido de flavonoides en semilla de frijol silvestre y enmalezado fue de 7.72 a
106.48 mg/kg de harina, que fueron más bajos que los contenidos en “French bean” (172.5
mg/kg) (Hempel y Böhm, 1989) y frijol Zolfino (132 a 711 mg/kg) (Romani et al., 2004) y
similar a los contenidos de otros frijoles silvestres de México (Díaz-Batalla et al., 2006). La
accesión Michoacán G-12896B mostró los más altos contenidos de flavonoides totales (106.49
± 2.96 mg/kg), mientras que Morelos G-10010 que fue la accesión con los más altos
contenidos de ácidos fenólicos, fue la que presentó el más bajo nivel de flavonoides totales
(7.72 ± 0.27 mg/kg) (Cuadro 13). En la Figura 11 B se muestran los flavonoides analizados en
frijol silvestre y enmalezado. El principal flavonoide en las accesiones de frijol silvestre y
enmalezado fue kaemferol, y la colecta con el mayor contenido de éste fue Michoacán G-
12896B con 98.57 ± 3.61 mg/kg de harina, (colecta gris moteada). Quercetina estuvo presente
en menor cantidad en comparación con kaemferol, y el más alto nivel lo contuvo la colecta
Durango G-11034 con 58.58 ± 2.54 mg/kg de harina (mezcla heterogénea). Los flavonoides
quercetina y kaemferol están ampliamente distribuidos en los alimentos y el consumo de ellos
se ha relacionado con la prevención de cáncer de pulmón y enfermedades cardiovasculares.Su
posible acción es la modulación de enzimas de detoxificación e inhibición de algunas enzimas
relacionadas a la proliferación celular, además de que poseen una importante actividad
antioxidante. En base a los estudios de actividad antioxidante de diferentes flavonoides se sabe
que quercetina tiene mayor acción, y tomando en cuenta que el frijol Zolfino (frijol cultivado
en Italia) posee principalmente glucósidos de kaemferol, se sugiere que el frijol silvestre y
enmalezado podría poseer mejor capacidad antioxidante, tomando en cuenta su mayor
contenido de quercetina (Romani et al., 2004).
Resultados y discusión
139
Daidzeína y coumestrol se encontraron en niveles bajos y sólo en algunas colectas
(Figura 12 B y Cuadro 13), mientras que genisteína no se detectó. Como fue mostrado
previamente por Díaz-Batalla et al., (2006), la semilla de frijol no es una fuente importante de
isoflavonoides, en comparación con la soya. Sin embargo, en soya otros flavonoides tales
como quercetina y kaemferol se localizan principalmente en extractos de hoja (Romani et al.,
2004). Cuando el frijol es germinado, los isoflavonoides son sintetizados de novo y entonces
puede ser una opción para introducir a la dieta éste tipo de isoflavonoides, altamente
estudiados e identificados por la prevención de cáncer y su acción hormonal.
Resultados y discusión
140
Cuadro 13. Contenido de flavonoides en semilla de frijol silvestre,enmalezado y cultivado .a
FLAVONOIDES Colecta Color DA Q KA CM TOTAL Colecta Color DA Q KA CM TOTAL
CHIAPAS MICHOACAN G-19026C II 1.19 4.17 4.02 0 9.39 G-12888 I 3.09 20.33 8.57 1.12 33.12 CHIHUAHUA G-12889 I 0.80 7.81 12.09 0 20.70 G-22837 III 1.49 3.47 3.23 0 8.18 G-12895 III 2.00 7.98 9.57 0 19.55 DURANGO G-12960 III 1.83 4.53 3.63 0 10.00 G-10999 I 3.38 7.57 11.16 0 22.11 G-10019 II 2.54 9.58 9.71 0 21.83 DgoSalt2 I 1.87 4.25 3.04 0 9.16 G-12896 II 2.28 6.26 10.03 0 18.56 G-11024 III 1.73 8.08 34.26 0 44.08 G-12896B II 1.98 5.93 98.57 0 106.48 DgoCCamp III 0.94 11.12 15.10 0 27.16 JSG y LOS 151 II 2.79 6.33 5.35 0 14.46 DgoChInd III 0.73 4.73 5.15 0 10.60 Pátzcuaro II 1.20 5.39 6.74 0 13.33 DgoPaura III 1.59 6.85 13.15 0 21.59 G-11050 M 1.72 20.53 22.95 0 45.20 DgoSBay2 III 1.51 7.14 17.47 0 26.12 JSG y LOS 80 M 3.62 5.02 72.35 0 80.99 G-10022 II 1.55 9.58 7.67 0 18.80 MORELOS G-11025B IV 1.79 21.29 56.71 0 79.79 G-12874B I 1.66 5.65 5.85 0 13.16 G-11028 M 1.26 13.58 10.81 0 25.65 G-10010 II 0.41 2.75 2.19 2.37 7.72 G-11029 M 1.93 7.17 10.28 0 19.38 G-10016 II 2.15 5.56 7.88 0 15.58 G-11034 M 1.42 58.58 7.84 0 67.83 G-10012 M 2.36 3.50 3.55 0 9.40 DgoAgBla M 1.02 7.36 4.83 0 13.21 IB-UNAM M 2.06 4.93 6.36 0 13.34 GUERRERO NAYARIT G-12878 I 1.82 9.25 13.23 0 24.30 JSG y LOS 38 M 1.59 3.20 5.26 1.13 11.18 G-12879A I 1.89 4.86 4.17 1.18 12.10 OAXACA G-1002A II 2.15 5.80 10.46 1.23 19.64 OaxSanMi III 1.80 2.08 6.08 0 9.96 G-12881A M 1.77 6.21 14.72 0.64 23.33 OaxNTila III 2.00 4.33 9.22 1.03 16.59 JALISCO G-12871 II 1.48 4.30 6.68 0 12.46 G12865 I 2.19 6.48 6.87 0 15.55 G-12876 II 1.07 3.10 4.43 1.83 10.43 G-12915A I 2.27 12.41 7.94 1.48 25.64 OaxMonAlb II 1.68 2.93 5.59 0 10.20 G-12930 III 2.93 2.99 4.57 0 10.49 OaxNPort II 1.64 6.25 10.38 0.62 18.89 G-12944 III 2.86 3.06 8.79 0 14.71 OaxSanAnt II 1.45 3.20 5.63 0 10.28 G-12957 II 2.18 2.55 17.21 0 21.95 OaxTeita II 1.84 5.48 10.13 0 17.45 G-12966 II 1.75 3.29 5.64 1.88 12.54 MaOax II 1.58 3.42 6.09 0 11.10 G-9995 II 1.46 4.22 8.61 0 14.28 G-12875 M 1.83 4.78 8.44 0 15.05 G-12955 IV 2.33 3.97 4.33 0 10.63 SINALOA G-12934 M 1.35 4.39 6.28 0 12.02 G-12870A M 2.11 11.04 11.42 3.38 27.95 G-12935 M 1.55 5.18 9.36 4.23 20.31 ZACATECAS G-12945 M 1.95 5.31 8.76 3.63 19.65 G-12987 I 1.45 5.80 6.92 0 14.17 G-12952 M 2.04 4.42 7.97 1.99 16.42 CULTIVADOS G-13026 M 1.48 9.13 6.18 7.14 23.93 Jamapa I 2.49 24.20 17.49 0 44.17 G-13029 M 1.94 7.67 9.17 0 18.78 Pinto MC 2.00 2.29 23.52 0 27.82
a Valores promedio de dos determinaciones expresados como mg/kg de harina de frijol
(base fresca). Flavonoides: DA daidzeina, Q quercetina, KA kaempferol, CM coumestrol.
Color de la semilla: (I) negro; (II) gris moteado; (III) café claro; (IV) amarillo-crema; (M)
mezcla heterogénea y (CM) crema moteado.
Resultados y discusión
141
También se observó una amplia variación en el contenido de flavonoides con respecto a
lugar de origen. Las accesiones provenientes de Durango (9.16 a 79.80 mg/kg de harina) y
Michoacán (10.0 a 106.49 mg/kg de harina) presentaron los más altos niveles de flavonoides
(Cuadro 13). Y en cuanto al color, también se observó variación entre y dentro de cada color
de las accesiones en el contenido, las accesiones de color amarillo-crema tuvieron los niveles
más altos en comparación con los de color negro, gris moteado y café claro; sin embargo, el
grupo de este último color solamente está conformado por dos accesiones y una de ellas tiene
elevado contenido de kaemferol, por lo que su contenido total se incrementa y se sugiere
ampliar el estudio en número de muestras de este color. La Figura 12 B muestra las accesiones
con los mejores perfiles de flavonoides en base al color: Michoacán G-12888 con 33.12 ± 3.90
mg/kg (colecta negra), Michoacán G-12896-B con 106.49 ± 2.96 mg/kg (colecta gris
moteado), Durango G-11024 con 44.08 ± 2.44 mg/kg (colecta café claro), Durango 11025B
con 79.80 ± 3.83 mg/kg (amarillo-crema) y Michoacán JSG y LOS 80 con 80.99 ± 8.80 mg/kg
(mezcla heterogénea). Los cultivares Pinto americano y Negro Jamapa mostraron contenidos
de flavonoides totales más bajos que los de las colectas silvestres y enmalezadas (27.82 ± 6.17
mg/kg y 44.17 ± 4.55 mg/kg de harina, respectivamente).
En general, no se observó una correspondencia entre el color y el contenido de
flavonoides y a pesar de los datos arrojados por las dos colectas de frijol amarillo-crema, se
necesita ampliar el estudio para confirmar esta previa observación. En comparación, Beninger
y Hosfield (1999) encontraron pequeñas diferencias en los contenidos de kaemferol 3-
glucósido, entre tres cultivares de diferente color; sin embargo, ellos sugieren que son los
polímeros de antocianidinas los que pueden estar jugando un papel en el color de la semilla,
más que los monómeros de kaemferol. Así mismo, nuestros resultados pueden ser diferentes
Resultados y discusión
142
debido a que la cuantificación se realizó en muestras hidrolizadas (agliconas) y ellos en
muestras glicosiladas.
2.7. Contenido de antocianinas en semillas de frijol silvestre y enmalezado
Se analizó el perfil de antocianinas solamente de aquellas accesiones de color negro, gris
moteado y algunas mezclas heterogéneas. Después de hidrolizar las muestras se detectaron las
seis principales antocianinas (Figura 11 C). Tomando en cuenta que el 100% corresponde a la
suma del contenido de las seis diferentes antocianinas, el contenido de cada una de ellas se
describe a continuación: delfinidina 48.5 – 81.0%, petunidina 3.7 - 31.8%, cianidina 0.9 -
22.5%, malvidina 3.9 - 14.2%, pelargonidina 0.4 - 6.5%, y peonidina 0.5 - 3.7%.
Como era de esperarse, el contenido más alto de antocianinas se observó en el grupo de
las colectas de color negro, seguido por las gris moteado y finalmente por las mezclas
heterogéneas. El contenido total de antocianinas se presentó en el rango de 0.19 a 3.41 mg/g
de harina y el contenido más alto correspondió al cultivar Negro Jamapa (3.41 ± 0.2 mg/g),
seguido por Guerrero G-12879-A (2.36 ± 0.3 mg/g), Michoacán G-12888 (1.73 ± 0.2 mg/g),
Jalisco G-12865 (1.40 ± 0.01 mg/g), Jalisco G-12915-A (1.33 ± 0.01 mg/g), DgoAgBla (1.23
± 0.02 mg/g), y Jalisco G-12934 (1.03 ± 0.02 mg/g) (Cuadro 14).
Los contenidos obtenidos son más altos que los reportados por Romani et al., (2004). A
partir de los datos analizados en harina proveniente de la semilla completa se estimó el
contenido correspondiente a la cascarilla de frijol. Básandonos en que aproximadamente el 9%
de la semilla corresponde a la cascarilla de frijol, como ha sido expuesto por Takeoka et al.,
(1997), por lo tanto el valor estimado de antocianinas en la cascarilla del frijol silvestre fue de
2.12 a 37.88 mg/g, comparable a los datos encontrados por Takeoka et al., (1997) y más altos
que los de un cultivar Koreano (Choung et al., 2003).
Resultados y discusión
143
Cuadro 14. Determinación del contenido de antocianinas en semillas de frijol silvestre y
enmalezado de México por HPLC a.
