Ciencia de los Pastos

Potencialidad de la harina de forraje de Stizolobium niveum y Stizolobium aterrimum como nutracéutico para la alimentación animal

Idania Scull Rodríguez^{1  *} 

Lourdes Savón Valdés¹ 

Iraida Spengler Salabarría² 

Magalys Herrera Villafranca¹ 

V. L. González Canavaciolo³ 

¹Dpto. Fisiología Digestiva y Bioquímica, Instituto de Ciencia Animal, Apartado Postal 24, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba

²Centro de Estudios de Productos Naturales, Facultad de Química, Universidad de la Habana, Cuidad de La Habana, Cuba

³Centro de Productos Naturales, Centro Nacional de Investigaciones Científicas, Cuidad de La Habana, Cuba

Resumen

Se utilizó un diseño completamente aleatorizado, con cinco repeticiones para evaluar el valor nutracéutico de la harina de forraje de Stizolobium niveum y Stizolobium aterrimum para su uso en la alimentación animal. El experimento se realizó en el mes septiembre, en un suelo pardo con carbonato, sin riego ni fertilización. Hubo diferencias (P<0.05) entre los materiales vegetales evaluados para los indicadores nutritivos y nutracéuticos estudiados. Los valores mayores de proteína bruta, proteína verdadera y fibra detergente neutro se obtuvieron para la harina de S. niveum (277.97; 255. 42; 625.51 g/kg MS). El contenido de los ácidos linoleico, linolénico, esteárico y palmítico en esta harina sugiere mayor calidad de la misma. La concentración de carotenoides totales, polifenoles totales, taninos totales y saponinas totales fue superior para el S. aterrimum (136.08 ug/g, 25.20, 15.93 g/kg MS, 10.09 mg/100g), mientras que los taninos condensados asociados a la fibra fueron inferiores (5.68 g/kg MS). La harina de forraje de S. niveum y S. aterrimum tiene alto valor nutricional y nutracéutico por lo que pudiera favorecer el control de la salud en los animales, así como mejorar su productividad y bienestar. Se propone continuar investigaciones in vivo que incluyan las harinas en diferentes formulaciones de las dietas.

Palabras clave: nutritivo; mucuna; polifenoles; ácidos grasos; taninos; carotenoides

El Stizolobium spp. (nombre común mucuna) es una leguminosa oriunda de la India, China y Malasia, lugares donde tiene gran aceptación como alimento animal y humano no sólo por su bajo costo de producción y adaptabilidad a diferentes tipos de climas, sino por sus excelentes propiedades nutritivas (^{Chandra et al. 2016}). Es una especie multipropósito, conocida y utilizada como cultivo de cobertura en todo el mundo (^{Castillo y Caamal 2011}), se emplea como suplemento alimenticio para los animales (^{Caro y Dihigo 2012}) y en la medicina tradicional por sus propiedades hipoglicémicas, antiinflamatorias y afrodisiacas (^{Tavares et al. 2015}).

Las semillas de mucuna se consumen en algunas regiones de África, como alimento alternativo para satisfacer la creciente demanda de proteína de sus habitantes y mejorar su nutrición debido a su alto contenido de proteína y otros nutrientes esenciales para el organismo (^{Tresina y Mohan 2013}). Los forrajes son menos utilizados con estos fines, sin embargo, también refieren formidables propiedades nutritivas ya que son una fuente rica en proteínas, minerales y fibras. Además, poseen gran variedad de compuestos secundarios como flavonoides, ácidos fenólicos, saponinas y alcaloides que pueden tener beneficios para la salud y el bienestar, más allá de lo que puede proporcionar la dieta básica, estos compuestos le confieren valor agregado a las harinas como alimento funcional. En este contexto aparece una nueva relación entre la nutrición y la salud que son los productos nutracéuticos. Los cuales se pueden definir como sustancias químicas o biológicas activas componentes de un alimento o parte del mismo que aporta un beneficio añadido para la salud incluyendo la prevención y tratamiento de enfermedades (^{Celis 2009}).

La presencia de componentes fitoquímicos unidos a otros ingredientes bioactivos de la planta tales como ácidos grasos, carotenos y fitoesteroles son los que pueden determinar sus propiedades nutracéuticas y su papel significativo en el control y prevención de enfermedades y en los indicadores productivos de los animales.

De ahí, que el objetivo de este trabajo fue evaluar y comparar el valor nutracéutico de la harina de forraje de Stizolobium niveum y Stizolobium aterrimum para su uso en la alimentación animal.