Color Nombre de la colección
Delfinidina (mg /g)
Petunidina (mg /g )
Cianidina(mg /g)
Malvidina (mg /g)
Pelargonidina (mg /g)
Peonidina (mg /g)
Antocianinas totales (mg/g)
I Dgo Salt 2 0.44 0.08 0.01 0.05 0.02 0.01 0.60 klm I Dgo G-10999 0.33 0. 06 0.07 0.03 0.02 0.02 0.53 mn I Gro G12879A 1.44 0.60 0.08 0.22 0.01 0.01 2.36 b I Jal G-12865 0.83 0.35 0.06 0.14 0.01 0.01 1.40 d I Jal G-12915A 0.67 0.42 0.03 0.19 0.01 0.01 1.33 d I Mich G-12888 1.21 0.27 0.15 0.08 0.03 0.01 1.73 c I Mich G-12889 0.67 0.07 0.01 0.03 0.02 0.02 0.82 i I Mor G12877B 0.63 0.17 0.05 0.07 0.01 0.01 0.94 gh I Zacatecas
G-12987 0.29 0.06 0.04 0.03 0.01 0.01 0.44 ño
II Gro G-1002A 0.09 0.01 0.04 0.02 0.01 0.01 0.19 g II Chiapas
G-19026C 0.29 0.05 0.07 0.03 0.01 0.01 0.46 ño
II Jal G-9995 0.45 0.07 0.08 0.03 0.02 0.01 0.66 jk II Dgo G-10022 0.45 0.05 0.08 0.02 0.02 0.01 0.63 jkl II Nayarit JSG y
LOS 38 0.38 0.02 0.11 0.03 0.03 0.01 0.57 lm
II Oax Portillo 0.18 0.04 0.03 0.03 0.01 0.01 0.29 p II Oax Teita 0.72 0.09 0.12 0.04 0.02 0.01 1.0 fg M Dgo AgBla 0.89 0.14 0.09 0.08 0.03 0.01 1.23 e M Dgo G-11034 0.49 0.07 0.07 0.04 0.02 0.01 0.69 j M Gro G-12881 0.27 0.06 0.09 0.03 0.03 0.01 0.48 nñ M Jal G-12945 0.62 0.12 0.07 0.05 0.01 0.01 0.88 hi M Jal G-12934 0.71 0.14 0.08 0.06 0.02 0.01 1.03 f M Mor G-10012 0.26 0.03 0.06 0.02 0.02 0.01 0.40 o M Oax G-12875 0.42 0.03 0.09 0.02 0.02 0.01 0.58 klm M Sinaloa
G-12870A 0.34 0.04 0.01 0.03 0.02 0.01 0.45 ño
C Negro Jamapa 2.06 0.76 0.12 0.44 0.03 0.01 3.41 a
a Los valores representan la media de dos determinaciones. Las letras junto al contenido total
representan que son significativamente diferentes (p‹ 0.05). Colectas con diferente color: (I)
negro; (II) gris moteado; (M) mezclas y (C) cultivados.
Resultados y discusión
144
El perfil de antocianinas presentado por el cultivar Negro Jamapa fue el siguiente:
delfinidina (60.3%), petunidina (22.3%), cyanidina (3.4%), malvidina (12.9%), pelargonidina
(0.7%) y peonidina (0.3%). Nuestros resultados muestran que algunas accesiones de frijol
silvestre y enmalezado tienen un mejor contenido de antocianinas en comparación con los
cultivares de semilla negra de México (Salinas-Moreno et al., 2006).
Al hacer una comparación entre el contenido de antocianinas totales
(espectrofotométrico) con el contenido por HPLC, se observó que algunas de las muestras
presentan valores casi de dos veces que las obtenidas por el método espectrofotométrico y el
factor de correlación entre ambos análisis fue de r=0.85 (p = 0.01). Esto sugiere que el método
espectrofotométrico es un análisis rápido que muestra una tendencia en los contenidos
obtenidos, pero no las cantidades exactas de estos compuestos.
3. Contenido de fibra dietaria: soluble e insoluble
La fibra dietaria total está representada por la suma de la fibra soluble e insoluble y
como se ha mencionado anteriormente, este componente es de gran importacia debido a los
beneficios que brinda a la salud, como es la reducción del riesgo de cáncer de colon, reducción
del colesterol y enfermedades cardiovasculares, así como el buen funcionamiento del aparato
gastrointestinal. El importante contenido de fibra en el frijol lo convierte en uno de los
alimentos más saludables.
El Cuadro 15 muestra los contenidos de fibra dietaria total, la soluble e insoluble en las
diferentes accesiones de frijol silvestre y enmalezadas. La fibra dietaria total se encontró en un
rango de 14.13 a 27.62 g/100 g, correspondientes a las muestras Morelos G-12877-B y Oax
San Miguel, respectivamente, mientras que la media fue 20.3 ± 2.79 g/100 g. Los valores
Resultados y discusión
145
obtenidos están en el rango del contenido de fibra dietaria reportado para diferentes variedades
de frijol (Reyes-Moreno y Paredes-López, 1993; Kutôs et al., 2003). Con respecto al origen de
las accesiones, las provenientes de Oaxaca presentaron mayor contenido de fibra dietaria total,
así como fibra insoluble (Cuadro 15). De manera particular, se encontró que el rango de fibra
soluble entre las diferentes colectas de frijol silvestre y enmalezado analizadas fue de 1.62 a
6.69 g/100 g provenientes de Morelos UNAM y Durango G-11024, respectivamente. El valor
medio fue 2.97 ± 0.79 g/100; mientras que el rango de fibra insoluble registrado fue de 11.69 a
24.76 g/100 g correspondiente a las accesiones de Morelos G-12877-B y Zacatecas G-12987,
respectivamente. El promedio de todas las accesiones presentó un valor medio de 17.31 ± 3.01
g/100 g (Cuadro 15). La Figura 13 representa una porción de la distribución del contenido de
fibra dietaria en semilla de frijol silvestre y enmalezado, así como las accesiones con mayor
contenido y algunas contrastantes de bajo contenido. Las accesiones sobresalientes fueron:
OaxSanMiguel, Zacatecas G-12987, Morelos UNAM, Sinaloa G-12870A, Oaxaca MaOax,
Oaxaca SanAntonio, Oaxaca G-12876, Oaxaca Tilapa, Oaxaca Monte Albán y Oaxaca NPort.
Resultados y discusión
146
Cuadro 15. Contenido de fibra dietaria, insoluble y soluble en semilla de frijol silvestre y
enmalezado.
Nombre de la colecta
Fibra insoluble g/100 g
Fibra soluble g/100 g
Fibra dietaria total g/100 g
Nombre de la colecta
Fibra insoluble g/100 g
Fibra soluble g/100 g
Fibra dietaria total g/100 g
CHIAPAS MICHOACAN G-19026-C 13.15 ± 1.0 3.74 ± 0.3 16.89 ± 1.3 G-12888 17.11 ± 0.7 3.22 ± 0.2 20.34 ± 0.9 CHIHUAHUA G-12889 18.08 ± 0.0 21.03 ± 0.4 G-22837 13.26 ± 0.5 3.35 ± 0.2 16.60 ± 0.7 G-12895 17.14 ± 1.2 2.98 ± 0.0 20.11 ± 1.3 DURANGO G-12960 18.11 ± 1.4 3.34 ± 0.0 21.45 ± 1.3 G-10999 13.88 ± 1.1 2.35 ± 0.2 16.23 ± 0.8 G-10019 17.13 ± 1.7 2.96 ± 1.1 20.09 ± 2.7 DgoSalt2 15.29 ± 0 3.98 ±0.1 19.27 ± 0 G-12896 17.39 ± 1.6 3.12 ± 0.8 20.96 ± 0.8 G-11024 14.35 ± 0.6 6.69 ± 0.6 21.05 ± 0.1 G-12896B 17.84 ± 0.9 3.47 ± 0.1 21.69 ± 1.0 DgoCCamp 14.89 ± 0.4 2.69 ± 0.4 17.58 ± 0.8 JSG y LOS 151 18.23 ± 0.9 3.47 ± 0.1 21.69 ± 1.0 DgoChInd 15.22 ± 0.5 2.81 ± 0.1 18.02 ± 0.6 Pátzcuaro 18.54 ± 0.6 2.52 ± 0.2 21.06 ± 0.5 DgoPaura 15.22 ± 0.9 3.63 ± 0.6 18.85 ± 1.4 G-11050 18.06 ± 0.8 3.32 ± 0.2 21.38 ± 0.6 DgoSBay2 15.29 ± 0.2 4.31 ± 0.4 19.60 ± 0.1 JSG y LOS 80 18.47 ± 0.2 2.89 ± 0.1 21.36 ± 0.1 G-10022 13.31 ± 1.3 3.08 ± 0.4 16.39 ± 1.9 Media 17.83 ± 0.54 3.11± 0.29 21.01 ± 0.59 G-11025B 14.42 ± 0.3 2.84 ± 0.7 17.26 ± 0.3 MORELOS G-11028 14.43 ± 0 2.92 ± 0.6 17.35 ± 0.6 G-12874B 11.69 ± 0.1 2.44 ± 0.3 14.13 ± 0.2 G-11029 14.46 ± 0.9 4.56 ± 0.6 19.01 ± 0.3 G-10010 15.30 ± 1.3 2.51 ± 0.8 17.81 ± 2.2 G-11034 14.63 ± 1.6 3.24 ± 0.0 17.87 ± 1.6 G-10016 15.44 ± 0.4 3.27 ± 0.9 18.71 ± 0.4 DgoAgBla 14.83 ± 1.9 2.61 ± 0.6 17.44 ± 1.3 G-10012 15.40 ± 0.5 1.89 ± 0.6 17.29 ± 0.1 Media 14.63 ± 0.59 3.52 ± 1.17 18.15 ± 1.36 UNAM 24.63 ± 0.5 1.62 ± 0.9 26.25 ± 1.4 GUERRERO Media 16.49 ± 4.82 2.35± 0.64 18.84 ± 4.49
G-12878 16.31 ± 0.1 2.94 ± 0.0 19.25 ± 0.2 NAYARIT G-12879-A 16.33 ± 0.9 2.31 ± 0.0 18.64 ± 1.0 JSG y LOS 38 18.90 ± 1.1 2.55 ± 0.2 21.45 ± 0.8 G-1002-A 16.13 ± 0.4 3.02 ± 0.4 19.15 ± 0.8 OAXACA G-12881-A 16.40 ± 1.7 2.73 ± 1.0 19.13 ± 0.4 OaxSanMi 23.17 ± 1.7 4.44 ± 0.4 27.62 ± 1.3 Media 16.29 ± 0.12 2.75 ± 0.32 19.04 ± 0.27 OaxNTila 22.19 ± 1.1 1.77 ± 0.5 23.96 ± 0.6
JALISCO G-12871 20.73 ± 0.8 2.67 ± 0.2 23.40 ± 0.5 G12865 16.47 ± 0.4 2.59 ± 0.2 19.06 ± 0.2 G-12876 21.39 ± 0.2 2.61 ± 0.2 24.00 ± 0.0 G-12915-A 16.54 ± 0.8 3.95 ± 0.5 20.49 ± 0.3 OaxMonAlb 22.07 ± 0.5 1.77 ± 0.7 23.84 ± 1.1 G-12930 16.62 ± 0.6 3.26 ± 0.3 19.88 ± 0.4 OaxNPort 21.53 ± 0.2 2.16 ± 0.0 23.68 ± 0.2 G-12944 16.91 ± 0.2 2.92 ± 0.2 19.83 ± 0.4 OaxSanAnt 22.76 ± 0.7 2.00 ± 0.9 24.77 ± 1.6 G-12957 15.74 ± 0.8 2.90 ± 0.1 18.64 ± 0.7 OaxTeita 21.73 ± 1.3 1.62 ± 0.4 23.35 ± 1.6 G-12966 15.83 ± 0.1 2.55 ± 0.3 18.37 ± 0.5 MaOax 22.65 ± 0.2 2.61 ± 0.5 25.26 ± 0.7 G-9995 16.08 ± 0.2 2.98 ± 0.1 19.05 ± 0.3 G-12875 20.21 ± 0.5 2.16 ± 0.3 22.38 ± 0.2 G-12955 16.87 ± 0.4 2.78 ± 0.2 19.65 ± 0.1 Media 21.84 ± 0.92 2.38 ± 0.82 24.23 ± 1.43 G-12934 15.59 ± 0.2 3.19 ± 0.4 18.78 ± 0.7
G-12935 16.63 ± 0.3 3.63 ± 0.3 20.26 ± 0.5 SINALOA
G-12945 16.84 ± 0.3 2.34 ± 0.4 19.18 ± 0.1 G-12870A 23.18 ± 0.9 2.69 ± 0.4 25.87 ± 1.3 G-12952 15.65 ± 0.3 3.19 ± 0.4 18.84 ± 0.1 ZACATECAS G-13026 16.04 ± 0.1 3.48 ± 0.2 19.52 ± 0.3 G-12987 24.76 ± 0.5 2.32 ± 0.1 27.07 ± 0.4 G-13029 16.06 ± 0.0 3.46 ± 0.1 19.53 ±0.1 Media 16.3 ± 0.5 3.1 ± 0.5 19.4 ± O.6 MEDIA TOTAL 17.31 ± 3.01 2.97 ± 0.79 20.30 ± 2.79
Resultados y discusión
147
Figura 13. Contenido de fibra dietaria en semilla de frijol silvestre y enmalezado.
Se muestra una porción representativa de todas las accesiones analizadas. La fibra dietaria
total se representa por la suma de fibra soluble (barras moteadas) e insoluble (barras sólidas).
Cada color representa el origen de las accesiones analizadas.
JSG
y L
OS
151
0
5
10
15
20
25
30
g Fi
bra
diet
aria
/100
g
G-1
0999
G-1
1025
B
Dgo
Sal
t2
G-1
1024
G-1
2879
-A
G-1
2878
G-1
2966
G-1
2865
G-1
2915
-A
G-1
2896
G-1
2896
-B
G-1
2877
-B
UN
AM
JSG
y L
OS
38
G-1
2875
Mon
te A
lban
San
Ant
onio
Ma
oax
San
Mig
uel
G-1
2870
-A
G-1
2987
G-1
9026
C
G-2
2837
JSG
y L
OS
151
0
5
10
15
20
25
30
g Fi
bra
diet
aria
/100
g
G-1
0999
G-1
1025
B
Dgo
Sal
t2
G-1
1024
G-1
2879
-A
G-1
2878
G-1
2966
G-1
2865
G-1
2915
-A
G-1
2896
G-1
2896
-B
G-1
2877
-B
UN
AM
JSG
y L
OS
38
G-1
2875
Mon
te A
lban
San
Ant
onio
Ma
oax
San
Mig
uel
G-1
2870
-A
G-1
2987
G-1
9026
C
G-2
2837
ChiapasChihuahuaDurangoGuerreroJaliscoMichoacánMorelosNayaritOaxacaSinaloaZacatecas
FI FS
JSG
y L
OS
151
0
5
10
15
20
25
30
g Fi
bra
diet
aria
/100
g
G-1
0999
G-1
1025
B
Dgo
Sal
t2
G-1
1024
G-1
2879
-A
G-1
2878
G-1
2966
G-1
2865
G-1
2915
-A
G-1
2896
G-1
2896
-B
G-1
2877
-B
UN
AM
JSG
y L
OS
38
G-1
2875
Mon
te A
lban
San
Ant
onio
Ma
oax
San
Mig
uel
G-1
2870
-A
G-1
2987
G-1
9026
C
G-2
2837
JSG
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151
0
5
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30
g Fi
bra
diet
aria
/100
g
G-1
0999
G-1
1025
B
Dgo
Sal
t2
G-1
1024
G-1
2879
-A
G-1
2878
G-1
2966
G-1
2865
G-1
2915
-A
G-1
2896
G-1
2896
-B
G-1
2877
-B
UN
AM
JSG
y L
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38
G-1
2875
Mon
te A
lban
San
Ant
onio
Ma
oax
San
Mig
uel
G-1
2870
-A
G-1
2987
G-1
9026
C
G-2
2837
ChiapasChihuahuaDurangoGuerreroJaliscoMichoacánMorelosNayaritOaxacaSinaloaZacatecas
FI FSChiapasChihuahuaDurangoGuerreroJaliscoMichoacánMorelosNayaritOaxacaSinaloaZacatecas
FI FS
Resultados y discusión
148
Para el frijol cultivado (criollo y mejorado) los contenidos de fibra dietaria, insoluble y
soluble fueron bajos en comparación con el frijol silvestre. Tenemos que el rango de fibra
dietaria to tal en frijol criollo fue de 10.76 a 19.25 ± 0.7 g/100 g, la colecta Gentry 22051
presentó el menor contenido y Flor de Mayo Acuña el mayor contenido; mientras que el valor
medio fue 13.8 ± 1.9 g/100 g. Con base al origen no fue clara una diferenciación (Cuadro 16).
El rango del contenido de fibra insoluble en frijol criollo se presentó de 8.51 a 17.70 g/100 g
en Frijol Delgado y Flor de Mayo Acuña, respectivamente. El valor medio en frijol criollo fue
11.08 ± 1.96.g/100 g. Y en cuanto al origen tampoco hubo una diferenciación; sin embargo,
para la fibra soluble si se observó que las accesiones de Oaxaca presentan los contenidos más
altos (3.39 ± 0.53 g/100 g). El frijol criollo presentó un rango de 1.46 a 4.10 g/100 g, los
valores correspondieron a las colectas Gentry 22051 y Frijol Delgado (este último presenta el
menor valor de fibra insoluble pero el mayor de fibra soluble). Y el valor medio de todas las
accesiones de frijol criollo analizado fue de 2.70 ± 0.68 g/100 g (Cuadro 16).
Resultados y discusión
149
Cuadro 16. Contenido de fibra dietaria, insoluble y soluble en semilla de frijol criollo.
FRIJOL CRIOLLO Fibra insoluble g/100 g Fibra soluble g/100 g Fibra dietaria total g/100 g
AGUASCALIENTES 1 Panza de puerco 13.55 ± 0.4 1.72 ± 0.5 15.27 ± 0.9 CHIAPAS 2 T Sesentana 12.44 ± 1.2 1.96 ± 0.1 14.40 ± 1.1
CHIHUAHUA 3 Apetito Vp 073 11.11 ± 0.6 2.91 ± 0.4 14.01 ± 1.0 4 Gentry 22051 9.29 ± 0.1 1.46 ± 0.1 10.76 ± 0.7 Media 10.2 ± 0.91 2.19 ± 0.73 12.39 ± 1.63
DURANGO 5 Pinto Nacional (5068) 10.19 ± 0.7 1.99 ± 0.1 12.17 ± 0.7 6 Canario, Fco. I Madero 9.38 ± 0.7 3.80 ± 0.0 13.18 ± 0.8 Media 9.79 ± 0.57 2.90 ± 1.28 12.68 ± 0.71
GUANAJUATO 7 Apetito criollo 11.79 ± 0.2 1.58 ± 0.4 13.37 ± 0.1 8 Criollo Pénjamo 9.69 ± 1.5 3.07 ± 0.1 12.75 ± 1.6 9 Flor de Mayo, Pénjamo 13.29 ± 0.4 2.35 ± 0.1 15.63 ± 0.3 10 Higuerillo, Pénjamo 10.26 ± 0.1 3.37 ± 0.4 13.63 ± 0.5 11 Moradito, Pénjamo 9.47 ± 0.1 2.47 ± 0.1 11.94 ± 0.0 12 Pinto Texano 8.78 ± 0.1 3.82 ± 0.2 12.60 ± 0.4 13 Rosita de Pénjamo 13.47 ± 0.1 2.83 ± 0.5 16.30 ± 0.6 14 Rosa de Castilla, Romita 8.81 ± 0.0 2.87 ± 0.1 11.68 ± 0.1 Media 10.7 ± 1.79 2.8 ± 0.64 13.5 ± 1.56 GUERRERO 15 Blanco bolita 14.63 ± 0.4 2.83 ± 0.2 17.47 ± 0.6 16 FM arriñonado, Chilapa 9.25 ± 0.7 2.54 ± 0.0 11.79 ± 0.7 17 FM arriñonado, Ostototlán 9.25 ± 0.9 2.99 ± 0.2 12.24 ± 0.7 18 Itzcateopan 11.74 ± 0.9 2.52 ± 0.0 14.25 ± 0.9 19 Negro arriñonado, Atzacualoya 11.03 ± 1.1 2.29 ± 0.3 13.32 ± 0.8 20 Negro bolita, Cuetzala 10.62 ± 0.2 3.76 ± 1.0 14.37 ± 1.2 21 Negro largo, Zitlala 12.17 ± 0.9 3.91 ± 0.2 16.08 ± 0.7 22 Rojo arriñonado, Zitlala 10.62 ± 0.9 2.19 ± 0.3 12.81 ± 0.6 Media 11.2 ± 1.63 2.88 ± 0.6 14.0 ± 1.82
HIDALGO 23 Norvel No. 3218 12.35 ± 0.4 2.59 ± 0.2 14.94 ± 0.2 24 Norvell No 3196 9.11 ± 0.3 2.70 ± 0.2 11.81 ± 0.1 Media 10.7 ± 1.62 2.65 ± 0.06 13.4 ± 1.57
NAYARIT 25 Nayarit 223 12.01 ± 0.7 1.78 ± 0.0 13.78 ± 0.7
NUEVO LEON
26 Ojo de chiva 10.19 ± 0.9 3.21 ± 0.8 13.40 ± 0.2 27 Tres colores flor rosada 11.12 ± 0.8 2.02 ± 0.0 13.14 ± 0.9 Media 10.7 ± 0.46 2.62 ± 0.59 13.3 ± 0.13
OAXACA 28 San Marcial Ozolotepec 11.44 ± 0.5 3.21 ± 0.4 14.65 ± 0.1 29 Frijol Delgado 8.51 ± 0.8 4.10 ± 1.6 12.61 ± 0.8 30 Frijol Negro, Ocopetatillo 11.68 ± 0.5 2.85 ± 1.1 14.52 ± 0.6 Media 10.5 ± 1.44 3.39 ± 0.53 13.9 ± 0.93
QUERETARO 31 Sangre de Toro 9.74 ± 0.8 2.33 ± 0.2 12.07 ± 1.1 32 FM Acuña 17.70 ± 0.7 1.55 ± 0.4 19.25 ± 0.7 MEDIA TOTAL 11.08 ± 1.99 2.72 ± 0.68 13.79 ± 1.93
Resultados y discusión
150
El contenido de fibra dietaria fue menor en el frijol mejorado en comparación al silvestre
y enmalezado y similar al criollo. El rango de fibra dietaria en las variedades mejoradas fue de
10.46 a 21.13 g/100 g, el frijol Pinto Bayocora presentó el menor contenido, mientras que
Negro Jamapa el mayor. El valor medio de todas las variedades mejoradas analizadas fue
14.53 ± 3.07 g/100 g, ligeramente mayor que para el criollo. De la fibra dietaria total, la
fracción de fibra insoluble en frijol mejorado fue de 7.74 a 19.15 g/100 g. La variedad Negro
Viscaya presentó el contenido más bajo y Negro Altiplano el mayor, mientras que el valor
medio de todas las variedades mejoradas fue 12.09 ± 3.3 g/100 g. El contenido de fibra soluble
también estuvo en el rango del frijol criollo, 1.12 a 4.06 g/100 g, con un valor medio de 2.44 ±
0.56 g/100 g (Cuadro 17). En general, el contenido de fibra dietaria (soluble e insoluble) en el
frijol silvestre y enmalezado fue mayor que en las formas cultivadas, hasta un 47% más que el
contenido promedio del frijol criollo y 39% más que el del frijol mejorado, cuya diferencia
está dada por la fibra insoluble. Sin embargo, en éstos últimos no hay diferencia tan marcada,
por otro lado, nuestros resultados son similares a lo previamente reportado para frijol
mejorado (entre 14 y 18 mg/100 g, Reyes-Moreno y Paredes-López, 1993) y ligeramente bajos
(23.3 g/100 g), respecto a Kutos et al., (2003). Las accesiones silvestres y enmalezadsas
sobresalientes se muestran en la Figura 13.
Resultados y discusión
151
Cuadro 17. Contenido de fibra dietaria, insoluble y soluble en semillas de variedades de frijol mejorado.