Materiales y Métodos

Área de la investigación. El estudio se llevó a cabo en el mes de septiembre, en un área de la finca Ayala, del Instituto de Ciencia Animal, ubicado en los 22°81ʼ de latitud norte y 82°01ʼ longitud oeste en San José de las Lajas en la provincia Mayabeque (^{Academia de Ciencias de Cuba 1989}). Se emplearon plantas de Stizolobium niveum y Stizolobium aterrimum que se sembraron en suelo de tipo pardo con carbonato (^{Hernández et al. 2015}), en una terreno de dos hectáreas. No se aplicó fertilización, ni riego.

Elaboración de las harinas. El corte de las plantas se efectuó a los 80 días de sembradas, se realizó de forma manual mediante el empleo de cuchillos, a 5 cm sobre el nivel del suelo cuando el 100 % de las plantas que se encontraban en el área estaban florecidas (^{Díaz et al. 2003}). La toma de las muestras se realizó mediante el corte total de la parcela y se eliminó 50 cm de efecto de borde. Se muestrearon de forma aleatoria cinco puntos por cada una de las variedades y se tomaron en cada punto diez plantas, lo que constituyó las muestras para el análisis. La planta entera (hojas y tallos) se cortó y troceó, posteriormente, se secó a temperatura ambiente, en un local ventilado hasta lograr aproximadamente un 20 % de MS. Las muestras (n=5) se molinaron a tamaño de partícula de 1 mm y se almacenaron en frascos ámbar hasta el momento del análisis.

Análisis bromatológico. La materia seca (MS), proteína bruta (PB) y la ceniza se determinaron según ^{AOAC (1995)}. La proteína verdadera se analizó según Bernstein (1983) citado por ^{Meir (1986}).

Composición mineral. Los macro y microelementos se analizaron por espectrofotometría de absorción atómica según los procedimientos del libro de datos (^{Atomic Absortion Data Book 1991}).

El análisis se realizó en un equipo Philips de la firma Pye Unican con número de serie PV 9100. La altura del quemador fue de 10mm. La composición de los gases fue aire - acetileno y el flujo fue de 4.5 mm/min. La determinación de fósforo se realizó según la metodología de ^{Amaral (1972}).

Fraccionamiento de la fibra. La fibra detergente neutro (FDN), fibra detergente ácido (FDA), lignina (Lig) y celulosa (Cel) se determinaron de acuerdo con el procedimiento descripto por ^{Van Soest et al. (1991}).

Determinación del perfil de ácidos grasos de cadena larga (AGCL). La extracción de los lípidos de la harina, se realizó mediante el empleo de un extractor Soxhlet. Se utilizó éter dietílico como solvente y el tiempo de extracción fue de 4 horas (^{AOAC 1995}).

La determinación del perfil de ácidos grasos se realizó en el Centro de Productos Naturales del Centro Nacional de Investigaciones Científicas (CENIC), La Habana, Cuba. Los aceites se analizaron como ésteres metílicos según el método 108.003 del ^{Institute for Nutraceutical Advancemen}.

Se empleó un cromatógrafo de gases Agilent 7890 A, con columna capilar: BPX-70 (30 m x 0.25 di), provisto con Detector de Ionización por Llama (FID). Temperatura inicial: 80 °C (2 min isotérmicos) a 10 °C/min hasta 180 °C, de 180 °C a 1 °C/min hasta 200 °C, 200 °C a 10 °C/min hasta temperatura final: 240 °C (60 min isotérmicos). Temperatura del detector igual a la temperatura del inyector (260 °C). Flujo: 0.8 mL/min, flujo de hidrógeno: 35 mL/min y flujo de aire: 350 mL/min. El perfil cromatográfico de cada muestra se comparó con los cromatogramas de los patrones correspondientes para realizar la identificación de los AGCL.

Determinación de compuestos fenólico. Para determinar la concentración de polifenoles totales (PT) y taninos totales (TT) se utilizó una disolución de referencia de ácido tánico (Sigma Aldrich) de concentración (0.5 g/ L). El análisis de PT y TT se realizó mediante el uso del reactivo de Folin-Ciocalteau, antes y después del tratamiento de los extractos con polivinilpolipirrolidona (^{Makkar 2003}).

Los taninos condensados totales (TCT) y unidos a la fibra (TCF) se expresaron en equivalentes de leucocianidina y de catequina respectivamente, según metodología de ^{Makkar (2003}) y los flavonoides se determinaron acorde con el procedimiento propuesto por Kostennikova (1983), modificado por ^{Méndez (1996}).

Carotenos totales. El procedimiento de extracción de los carotenos se realizó en un baño de María (60 °C) con agitación y se empleó una mezcla de tetrahidrofurano-metanol (1:1) v/v de acuerdo con la metodología de ^{Odriozola (2009}).

Saponinas totales. El contenido de saponinas totales se cuantificó midiendo en un espectrofotómetro el color desarrollado durante la hemólisis de la sangre por este tipo de compuesto. Se empleó la técnica descrita por ^{Guerra et al. (2001}).