FRIJOL MEJORADO Fibra soluble g/100 g Fibra insoluble g/100 g Fibra total g/100 g
1 Azufrado Higuera 9.91 ± 0.0 2.19 ± 0.2 12.10 ± 0.3
2 Bayo Madero 10.41 ± 0.0 2.98 ± 0.1 13.39 ± 0.1
3 Bayo Mecentral 8.74 ± 0.2 2.36 ± 0.4 11.09 ± 0.6
4 Bayomex 12.88 ± 0.3 2.64 ± 0.0 15.52 ± 0.4
5 Bibri 12.76 ± 0.1 2.38 ± 0.1 15.13 ± 0.2
6 Cacahuate 72 11.52 ± 1.1 2.34 ± 0.2 13.87 ± 0.9
7 Choqui 9.87 ± 1.4 3.02 ± 0.8 12.89 ± 0.6
8 Dor 364 9.53 ± 0.0 1.98 ± 0.3 11.51 ± 0.3
9 Flor de Mayo 38 16.35 ± 1.9 2.14 ± 0.0 18.49 ± 1.9
10 Flor de Mayo Noura 94050 16.05 ± 1.2 1.79 ± 0.5 17.85 ± 0.2 11 Flor de Junio 11.76 ± 0.5 3.09 ± 0.1 14.85 ± 0.6
12 Flor de Junio Silvia 16.85 ± 0.7 1.12 ± 0.3 17.97 ± 1.0
13 Flor de Mayo Marcela 9.58 ± 1.9 2.21 ± 0.7 11.79 ± 1.2
14 Flor de Mayo Sol. 9.31 ± 0.1 2.88 ± 0.2 12.19 ± 0.3
15 Negro Altiplano 19.15 ± 1.1 1.62 ± 0.2 20.77 ± 0.9
16 Negro Cotaxtla 12.12 ± 0.9 2.56 ± 0.4 14.68 ± 0.5
17 Negro Durango 12.94 ± 0.4 2.22 ± 0.2 15.16 ± 0.6
18 Negro Jamapa 17.07 ± 1.7 4.06 ± 0.6 21.13 ± 1.0
19 Negro Vizcaya 7.74 ± 0.1 3.33 ± 0.6 11.07 ± 0.4
20 Pinto Bayocora 8.06 ± 0.3 2.40 ± 0.0 10.46 ± 0.3
21 Pinto Saltillo 17.42 ± 1.6 1.75 ± 0.0 19.17 ± 1.6
22 Pinto Villa 9.17 ± 1.4 2.66 ± 0.1 11.83 ± 1.5 23 Rosa de Castilla, Corregidora 10.83 ± 0.1 1.90 ± 0.1 12.74 ± 0.2 MEDIA 12.09 ± 3.3 2.44 ± 0.56 14.53 ± 3.07
Resultados y discusión
152
4. Contenido de oligosacáridos
La cuantificación de oligosacáridos se realizó sólo a algunas accesiones, para seleccionar
cuales serían más significativas utilizamos como información preliminar el contenido de fibra
dietaria, principalmente la insoluble debido a que los oligosacáridos forman parte de este
grupo. El contenido de oligosacáridos (estaquiosa, rafinosa y verbascosa) de frijol silvestre y
enmalezado, criollo y mejorado se encuentra resumido en el Cuadro 18. El oligosacárido
mayoritario fue la estaquiosa seguido por rafinosa y en muy poca cantidad verbascosa. En
frijol silvestre y enmalezado, el contenido total de oligosacáridos se encontró en un rango de
18.55 a 57.72 mg/g. La colecta de menor contenido fue Durango G-10999 y la de mayor
Nayarit JSG y LOS 38. El valor medio fue 37.37 ± 10.3 mg/g. Para frijol criollo el contenido
de oligosacáridos fue de 38.08 a 51.44 mg/g, (correspondientes a Rosa de Castilla Romita y
Flor de Mayo Pénjamo, respectivamente). El valor medio fue 43.93 ± 5.9 mg/g. Este valor fue
superior al de las accesiones silvestres y enmalezadas y al de las variedades mejoradas (40.39
± 7.0 mg/g), que presentaron rango s de 33.80 a 53.38 mg/g (correspondientes a Flor de Junio
Marcela y Negro Durango, respectivamente), sin embargo no hubo diferencia estadística
significativa entre ellos (Cuadro 18).
Estaquiosa fue el componente mayoritario de los oligosacáridos (~75%). En frijol
silvestre y enmalezado el contenido fue desde 10.82 hasta 48.23 mg/g (Jalisco G-9995 y
Nayarit JSG y LOS 38, respectivamente). En frijol criollo de 23.88 a 43.0 mg/g (Blanco bolita
y Flor de Mayo Pénjamo, respectivamente). Mientras que para frijol mejorado de 11.7 a 36.97
(FM Noura 94050 y Negro Durango, respectivamente). Mediante un análisis estadístico de
comparación de medias se determinó que no hubo diferencias significativas en el contenido de
estaquiosa en frijol silvestre y enmalezado, criollo y mejorado (28.41 ± 11 mg/g; 33.06 ± 8
mg/g y 26.58 ± 8.94 mg/g, respectivamente)(Cuadro 18).
Resultados y discusión
153
La rafinosa se encontró en un pocentaje del 15 al 22% del total de los oligosacáridos en
frijol. El contenido de rafinosa en frijol silvestre y enmalezado se encontró en rango de 1.61 a
15.03 mg/g (Durango G-10999 y Durango G-11025B, respectivamente). En frijol criollo de
5.87 a 12.7 mg/g (Flor de Mayo Arriñonado y Blanco bolita, respectivamente). Y en frijol
mejorado de 4.14 a 13.52 mg/g (Flor de Junio Marcela y Negro Durango, respectivamente).
No se observó diferencia estadística significativa entre el contenido de rafinosa en frijol
silvestre y enmalezado (5.71 ± 2.91 mg/g) y criollo (8.48 ± 2.45 mg/g), pero sí con el
mejorado (9.0 ± 3.38 mg/g), el cual no fue significativamente diferente al criollo.
Finalmente, la verbascosa fue minoritaria; en frijol silvestre y enmalezado en rango de
0.38 a 13.06 mg/g (DgoAgBla y Michoacán Pátzcuaro, respectivamente). En frijol criollo de
1.31 a 3.83 mg/g (Rosa de Castilla. Romita y Negro Largo, respectivamente) y de 0.98 a 12.42
mg/g en frijol mejorado (Flor de Junio Marcela y Rosa de Castilla Corregidora,
respectivamente). No se observó diferencia significativa entre los tres grupos de silvestre y
enmalezado ( 3.25 ± 3.7 mg/g), criollo (2.38 ± 0.97 mg/g) y mejorado (4.8 ± 4.7 mg/g).
De las accesiones analizadas destacan por su alto contenido de oligosacáridos, Flor de
Mayo Pénjamo, Gentry 22051 y Flor de Mayo Arriñonado (criollos) con 51.44 ± 0.5 mg/g;
50.66 ± 0.3 mg/g y 44.2 ± 0.1 mg/g, respectivamente. Negro Durango (mejorado) con 53.38 ±
1.3 mg/g y Nayarit JSG y LOS 38, Dgo Paura, Dgo G-11025B, Mor G-10012, Mich G-12895
(silvestres) con 57.72 ± 4.2 mg/g; 51.30 ± 9.0 mg/g; 47.79 ± 6.3 mg/g; 46.20 ± 2.3 mg/g y
44.52 ± 1.5 mg/g, respectivamente (Figura 13). Los contenidos observados en están por arriba
de los previamente reportados por Burbano et al., (1999), y en rango de los reportados por
Iniestra-González et al., (2005) para frijol cultivado.
Resultados y discusión
154
Cuadro 18. Contenido de oligosacáridos: rafinosa, estaquiosa y verbascosa en semillas de
frijol silvestre, enmalezado, criollo y mejoradoa.
SILVESTRES Y ENMALEZADOS
Rafinosa (mg/g)
Estaquiosa (mg/g)
Verbascosa (mg/g)
Oligosacáridos totales (mg/g)
1 Dgo. AgBla 4.28 ± 0.1 32.29 ± 0.2 0.38 ± 0.1 36.95 ± 0.2
2 Durango G-10999 1.61 ± 0.1 15.79 ± 2.5 1.16 ± 0.0 18.55 ± 2.6
3 Durango G-11025-B 15.03 ± 2.7 31.58 ± 3.6 1.18 ± 0.1 47.79 ± 6.3
4 Durango G-11034 5.32 ± 0.2 13.65 ± 0.9 8.65 ± 0.2 27.61 ± 1.3
5 Durango Paura 7.43 ± 0.6 42.40 ± 8.4 1.47 ± 0.0 51.30 ± 9.0
6 Jalisco G-12945 3.38 ± 0.8 28.72 ± 0.7 1.44 ± 0.0 33.54 ± 0.1
7 Jalisco G-12955 4.94 ± 0.0 36.30 ± 0.6 0.82 ± 0.4 42.06 ± 0.2
8 Jalisco G-9995 5.20 ± 1.0 10.82 ± 1.7 11.05 ± 1.5 27.07 ± 2.2
9 Michoacán G-11050 2.49 ± 0.1 16.38 ± 1.5 4.33 ± 0.2 23.19 ± 1.6
10 Michoacán G-12889 5.05 ± 0.3 24.88 ± 3.0 3.11 ± 0.4 33.05 ± 3.7
11 Michoacán G-12895 5.81 ± 0.2 37.36 ± 1.4 1.35 ± 0.1 44.52 ± 1.5
12 Michoacán Pátzcuaro 7.10 ± 0.3 13.79 ± 1.8 13.06 ± 1.2 33.95 ± 3.2
13 Morelos G-10012 4.48 ± 0.2 39.50 ± 1.9 2.22 ± 0.1 46.20 ± 2.3
14 Nayarit, JSG y LOS 38 7.14 ± 2.0 48.23 ± 2.2 2.35 ± 0.0 57.72 ± 4.2
15 Oaxaca G- 12875 6.52 ± 2.9 35.43 ± 1.7 2.20 ± 0.1 44.16 ± 4.6
16 Oaxaca. Nport 8.01 ± 0.8 27.52 ± 3.1 1.42 ± 0.0 36.95 ± 3.8
17 Oaxaca. San Antonio 4.31 ± 0.2 34.34 ± 0.4 1.39 ± 0.3 40.04 ± 0.4
18 Oaxaca. Teita 4.69 ± 0.7 22.42 ± 1.5 1.07 ± 0.3 28.18 ± 2.4
MEDIA 5.71 ± 2.9 b 28.41 ± 11 a 3.25 ± 3.7 a 37.37 ± 10.3 a
CRIOLLOS
1 Gentry 22051 7.67 ± 0.2 40.62 ± 0.1 2.37 ± 0.2 50.66 ± 0.3 2 Flor de Mayo Pénjamo 7.05 ± 0.8 43.00 ± 0.8 1.39 ± 0.5 51.44 ± 0.5 3
Blanco Bolita 12.70 ± 2.0 23.88 ± 4.8 3.10 ± 0.4 39.68 ± 7.3 4 Flor de Mayo Arrillonado 5.87 ± 0.1 36.05 ± 0.2 2.33 ± 0.2 44.25 ± 0.1 5 Negro Largo 9.96 ± 0.2 25.71 ± 0.2 3.83 ± 0.1 39.50 ± 1.5 6 Rosa de Castilla. Romita 7.64 ± 1.8 29.13 ± 0.6 1.31 ± 0.1 38.08 ± 1.4 MEDIA 8.48 ± 2.45 ab 33. 06 ± 8.0 a 2.38 ± 0.97 a 43.93 ± 5.9 a
MEJORADOS
1 Bayomex 7.18 ± 1.4 33.63 ± 0.6 3.25 ± 0.6 44.06 ± 1.4 2 Flor de Junio Marcela 4.14 ± 1.2 28.69 ± 2.5 0.98 ± 0.2 33.81 ± 3.8 3 Negro Durango 13.52 ± 1.5 36.97 ± 0.1 2.89 ± 0.3 53.38 ± 1.3 4 Negro Jamapa 6.97 ± 0.3 25.44 ± 2.5 1.69 ± 0.2 34.10 ± 2.6 5 Pinto bayocora 8.80 ± 0.1 31.49 ± 1.7 1.68 ± 0.1 41.98 ± 1.8
6 Rosa de Castilla Corregidora 9.30 ± 0.1 18.17 ± 0.9 12.42 ± 0.4 39.89 ± 1.5
7 Flor de Mayo 94050 13.14 ± 3.5 11.70 ± 2.1 10.69 ± 0.8 35.53 ± 4.9
MEDIA 9.0 ± 3.38 a 26.58 ± 8.94 a 4.8 ± 4.7 a 40.39 ± 7.0 a
a Letras diferentes junto a los valores medios corresponden a diferencias estadísticamente
significativas (p=0.05).
Resultados y discusión
155
Figura 14. Contenido total de oligosacáridos (rafinosa, estaquiosa y verbascosa) en
semilla de frijol silvestre , enmalezado, criollo y mejorado. Rafinosa es representada por
barras sólidas, al extremo izquierdo de la gráfica, estaquiosa en barras rayadas en la parte
intermedia de la gráfica y verbascosa al exterior derecho de la gráfica en barras color rosa.
Los números identifican el nombre de la accesión (Ver Cuadro 4 y 5).
La suma del contenido de las tres barras representa los oligosacáridos totales, expresados
en mg/g de harina. Las colectas de frijol silvestre y enmalezado están indicadas con
diferente color, con respecto a su origen, mientras que las colectas criollas y mejoradas se
distinguen como grupo con el mismo color entre sus integrantes.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
381114152627303536424348505657586049141517214101317182023
60
DurangoJaliscoMichoacánMorelosNayaritOaxacaCriollosMejorados
Verbascosamg/g
60
DurangoJaliscoMichoacánMorelosNayaritOaxacaCriollosMejorados
Verbascosamg/g
DurangoJaliscoMichoacánMorelosNayaritOaxacaCriollosMejorados
Verbascosamg/g
Raf
ino
saE
staq
uios
a
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
381114152627303536424348505657586049141517214101317182023
60
DurangoJaliscoMichoacánMorelosNayaritOaxacaCriollosMejorados
Verbascosamg/g
60
DurangoJaliscoMichoacánMorelosNayaritOaxacaCriollosMejorados
Verbascosamg/g
DurangoJaliscoMichoacánMorelosNayaritOaxacaCriollosMejorados
Verbascosamg/g
Raf
ino
saE
staq
uios
a
Resultados y discusión
156
Los diferentes grupos de frijol: silvestre, enmalezado, criollo y mejorado presentaron
variación en el contenidos de oligosacáridos totales. Hubo accesiones específicas que
presentaron altos contenidos y que pueden ser candidatos para utilizar en programas de
mejoramiento enfocados a aumentar el contenido de oligosacáridos en frijol. Esta estrategia
debe ser cuidadosamente cuestionada, debido a que la presencia de oligosacáridos en frijol es
la principal causa de flatulencia y por tanto un factor que limita el consumo del mismo. Sin
embargo, deben de considerarse los enormes beneficios a la salud, que se han asociado al
consumo de oligosacáridos, los cuales por mucho compensan las pequeñas molestias que éste
alimento pudiera causar durante su digestión.
5. Conclusiones de la caracterización nutracéutica
Considerando al frijol como una alternativa para el consumo de polifenoles, se
identificaron accesiones con contenidos elevados de estos compuestos que pueden ser
consideradas para incrementar esta característica en los cultivares mejorados. La accesión
Durango G-11025B fue una de las más completas, con altos valores de fenoles totales, taninos
condensados y flavonoides. Las accesiones de semillas negras tales como Jalisco G-12915A,
Guerrero G-12879A, Michoacán G-12888 y Jalisco G-12865 mostraron ser buenas fuentes de
antocianinas. La colecta Michoacán G-12895 presentó buenos niveles de fenoles totales y
taninos condensados y DgoChInd destacó por su contenido de ácidos fenólicos, ambas de
color café claro podrían ser utilizadas para mejorar cultivares del tipo Bayo, ampliamente
consumidas en el área Norte-centro de México. Las accesiones amarillo-crema, mostraron los
más altos niveles de taninos condensados y se podrían usar en el mejoramiento de los
cultivares tipo Azufrado y Peruano consumidos en el Noreste de México. Finalmente, las
Resultados y discusión
157
accesiones con semilla de color gris moteado fueron las más interesantes porque su perfil de
polifenoles fue más completo , por ejemplo, Michoacán G-12896B (flavonoides y taninos),
Morelos G-10010 (ácidos fenólicos), Oax NPort y Durango G-10022 (taninos). En general, en
esta investigación se está presentando información básica y valiosa acerca del perfil de
polifenoles en frijol silvestre y enmalezado de México, la cual se puede usar para establecer
las mejores estrategias de mejoramiento y con el fin de incrementar las propiedades
antioxidantes en el frijol cultivado.
El contenido de fibra dietaria en los materiales silvestres fue significativamente mayor
que en los cultivados (criollos y mejorados). La porción insoluble es la responsable del
incremento neto de la fibra dietaria total, ya que los niveles de fibra soluble no son mucho más
elevados en los islvestres que en los cultivados. Considerando que el frijol es un alimento
relativamente de bajo insumo calórico y que adicionalmente contiene importantes cantidades
de fibra, la ingesta diaria puede prevenir una serie de enfermedades como la obesidad,
enfermedades cardiovasculares, diabetes, cáncer de colon, además de mejorar la absorción de
nutrientes.
El contenido de oligosacáridos en el frijol silvestre y enmalezado fue menor que en el
frijol cultivado, siendo mayor en el mejorado que en el criollo, sin embargo, la diferencia no
fue significativa, entre éstos. De los materiales analizados destacan por el más alto contenido
de oligosacáridos: Flor de Mayo Pénjamo, Gentry 22051 y Flor de Mayo Arriñonado
(criollos), Negro Durango (mejorado) y Nayarit JSG y LOS 38, Dgo Paura, Dgo G-11025B,
Mor G-10012, Mich G-12895 (silvestres y enmalezados).
Una vez identificados los materiales con los mayores contenidos de oligosacáridos y
considerando el beneficio que brindan a la salud, se pueden emplear en programas de
mejoramiento enfocados a incrementar el nivel de oligosacáridos en el frijol de mayor
Resultados y discusión
158
consumo en nuestro país, y consumirlo como tal, o bien, establecer metodologías para su
extracción a nivel industrial, de tal manera que pudieran ser comercializados como
suplementos alimenticios.
El cuadro 19 muestra las accesiones silvestres y enmalezadas que resultaron más
interesantes por sus altos contenidos nutricionales y nutracéuticos.
Resultados y discusión
159
Cuadro 19 . Accesiones de frijol silvestre y enmalezado con los más altos niveles de
compuestos nutricionales y nutracéuticos.
Colecta Proteína Fe Zn Ca Taninos Acidos
fenólicos Flavonoides Antocianinas Fibra
dietaria Oligosacáridos
Dgo G-10022 * * Dgo G-11024 * * * Dgo G-11025B * * * * Dgo G-11034 * * * Dgo Paura * * Dgo Salt2 * DgoAgBla * * DgoChInd * Gro G-1002A * Gro G-12878 * * * Gro G-12881A * * Jal G-12865 * * Jal G-12879A * Jal G-12915A * Jal G-12955 * * Jal G-12966 * * * Jal G-13026 * Mich G-12889 * Mich G-12895 * * Mich G-12896B * * * Mich JSG y LOS 80 * * * MichG-12888 * Mor G-10010 * Mor G-10010 * * Mor G-10012 * Mor G-10016 * Mor G-12877B * * Mor UNAM * * Nay JSG y LOS 38 * * * Oax G-12875 * Oax N Port * * * Oax San Miguel * * * Oax Tilapa * * * * OaxSanAntonio * * * OaxTeita, * * Sin G-12870A * * *
Resultados y discusión
160
C. Diversidad, estructura y relaciones genéticas del frijol silvestre, enmalezado y
cultivado de México.
1. Patrón de AFLPs de frijol silvestre, enmalezado y cultivado
La combinación de primers E-AGA_700:M-CAT y E-ACG_800:M-CAT arrojaron un
total de 113 loci. Mientras que de las combinaciones E-AGA_700:M-CTC y E-ACG_800:M-
CTC resultaron 107 loci (Figura 15). El 100% de los loci fueron polimórficos para las
accesiones silvestres y enmalezadas y sólo el 65% para los materiales cultivados. El patrón de
bandeo obtenido fue bueno, considerando otro trabajo con AFLPs con frijol mesoamericano y
andino donde se obtuvieron 213 marcadores, utilizando seis combinaciones de primers y un
90% de bandas polimórficas (Papa y Gepts, 2003).
2. Determinación del número mínimo de individuos que representan la diversidad
de la colecta
En el Cuadro 20 se muestran los datos de diversidad genética (H) de 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4 y
3 individuos de 14 colectas de diferente origen geográfico. Se observa que el valor de la
diversidad genética fue muy similar hasta con cinco individuos. Con base en estos resultados y
debido al gran número de accesiones de frijol silvestre y enmalezado analizado, se determinó
que cinco individuos representaban la diversidad del frijol común silvestre y enmalezado de
México. Considerando esto, el análisis final de la diversidad y estructura genética del material
estudiado fue realizado usando una muestra de cinco individuos (n=5).
Resultados y discusión
161
Figura 15. Patrón de AFLPs no radiactivos obtenido con la combinación Eco-
ACG_800:M_CTC (imagen a ?=800 nm) en accesiones de frijol silvestre y enmalezado.
650
565
600
750
530
500
460
400364
300
255
204
145
100
50
bp
650
565
600
750
530
500
460
400364
300
255
204
145
100
50
bp
Resultados y discusión
162
Cuadro 20. Comparación de la diversidad genética (H) de diferente número de individuos de
14 accesiones de frijol silvestre a.
n 10 9 8 7 6 5 4 3 Chiapas H 0.1089 ± 0.1801 0.1100 ± 0.1826 0.1069 ± 0.1845 0.1110 ± 0.1900 0.1160 ± 0.1958 0.0982 ± 0.1855 0.0928 ± 0.1863 0.0927 ± 0.1869 a a a a a a a a
Chihuahua H 0.1124 ± 0.1843 0.1107 ± 0.1826 0.1117 ± 0.1814 0.1128 ± 0.1808 0.1085 ± 0.1770 0.1072 ± 0.1724 0.1045 ± 0.1701 0.1092 ± 0.1779 a a a a a a a a
Durango H 0.1028 ± 0.1849 0.1056 ± 0.1892 0.1034 ± 0.1890 0.1006 ± 0.1932 0.1001 ± 0.1932 0.1016 ± 0.1957 0.0896 ± 0.1863 0.0727 ± 0.1702 a a a a a a a a Guerrero H 0.2956 ± 0.1994 0.2980 ± 0.2022 0.3039 ± 0.2026 0.2846 ± 0.2099 0.2869 ± 0.2103 0.2877 ± 0.2096 0.2777 ± 0.2136 0.1696 ± 0.2108 a a a a a a a b Guanajuato H 0.1422 ± 0.2097 0.1194 ± 0.1938 0.1232 ± 0.1985 0.1227 ± 0.2007 0.1257 ± 0.2063 0.1252 ± 0.2084 0.1259 ± 0.2078 0.1172 ± 0.1970 a b b b b b b b
Jalisco 1 H 0.1288 ± 0.1909 0.1230 ± 0.1911 0.1206 ± 0.1920 0.1205 ± 0.1960 0.1174 ± 0.1960 0.1119 ± 0.1970 0.1022 ± 0.1908 0.1033 ± 0.1899 a a a a a a a a Jalisco 2 H 0.1416 ± 0.1914 0.1428 ± 0.1922 0.1462 ± 0.1953 0.1494 ± 0.1973 0.1570 ± 0.2024 0.1664 ± 0.2083 0.1708 ± 0.2106 0.1766 ± 0.2119 a a a a a a a a
Michoacán H 0.1748 ± 0.2064 0.1725 ± 0.2084 0.1646 ± 0.2069 0.1371 ± 0.1944 0.1348 ± 0.1990 0.1405 ± 0.2021 0.1421 ± 0.2025 0.1437 ± 0.1996 a a a a a a a a Morelos H 0.1633 ± 0.2025 0.1623 ± 0.1979 0.1571 ± 0.1960 0.1567 ± 0.1984 0.1525 ± 0.1953 0.1343 ± 0.1987 0.1284 ± 0.1965 0.1159 ± 0.1883 a a a a a a a a
Nayarit H 0.1413 ± 0.2091 0.1345 ± 0.1981 0.1349 ± 0.1979 0.1312 ± 0.1950 0.1332 ± 0.1970 0.1352 ± 0.1988 0.1358 ± 0.1993 0.1175 ± 0.1907 a a a a a a a a Oaxaca H 0.1189 ± 0.1883 0.1213 ± 0.1920 0.1250 ± 0.1957 0.1233 ± 0.1977 0.1215 ± 0.1966 0.1190 ± 0.1935 0.1166 ± 0.1913 0.1159 ± 0.1883 a a a a a a a
Puebla H 0.1154 ± 0.1876 0.1132 ± 0.1843 0.1086 ± 0.1792 0.0907 ± 0.1628 0.0801 ± 0.1522 0.0593 ± 0.1257 0.0579 ± 0.1277 0.0624 ± 0.1350 a a a ab ab c c c
Sinaloa H 0.3321 ± 0.1860 0.3283 ± 0.1890 0.3358 ± 0.1916 0.3408 ± 0.1956 0.3403 ± 0.1941 0.3386 ± 0.1980 0.2345 ± 0.2154 0.1849 ± 0.2048 a a a a a a b b
Puebla 2 H 0.1536 ± 0.2037 0.1528 ± 0.2041 0.1497 ± 0.2060 0.1523 ± 0.2072 0.1488 ± 0.2046 0.1431 ± 0.2052 0.0854 ± 0.1719 0.0843 ± 0.1727 a a a a a a b b
a n representa el número de individuos analizado. (H) Indice de diversidad genética de
Nei (1973). Letras diferentes representan diferencias estadísticas significativas (p >
0.05).
Resultados y discusión
163
3. Diversidad Genética del Frijol
La diversidad genética observada en las accesiones silvestres y enmalezadas a nive l del
país fue alta (H = 0.419, I = 0.606 y el 100% de loci polimórficos ), mayor que lo reportado en
trabajos previos con frijol silvestre (Papa y Gepts, 2003; Zizumbo-Villarreal et al., 2005;
Payró de la Cruz et al., 2005). Estas diferencias se pueden deber a que en este análisis se
consideró un mayor número de colectas provenientes de diferentes regiones de la República
Mexicana.
A nivel de provincias fisiográficas se observó casi 100% de polimorfismo en el material
silvestre y enmalezado, a excepción del grupo de la Llanura Costera del Pacífico (~80%). Los
cultivados presentaron un porcentaje menor de polimorfismo (~65%). La diversidad genética
fue mayor para las accesiones del Eje Neovolcánico (H = 0.418, I = 0.604) y de la Sierra
Madre del Sur (H = 0.403, I = 0.584), menor para la Sierra Madre Occidental (H = 0.343,
I=0.513), Sierra de Chiapas y Guatemala (H = 0.337, I = 0.506) y la Llanura Costera del
Pacífico (H = 0.317, I = 0.463), mientras que la más baja fue para los cultivados (H = 0.184, I
= 0.286) (Cuadro 21). Los resultados muestran que la mayor diversidad se encuentra en la
Región del Eje Neovolcánico y la Sierra Madre del Sur . La muestra del Eje Neovolcánico está
integrada por accesiones originarias de Guanajuato, Jalisco, Michoacán, Morelos y Estado de
México, estados que forman la región central de México. Papa y Gepts (2003) mencionan
también una mayor diversidad genética del frijol silvestre en esta zona. Esta región colinda
con el inicio de Aridoamérica y puede estar compartiendo características fisiográficas y
climáticas intermedias entre Mesoamérica y Aridoamérica, lo que puede favorecer la
propagación y el mantenimiento de las especies silvestres a través del tiempo, perdurando así
la variabilidad genética. Otro aspecto importante es que parte de Jalisco, Guanajuato y
Michoacán se considera la zona de domesticación del frijol en Mesoamérica y actualmente se
Resultados y discusión
164
encuentran poblaciones silvestres contemporáneas; lo que puede estar manteniendo la amplia
diversidad genética que se observa (Gepts y Debouck, 1991). Por otro lado, la Sierra Madre
del Sur no es una región altamente agrícola, lo cual ha favorecido que no haya deforestación o
desplazamiento y destrucción de las zonas donde se encuentra el frijol silvestre, así como
tampoco flujo génico de poblaciones cultivadas a silvestres que pudieran erosionar la
diversidad genética de éstas últimas. Además, estas dos regiones fueron las más representadas
por un mayor número de accesiones, lo que promovió que se encontrara la mayor diversidad.
A nivel de grupos biológicos, el frijol silvestre presentó la mayor diversidad genética,
seguido por el enmalezado y la más baja para el cultivado, (Cuadro 21). Esta diferencia podría
ser consecuencia del efecto fundador asociado con la domesticación y los cuellos de botella
ocurridos durante la selección artificial hecha por el hombre (Gepts et al., 1986; Sonnante et
al., 1994; Papa y Gepts, 2003; Gepts, 2004).
Resultados y discusión
165
Cuadro 21. Estimadores de la diversidad (% loci polimórfico, H, I) y de la estructura
genética (Gst y Nm) del frijol a diferentes niveles jerárquicos.
Nive l jerárquico % Loci polimórfico H I Gst Nm
País México 100 0.419 ± 0.091 0.606 ± 0.105 0.781 21.14
Provincia fisiográficas Sierra Madre Occidental 97.35 0.343 ± 0.140 b 0.513 ± 0.176 b 0.783 a 0.139
Sierra de Chiapas y Guatemala
97.35 0.337 ± 0.141 b 0.0506 ± 0.176 bc 0.798 a 0.127
Sierra Madre del Sur 99.12 0.403 ± 0.117 a 0.584 ± 0.140 a 0.782 a 0.140
Eje Neovolcánico 100 0.418 ± 0.094 a 0.604 ± 0.109 a 0.755 a 0.163 Llanura Costera del Pacífico 79.65 0.317 ± 0.185 b 0.463 ± 0.258 c 0.498 b 0.503
Grupo biológico Silvestre 100 0.422 ± 0.089 a 0.608 ± 0.103 a 0.781 a 0.140
Enmalezado 100 0.385 ± 0.114 b 0.566 ± 0.236 a 0.776 a 0.145
Cultivado 64.60 0.184 ± 0.183 c 0.286 ± 0.260 b 0.494 b 0.513
a (H) Indice de diversidad genética de Nei (1973), (I) índice de Shannon, (Gst)
diferenciación genética, (Nm) flujo genético. Letras diferentes representan las diferencias
estadísticamente significativas (p=0.05).
Los índices de diversidad genética a nivel de colectas individuales están sumarizados en
el Cuadro 22. El porcentaje de loci polimórfico entre las colectas silvestres y enmalezadas
osciló entre 0 (Michoacán 1950) y 57.52% (Morelos G-12877 y Puebla G-23429C); en el
frijol enmalezado entre 2.65 (Dgo G-11025B) y 45.13% (Gto G-12904 y Mor G-12874B), y
en los cultivados entre 14.16% y 45.13%, (en Negro 8025 y Negro Otomí, respectivamente).
Los valores de diversidad genética (H) de las accesiones de frijol silvestre oscilaron entre 0
(Michoacán 1950) y 0.233 (Guanajuato G-12893), mientras que en el frijol enmalezado fue
entre 0.10 y 0.186, valores similares a los del frijol cultivado (0.058 y 0.189 en Negro 8025 y
Negro Otomí, respectivamente). Las accesiones silvestres mostraron además alta variación en
Resultados y discusión
166
el Indice de Shannon (I), en un rango de 0 (Mich 1950) a 0.336 (Gto G-12893). En el frijol
enmalezado desde 0.015 (Dgo G-11025B) hasta 0.271 (Gto G-12904), similares al rango de
valores observados en el frijol cultivado, de 0.104 en Apaseo 95 a 0.272 en Negro Otomí. La
accesión de frijol silvestre que presentó 0% de polimorfismo y sin diversidad genética podría
ser resultado de que todas las semillas analizadas se hayan producido en la misma planta. Los
rangos de diversidad mostrados anteriormente sugieren que las accesiones silvestres son más
diversas que las enmalezadas y cultivadas, siendo éstas dos últimas muy similares. Esto puede
ser explicado porque las accesiones enmalezadas podrían originarse por la cruza natural entre
un frijol silvestre y un cultivado lo que podría estar provocando la erosión genética de las
poblaciones silvestres por el flujo génico asimétirico del domesticado hacia el silvestre, como
ha sido reportado para P. vulgaris por Papa y Gepts (2003) y para P. lunatus por Martínez
Castillo et al. (2006).
También se obtuvo el promedio del porcentaje de loci polimórfico, diversidad genética
(H) e índice de Shannon (I) entre las accesiones de los diferentes estados y se observó que
aquellas de Puebla fueron las más diversas (48.23 ± 13.14%; H = 0.18 ± 0.04; I = 0.27 ± 0.06),
seguidas por Guanajuato (35.72 ± 13.76%; H = 0.14 ± 0.06; I = 0.21 ± 0.08) y Morelos (30.90
± 11.40%; H = 0.11 ± 0.04; I = 0.17 ± 0.06) (Cuadro 22). Finalmente, las accesiones de
Chiapas, Durango, Jalisco, Michoacán y Oaxaca fueron las de menor polimorfismo y
diversidad. Cabe señalar que sólo se contó con dos colectas del estado de Puebla, por lo que
sería deseable obtener más colectas de esa área que muestra ser la más polimórfica y diversa.
Nuestros resultados de diversidad genética por estados fueron similares a lo reportado por
Papa y Gepts, (2003) para la zona de Chiapas (H = 0.08), aunque menor para la zona de
Durango-Chihuahua (H=0.22). También más bajos en comparación a la zona de Michoacán-
Guanajuato estudiada por Payró de la Cruz et al., (2005) (H = 0.18-0.20) y por Zizumbo-
Resultados y discusión
167
Villarreal, et al., (2005) (H = 0.24). Esta diferencia puede resultar del mayor número de
individuos analizados en los trabajos de esos autores.
Cuadro 22. Indices de diversidad genética por estado y accesión individual: % de loci
polimórfico, diversidad genética (H), índice de Shannon (I) por estados a.
Colecta % Loci polimórfico H I Colecta % Loci polimórfico H I
CHIAPAS 16.67±6.77 0.07±0.03 0.10±0.04 DURANGO Chiapas 11675 10.62 0.045 0.064 G – 11034 25.66 0.100 0.146 Chiapas 11676 13.27 0.057 0.082 G - CCamp 16.81 0.065 0.095 G - 19026C 14.16 0.049 0.074 G – ChInd 13.27 0.046 0.069 Chiapas 28 26.55 0.101 0.149 G - Salt2 41.59 0.169 0.247 Chiapas 30 21.24 0.093 0.133 G – Sbay1 17.7 0.058 0.088 Chiapas 32 21.24 0.088 0.127 G - SBay2 22.12 0.084 0.124 Chiapas 41 4.42 0.018 0.027 G – AgBla 18.58 0.079 0.113 Chiapas 42 24.78 0.100 0.145 G – LuMoy 10.62 0.039 0.058 Chiapas 44 15.93 0.063 0.092 G – 11029 30.09 0.110 0.164 Chiapas 45 13.27 0.058 0.083 GUERRERO 18.1±14.56 0.07±0.06 0.10±0.09 Chiapas 47 1.77 0.006 0.009 G – 1000 19.47 0.055 0.087 Chiapas 48 13.27 0.054 0.078 G – 10002A 45.13 0.184 0.266 Chiapas 49 21.24 0.087 0.126 Gro 11647 9.73 0.034 0.051 Chiapas 50 15.04 0.061 0.089 Gro 11661 0.88 0.002 0.003 Chiapas 51 24.78 0.106 0.153 Gro 11666 2.65 0.008 0.012 Chiapas 52 21.24 0.089 0.128 Gro 11671 24.78 0.100 0.145 Chiapas 6 20.35 0.078 0.115 Gro 11718 5.31 0.020 0.030 Chinkuetec 16.81 0.071 0.102 G – 11727 19.47 0.071 0.106 CHIHUAHUA G - 12878 10.62 0.034 0.051 G -22837 26.55 0.098 0.1454 G-12879A 40.71 0.175 0.251 DURANGO 19.57±11.74 0.07±0.05 0.11±0.07 G - 12881A 20.35 0.084 0.121 G – 10999 7.96 0.036 0.051 GUANAJUATO 35.72±13.76 0.14±0.06 0.21±0.08 G – 11024 45.13 0.181 0.264 Gto 11667 2.65 0.010 0.015 G – 11025A 7.96 0.031 0.045 G - 12892 25.66 0.101 0.148 G - 11025B 2.65 0.010 0.015 G - 12893 55.75 0.233 0.336 G – 11027 23.01 0.074 0.113 G - 12904 45.13 0.186 0.271 G – 11027A 30.97 0.110 0.164 G - 12905 37.17 0.112 0.172 G – 11028 7.08 0.028 0.041 G - 12906 38.05 0.151 0.221 G – 11030A 11.5 0.042 0.063 G - 12908 32.74 0.140 0.202 G – 11032 19.47 0.077 0.112 G – 12909 42.48 0.177 0.255
Resultados y discusión
168
Colecta % Loci polimórfico H I Colecta % Loci polimórfico H I
GUANAJUATO MICHOACAN
G - 12911 41.59 0.172 0.248 G - 12895 25.66 0.079 0.122 G - 12913 43.36 0.146 0.221 G - 12896 16.81 0.069 0.100 Gto Churi 28.32 0.129 0.183 G - 12899 11.5 0.038 0.057 JALISCO 23.70±12.07 0.09 ± 0.05 0.13 ± 0.07 G - 12902 23.01 0.091 0.133 G - 9995 15.04 0.048 0.075 G - 12903 23.01 0.079 0.119 G – 9998A 30.09 0.116 0.170 G - 12960 6.19 0.024 0.035 G - 12865 46.02 0.189 0.273 G - 12961 12.39 0.036 0.056 G -12934 8.85 0.031 0.046 G - 1950 0 0.000 0.000 Jal 12935 14.16 0.061 0.088 JSG y LOS 151 17.7 0.072 0.104 Jal 12939 10.62 0.032 0.049 JSG y LOS 327 44.25 0.148 0.225 Jal 12945 40.71 0.144 0.214 JSG y LOS 80 13.27 0.059 0.084 Jal 12952 17.7 0.072 0.104 Pátzcuaro 7.960 0.019 0.032 Jal 12955 16.81 0.060 0.089 Tzintzuntzan 23.89 0.089 0.131 Jal 12957 23.89 0.079 0.121 MORELOS 30.90±11.40 0.11±0.04 0.17±0.06 Jal 12966 37.17 0.155 0.223 G - 10010 48.67 0.189 0.277 Jal 12977 16.81 0.065 0.096 G - 10012 29.2 0.099 0.150 G – 13029 36.28 0.144 0.211 G - 10016 35.4 0.145 0.211 G - 13030 17.7 0.072 0.105 Mor 11691 30.97 0.121 0.177 MEXICO Mor 11701 30.97 0.114 0.169 11663 14.16 0.036 0.059 Mor 11704 32.74 0.120 0.179 MICHOACAN 20.96±11.33 0.08±0.04 0.12±0.06 Mor 11706 15.93 0.059 0.087 G - 10018A 28.32 0.101 0.150 Mor 11707 31.86 0.123 0.180 G - 10019 36.28 0.136 0.201 Mor 11708 19.47 0.066 0.099 G - 10019A 15.93 0.064 0.093 Mor 11709 34.51 0.126 0.187 G - 11050 33.63 0.140 0.202 Mor 11710 24.78 0.093 0.138 Mich 11652 12.39 0.040 0.062 Mor 11711 25.66 0.091 0.136 Mich 11730 21.24 0.089 0.128 Mor 11712 42.48 0.157 0.232 Mich 11733 17.7 0.067 0.099 Mor 11716 26.55 0.107 0.155 G - 12888 28.32 0.111 0.162 G - 12872A 13.27 0.050 0.075 G - 12889 41.59 0.171 0.248 G - 12874B 45.13 0.173 0.255
Colecta % Loci polimórfico H I Colecta % Loci polimórfico H I
MORELOS PUEBLA 48.23±13.14 0.18±0.04 0.27±0.06 G - 12877 57.52 0.209 0.311 G- 23429C 57.52 0.208 0.309 G - 12877B 33.63 0.142 0.203 Xochitlán 38.94 0.158 0.228 G - 13019A 38.05 0.116 0.180 SINALOA G - 13505 22.12 0.086 0.126 G-12870A 48.67 0.198 0.287 G - 443 15.04 0.043 0.068 ZACATECAS Mor Oaxtepec 15.93 0.057 0.085 G-12987 14.16 0.053 0.078 Mor UNAM 40.71 0.145 0.217 NAYARIT G – 10538 31.86 0.120 0.177 CULTIVADOS 24.83±12.08 0.10±0.05 0.14±0.08 OAXACA 24.41±14.21 0.09±0.06 0.13±0.08 Apaseo 95 18.58 0.070 0.104 Oax 11656 44.25 0.164 0.242 M 38 22.12 0.088 0.128 Oax 11660 8.85 0.040 0.056 Negro 8025 14.16 0.058 0.085 Oax 11695 21.24 0.092 0.132 Negro Otomí 45.13 0.189 0.272 Oax 11698 43.36 0.177 0.257 Negro Querétaro 21.24 0.077 0.114 Oax 11703 23.89 0.078 0.119 Oax 11729 30.97 0.088 0.139 Oax 11731 3.54 0.012 0.018 G - 12871 29.2 0.117 0.171 G - 12875 21.24 0.068 0.104 G - 12876 40.71 0.162 0.236 Oax Tilapa 9.73 0.041 0.059 OaxMaOax 13.27 0.043 0.066 OaxMontAlb 10.62 0.034 0.052 OaxPort 17.7 0.062 0.093 OaxSanAnt 51.33 0.192 0.283 OaxSanMiguel 14.16 0.051 0.076 OaxTeita 30.97 0.125 0.181
a Se representa el promedio de los índices de diversidad de las colectas provenientes de
los diferentes estados de la República Mexicana.
Resultados y discusión
169
4. Estructura genética del frijol
Los valores de Hs y Ht fueron positivos y diferentes de cero dentro de los niveles
analizados, indicando efectos de autogamia, que se reflejó en los altos valores de Gst
obtenidos a nivel de país (0.783), de las provincias fisiográficas (0.498 a 0.798) y grupos
biológicos (0.494 a 0.781) (Cuadro 21).
La diferenciación genética a nivel país fue alta (Gst = 0.781). Este resultado fue apoyado
por un AMOVA el cual mostró que el 73.52% de la variación total se encuentra entre colectas
(5.86% entre provincias y 67.66% entre colectas dentro de las provincias).Y sólo 26.48%
dentro de las colectas. Así mismo, los valores de diferenciación genética entre las provincias
fisiográficas de la Sierra Madre Occidental, Sierra de Chiapas y Guatemala, Eje Neovolcánico
y Sierra Madre del Sur fueron muy altos y estadísticamente iguales, en comparación con el
valor de diferenciación de las accesiones de la Llanura Costera del Pacífico.
A nivel de grupos biológicos se observó una mayor diferenciación genética al interior de
las accesiones silvestres y enmalezadas (Gst = 0.781 y 0.776, respectivamente) en
comparación con las cultivadas (Gst = 0.494), no habiendo diferencias significativas entre las
dos primeras. Estos resultados fueron apoyados por un AMOVA donde sólo se registró el
4.84% de variación total entre los tres grupos, mientras que entre las accesiones de cada grupo
la variación fue de 69.05% y dentro de las colectas del 26.12%. Estos datos sugieren que las
accesiones silvestres y enmalezadas analizadas se están comportando realmente como plantas
autógamas en su lugar de origen, a diferencia de las cultivadas que pueden estar siendo
sembradas con otros materiales criollos o mejorados en las diferentes áreas de cultivo y que
con esto el agricultor contribuye a que pueda haber un cierto porcentaje de cruzamiento, como
ha sido descrito en el papel del agricultor en los complejos silvestres-enmalezados-cultivados
(Zizumbo et al., 2005; Martínez Castillo et al., 2006).
Resultados y discusión
170
Esta alta diferenciación genética mostrada por los análisis con Gst y AMOVA fue
corroborada mediante un prueba exacta de diferenciación de las colectas basada en las
frecuencias haploides, se observó que todas las colectas analizadas fueron diferentes (datos no
mostrado). Estos resultados pueden ser explicados por los bajos niveles de flujo génico
obtenidos a nivel de provincias fisiográficas como de grupos biológicos (Cuadro 21). A su
vez, los bajos niveles de flujo génico pueden ser consecuencia del aislamiento geográfico, esto
es más claro a nivel de provincias fisiográficas; sin embargo, los lugares de colecta se
encuentran más bien separados por la altitud (Ver Cuadro 6 y Figura 5).
4. Relaciones genéticas
La Figura 16 presenta las relaciones genéticas entre las accesiones silvestres,
enmalezadas y cultivadas analizadas (ver Cuadro 23). El patrón de agrupamiento observado
está correlacionado con el origen geográfico. El análisis fenético muestra diferentes subgrupos
constituidos por colectas de Chiapas, Durango, Morelos, Michoacán, Jalisco, Guerrero,
Guanajuato, Oaxaca y los cultivados.
Resultados y discusión
171
Figura 16. Dendrograma (UPGMA) basado en la distancia genética de Nei (1972)de
124 accesiones de frijol silvestre, 17 enmalezado y de 5 cultivares de frijol común de
México. La numeración de las colectas corresponde a la descripción del Cuadro 23.
Distancia genética, Nei (1972)Distancia genética, Nei (1972)
Resultados y discusión
172
Cuadro 23. Accesiones silvestres, enmalezadas y cultivadas del dendrograma.
Número de colecta Nombre Tipo
Provincia fisiográfica
Número de colecta Nombre Tipo
Provincia fisiográfica
1 Chihuahua 22837 silvestre SMO 75 Jal 12977 silvestre EN2 Chiapas 11675 silvestre SChG 76 Jal 13029 silvestre EN3 Chiapas 11676 silvestre SChG 77 Jal 13030 silvestre EN4 Chiapas 19026C enmalezada SChG 78 Jal 13505 silvestre EN5 Chiapas 28 silvestre SChG 79 Jal 9995 silvestre EN6 Chiapas 30 silvestre SChG 80 Mich 10018A silvestre EN7 Chiapas 32 silvestre SChG 81 Mich 10019 silvestre SMS8 Chiapas 41 silvestre SChG 82 Mich 10019A silvestre SMS9 Chiapas 42 silvestre SChG 83 Mich 11050 silvestre EN10 Chiapas 44 silvestre SChG 84 Mich 11652 silvestre EN11 Chiapas 45 silvestre SChG 85 Mich 11733 silvestre EN12 Chiapas 47 silvestre SChG 86 Mich 12888 silvestre EN13 Chiapas 48 silvestre SChG 87 Mich 12889 silvestre EN14 Chiapas 49 silvestre SChG 88 Mich 12896 enmalezada EN15 Chiapas 50 silvestre SChG 89 Mich 12899 silvestre EN16 Chiapas 51 silvestre SChG 90 Mich 12902 silvestre EN17 Chiapas 52 silvestre SChG 91 Mich 12903 silvestre EN18 Chiapas 6 silvestre SChG 92 Mich 12960 enmalezada EN19 Chiapas Chinkuetec silvestre SChG 93 Mich 12961 silvestre EN20 Dgo 10999 enmalezada SMO 94 Mich 1950 silvestre EN21 Dgo 11024 silvestre SMO 95 Mich JSG y LOS 151 silvestre EN22 Dgo 11025A enmalezada SMO 96 Mich JSG y LOS 327 silvestre EN23 Dgo 11025B enmalezada SMO 97 Mich JSG y LOS 80 silvestre EN24 Dgo 11027 silvestre SMO 98 Mich Patzcuaro silvestre EN25 Dgo 11027A enmalezada SMO 99 Mich Tzintzuntzan silvestre EN26 Dgo 11028 silvestre SMO 100 Mor 10010 silvestre EN27 Dgo 11029 silvestre SMO 101 Mor 10012 silvestre EN28 Dgo 11030 silvestre SMO 102 Mor 10016 silvestre EN29 Dgo 11032 silvestre SMO 103 Mor 11691 silvestre EN30 Dgo 11034 silvestre SMO 104 Mor 11701 silvestre EN31 DgoCCamp silvestre SMO 105 Mor 11704 silvestre EN32 DgoChInd silvestre SMO 106 Mor 11709 silvestre EN33 Dgo Salt2 silvestre SMO 107 Mor 11707 silvestre EN34 Dgo Salt1 silvestre SMO 108 Mor 11708 silvestre EN35 DgoSBay silvestre SMO 109 Mor 11709 silvestre EN36 DgoSBay2 silvestre SMO 110 Mor 11710 silvestre EN37 DgoAgBla silvestre SMO 111 Mor 11711 silvestre EN38 DgoLuMoy silvestre SMO 112 Mor 11712 silvestre EN39 Gro 1000 silvestre SMS 113 Mor 11716 silvestre EN40 Gro 10002A silvestre SMS 114 Mor 12872 silvestre EN41 Gro 11661 silvestre SMS 115 Mor 12874B enmalezada EN42 Gro 11666 silvestre SMS 116 Mor 12877 silvestre EN43 Gro 11671 silvestre SMS 117 Mor 12877B enmalezada EN44 Gro 11727 silvestre SMS 118 Mor 13019A silvestre EN45 Gro 12878 silvestre SMS 119 Mor 443 silvestre EN46 Gro 12879A silvestre SMS 120 Mor Oaxtepec silvestre EN47 Gro 12881A silvestre SMS 121 Mor UNAM silvestre EN48 Gto 11647 silvestre EN 122 Nay 10538 silvestre LlCP49 Gto 11663 silvestre EN 123 Oax 11656 silvestre SMS50 Gto 11667 silvestre EN 124 Oax 11660 silvestre SMS51 Gto 11718 silvestre EN 125 Oax 11695 silvestre SMS52 Gto 12892 silvestre EN 126 Oax 11698 silvestre SMS53 Gto 12893 silvestre EN 127 Oax 11703 silvestre SMS54 Gto 12904 enmalezada EN 128 Oax 11729 silvestre SMS55 Gto 12905 enmalezada EN 129 Oax 11731 silvestre SMS56 Gto 12906 silvestre EN 130 Oax 12871 silvestre SMS57 Gto 12908 silvestre EN 131 Oax 12875 silvestre SMS58 Gto 12909 silvestre EN 132 Oax 12876 enmalezada SMS59 Gto 12911 silvestre EN 133 Oax Tilapa silvestre SMS60 Gto 12913 silvestre EN 134 OaxMaOax silvestre SMS61 Gto 12987 enmalezada EN 135 OaxMontAlb silvestre SMS62 Gto Churi silvestre EN 136 OaxPort silvestre SMS63 Jal 9998A silvestre EN 137 OaxSanAnt silvestre SMS64 Mich 11730 silvestre SMS 138 OaxSanMiguel silvestre SMS65 Jal 12865 silvestre EN 139 OaxTeita silvestre SMS66 Jal 12895 enmalezada EN 140 Puebla 23429 silvestre EN67 Jal 12934 silvestre EN 141 Xochitlán silvestre EN68 Jal 12935 enmalezada EN 142 Sin 12870A silvestre LlCP69 Jal 12939 enmalezada EN 143 Apaseo 95 cultivada70 Jal 12945 enmalezada EN 144 M 38 cultivada71 Jal 12952 silvestre EN 145 N. 8025 cultivada72 Jal 12955 silvestre EN 146 N. Otomí cultivada73 Jal 12957 silvestre EN 147 N. Querètaro cultivada74 Jal 12966 silvestre EN
Resultados y discusión
173
Las colectas de Durango, Guerrero y Guanajuato fueron las menos homogéneas, ya que
además de formar un grupo definido se encontraron distribuidas en otros subgrupos. Colectas
de Guanajuato y Guerrero aparecen formando parte de diferentes subgrupos siempre asociadas
entre sí, esto podría ser explicado si consideramos que existen ambientes similares en ambas
proivcias.
Las accesiones de Chiapas se distribuyeron en dos subgrupos unidos a una distancia
genética de 0.396, los cuales también compartieron relación genética con colectas de
Michoacán.
Las accesiones de Morelos también formaron dos subgrupos, el primero de ellos
genéticamente más cercano a las colectas de Guerrero y Guanajuato y el segundo como
subgrupo independiente hasta con 0.384 de distancia genética.
Las accesiones de Oaxaca se distribuyeron en dos subgrupos, uno de ellos bien definido
e independiente y el segundo se relaciona con colectas de Jalisco, Guerrero y Guanajuato.
Además presentaron hasta 0.467 de distancia genética.
Las diferentes accesiones enmalezadas se agruparon con las colectas silvestres de las
mismas regiones geográficas, lo cual parece ser consecuencia de su cercana relación genética,
ya que se ha observado que las colectas enmalezadas son producto de la cruza natural entre
silvestres y cultivadas, además del flujo genético asimétrico con introgresión de genes de
materiales cultivados hacia los silvestres, pero que sin embargo siguen mantienendo la mayor
parte del acervo silvestre (Papa y Gepts, 2003).
Los materiales cultivados formaron un subgrupo relacionado con dos accesiones de
Guanajuato, con una distancia genética de 0.249. Esta relación cercana podría esperase, debido
a que los materiales cultivados analizados provienen de materiales criollos de la región del
Bajío a excepción de Negro 8025, pudiendo conservar una relacion genética debido a su
Resultados y discusión
174
ancestría. Por otro lado, la distancia genética entre las variedades cultivadas en general fue
menor que en las accesiones silvestres y enmalezadas, esto sugiere que la domesticación y la
selección redujo la d iversidad.
Finalmente, no fue posible encontrar grupos que representaran a las diferentes provincias
fisiográficas. Cabe mencionar que en general los porcentajes de bootstrap fueron altos (‹50%),
aunque también se presentaron algunos muy bajos (10%).
5. Conclusiones de la diversidad, estructura y relaciones genéticas del frijol
silvestre, enmalezado y cultivado de México
La diversidad genética a nivel país fue alta y las accesiones analizadas presentaron el
100% de loci polimórficos, mientras que las cultivadas sólo el 65%.
A nivel de estados geográficos las accesiones de frijol silvestre y enmalezado de Puebla
presentaron los valores más altos de diversidad, seguidas por Guanajuato y Morelos; sin
embargo, un criterio más adecuado para conocer la biodiversidad del frijol silvestre y
enmalezado de acuerdo a su origen geográfico fue mediante su correspondencia con las
diferentes provincias fisiográficas, siendo el Eje Neovolcánico y la Sierra Madre del Sur las
más diversas.
A nivel de grupo biológico se comprobó que la diversidad genética del frijol silvestre fue
mayor en comparación con el enmalezado y este a su vez, mayor que el cultivado.
Al nivel de accesiones de frijol se observó una gran variación, desde la colecta
pobremente representada que no mostró diversidad (Mich 1950), hasta la de mayor valor (H =
0.233), colecta de Guanajuato G-12893.
La estructura genética del frijol a nivel país reflejó altos niveles de diferenciación entre
las accesiones. Entre provincias fisiográficas también se observó alta diferenciación, mientras
Resultados y discusión
175
que a nivel de grupos biológicos, el frijol silvestre y enmalezado presentaron mayor
diferenciación genética en comparación con el cultivado. La alta diferenciación encontrada fue
soportada por los bajos niveles de flujo génico derivados del aislamiento geográfico de las
poblaciones naturales de donde fueron tomadas las colectas.
Las accesiones silvestres y enmalezadas guardan una relación genética-geográfica,
diferenciándose subgrupos que corresponden a diferente origen geográfico.
Las variedades de frijol cultivado mostraron mayor relación genética con dos accesiones
de Guanajuato, lo que sugiere el parentesco con colectas silvestres del área tal y como fue
propuesto por Gepts et al. (1986).
No se observó un agrupamiento con base a las provincias fisiográficas.
Estos resultados reflejan la importancia del frijol silvestre como principal fuente de
diversidad genética, y en menor grado el enmalezado. Además, se determinó tentativamente
cuales son las áreas fisiogeográficas donde se encuentra la mayor y la menor diversidad
genética y que pueden ser tomadas en consideración para aumentar los sitios de colecta en
estas regiones y poder incrementar los bancos de germoplasma, en forma eficaz y dirigida.
También se determinó que la diversidad genética de estas accesiones no ha sido diluida por
efecto del flujo génico y que se encuentran bien diferenciadas. Finalmente, la diversidad de las
accesiones se puede representar con cinco individuos y se considera que éste número es
importante a cons iderar en las estrategias de conservación ex situ, debido al gran esfuerzo que
se requiere para el mantenimiento de los bancos de germoplasma.
Conclusiones generales
176
VII. CONCLUSIONES FINALES GENERALES
A. Caracterización nutricional y nutracéutica del frijol
Las accesiones de frijol silvestre y enmalezado mostraron mayor contenido de proteína,
minerales (calcio, hierro y zinc), polifenoles (taninos, ácido ferúlico, kaemferol y quercetina),
fibra dietaria (principalmente fibra insoluble) en comparación con frijol cultivado criollo y
mejorado. El contenido de oligosacáridos fue similar entre accesiones silvestres y
enmalezadas y cultivadas, y las accesiones criollas y las variedades mejoradas mostraron un
contenido muy similar de proteína y fibra dietaria.
No se observó ninguna correlación entre los contenidos de proteína, minerales,
polifenoles, fibra dietaria y oligosacáridos y el origen geográfico de las colectas analizadas.
Tampoco se encontró una relación entre el color de las semillas y el contenido de
polifenoles; sin embargo, las accesiones de semilla de color amarillo claro mostraron los más
altos niveles de taninos condensados, mientras que las semillas de color gris moteado con
negro mostraron los perfiles más completos de compuestos fenólicos.
B. Diversidad, estructura y relaciones genéticas de frijol silvestre, enmalezado y
cultivado de México
La diversidad genética de las accesiones relativamente uniformes se pudo representar
con cinco individuos y se considera que este número es importante a considerar en las
estrategias de conservación ex situ en bancos de germoplasma.
La diversidad genética a nivel país fue alta y las accesiones de frijol silvestre y
enmalezado analizadas presentaron el 100% de polimorfismo en los loci analizados, mientras
que las cultivadas sólo 65% de polimorfismo.
Conclusiones generales
177
A nivel de estados geográficos las accesiones de Puebla presentaron los más altos
valores de diversidad, seguidas por Guanajuato y Morelos.
El Eje Neovolcánico y la Sierra Madre del Sur fueron las provincias fisiográficas con
mayor índice de diversidad.
La diversidad genética del frijol silvestre fue mayor en comparación con el enmalezado y
éste a su vez mayor que el cultivado.
La estructura genética del frijol mostró que alrededor del 75% de la variación total se
encuentra entre las colectas y 25% dentro de las colectas.
Se observó alta diferenciación de las accesiones de frijol silvestre entre las provincias
fisiográficas, también entre los grupos biológicos y las colectas independientes, lo que sugiere
bajos niveles de flujo génico.
Se encontró una relación genético-geográfica entre las diferentes colectas silvestres y
enmalezadas al observar subgrupos de colectas de diferente origen.
Se sugiere la ancestría de las variedades cultivadas analizadas a partir de silvestres de la
zona del Bajío al relacionarse cercanamente con dos colectas silvestres de Guanajuato.
Las accesiones enmalezadas se asociaron estrechamente a las diferentes colectas
silvestres del mismo origen, esto sugiere que fueron originadas a partir de la introgresión de
cultivadas hacia silvestres.
Las colectas de Guerrero y Guanajuato se separaron en diferentes subgrupos; sin
embargo, mostraron una estrecha relación genética entre ellas.
No se encontró un agrupamiento entre las accesiones de diferentes provincias
fisiográficas.
Perspectivas
178
VIII. PERSPECTIVAS
A. Caracterización nutricional y nutracéutica del frijol
• Establecer las estrategias para el mejoramiento genético del frijol cultivado
utilizando las accesiones de frijol silvestre y enmalezado con más altos contenidos de
proteína, minerales, polifenoles y fibra dietaria.
• Desarrollar metodologías más accesibles, para caracterizar química y
molecularmente los componentes de interés para utilizarlas durante las diferentes etapas
de los programas de mejoramiento.
• Identificar QTL asociados a diferentes componentes estratégicos (proteína,
minerales, fibra dietaria, polifenoles, oligosacáridos, etc.), y establecer la selección
asistida por marcadores moleculares.
• Realizar ensayos de biodisponibilidad de minerales en el frijol cultivado de mayor
aceptación en el mercado, con el fin de evaluar los procesamientos comunes que se le
dan al frijol (remojo, tiempos de cocción, freído, congelado, enlatado, etc) y establecer
las mejores condiciones para el aprovechamiento óptimo de los minerales del frijol.
• Realizar ensayos de actividad antioxidante, antimutagénica y anticancerígena en
diferentes variedades comerciales de frijol. Evaluar diferentes procesamientos para su
consumo (remojo, cocción, freído, germinación, etc.) con el fin de establecer el mejor
para determinar la bioactividad real del frijol en la ingesta.
• Realizar bioensayos con ratas para evaluar el papel de la fibra dietaria del frijol en
la disminución del colesterol y tratar de extrapolar los resultados al humano, a fin de
establecer posibles dosificaciones para lograr tal objetivo.
Perspectivas
179
• Realizar bioensayos de actividad anticancerígena con extractos de oligosacáridos
obtenidos a partir de frijol cultivado en líneas celulares para evaluar su bioactividad y
tratar de establecer las dosis en las que se obtiene el efecto, y finalmente utilizar dichos
extractos como suplementos nutracéuticos.
B. Diversidad, estructura y relaciones genéticas de frijol silvestre, enmalezado y
cultivado de México
• Ampliar el muestreo de frijol silvestre hacia las zonas fisiográficas genéticamente
más pobres en diversidad a fin de adquirir mayores accesiones para llenar huecos.
• Estudiar la diversidad y estructura genética del frijol criollo de México.
• Utilizar a los materiales silvestres en programas de mejoramiento gené tico para
conferir mayor diversidad al frijol cultivado.
• Establecer y mantener eficientes sistemas de conservación ex situ evitando colectas
repetitivas y manteniendo viables un número considerable que represente a la accesión a
fin de hacer más eficiente el trabajo de mantenimiento; en este estudio se sugirieron
cinco para la estimación de la diversidad, pero los bancos de germoplasma sirven como
donadores de material genético, de ahí que se debe considerar un mayor número de
semillas para su mantenimiento.
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