Análisis estadístico. Se realizó análisis de varianza según un diseño completamente aleatorizado. Para el análisis de los resultados se utilizó el sistema estadístico Infostat (^{Di Rienzo et al. 2012}).

Resultados y Discusiones

Para evaluar los componentes nutracéuticos de la harina de forraje de Stizolobium niveum y Stizolobium aterrimum y su posible uso como alimento funcional se hace necesario considerar su composición nutricional (tabla 1).

Table 1 Nutritional composition of the forage meal of Stizolobium niveum and Stizolobium aterrimum (n=5) 

La concentración de proteína bruta (PB), proteína verdadera (PV) y ceniza (Cen) mostró diferencias entre las variedades de S. niveum y S. aterrimum. Se encontró mayor cantidad de Cen en el cultivar de S. niveum, este es un indicador de la proporción de compuestos inorgánicos presentes en la planta. En las harinas, de ambos materiales vegetales se hallaron valores por encima de los encontrados por ^{Ujowundu et al. (2010}) y ^{Ihedioha y Okoye (2011}), lo que puede deberse entre otros factores a las características del suelo en que se desarrollaron los cultivos, la variedad, manejo de los cultivares y a las condiciones climáticas.

La PB promedio fue superior para el S. niveum. Sin embargo, en los dos materiales la PB fue superior a 200 g/kg MS, por lo que se pueden considerar materiales ricos en proteínas, comparables con otras leguminosas tropicales de Cuba y México con potencial para su uso en sistemas de producción animal (^{Delgado et al. 2007} y ^{Cab et al. 2015}). El alto contenido de proteína está relacionado con la característica de las leguminosas de fijar nitrógeno atmosférico en sus nódulos radicales y, a través del metabolismo, almacenarlo en su componente forrajero (hojas, tallos tiernos y frutos) lo que permite calcular la proteína cruda con ayuda de un factor (generalmente 6.25), este contenido varía entre 10 a 35%.

Los valores de PB encontrados concuerdan con los que informaron ^{Delgado et al. (2007}) y ^{Chikagwa-Malunga et al. (2009}) al determinar la composición bromatológica de forraje de Mucuna pruriens. ^{Ujowundu et al. (2010}) e ^{Ifemeje (2016}) indicaron contenidos proteínicos superiores a los obtenidos en este estudio, mientras que los niveles de proteína informados (133.6 g/kg MS) por ^{Ihedioha y Okoye (2011}) se consideran menores y bajos para esta leguminosa. Estas diferencias pueden estar relacionadas con la variedad utilizada, estado fenológico de las plantas, las condiciones del cultivo y con variaciones en las condiciones medioambientales.

Como se puede observar en la tabla el componente mayoritario de las harinas es la fibra insoluble. La concentración de FDN, FDA y celulosa en los forrajes mostró diferencias entre las especies, siendo S. niveum la que presentó el mayor valor de FDN, superior a lo indicado por ^{Fluck et al. (2013}) para el follaje de tres variedades de esta planta. La FDN está constituida por tres polímeros estructurales fundamentalmente; celulosa, lignina y hemicelulosa, mientras que la FDA está compuesta por celulosa y lignina de ahí que la principal diferencia entre estas fracciones es la inclusión de la hemicelulosa en el cálculo de la FDN. Estos indicadores permiten determinar la cantidad de energía que contiene el alimento y su calidad. Los resultados obtenidos son similares a los encontrados por ^{Savón et al. (2004}), al evaluar un grupo de leguminosas y otras plantas arbóreas forrajeras. Estos autores refieren que el alto contenido de fibra en esta leguminosa puede deberse a los complejos formados entre los carbohidratos y los compuestos fenólicos. Estas asociaciones puede ser la causa de interferencias analítica en la medición de los componentes de la pared celular.

A pesar, que la fibra en los alimentos está relacionada con la fracción indigestible de la dieta, promueve efectos fisiológicos benéficos tales como laxación, atenuación del colesterol y glucosa de la sangre. Esta fibra también, pudiera estar asociada a los compuestos fitoquímicos u otros componentes presentes en el alimento como polifenoles, carotenoides y fitoesteroles, los que le pueden conceder capacidad antioxidante (^{Saura-Calixto y Jiménez-Escrig, 2001}).

Los minerales son otros de los compuestos de gran importancia nutraceútica puesto que intervienen en importantes funciones en el metabolismo enzimático y fortalecen el sistema inmunológico, lo que los convierte en nutrientes fundamentales para el organismo animal (^{Li et al. (2016}). Lo anterior reafirma, la necesidad de conocer su contenido cuando se pretende utilizar las harinas con este fin. A partir de los resultados de la composición mineral de la harina de forraje de Stizolobium niveum y Stizolobium aterrimum (tabla 2) se puede señalar que ambas especies presentan cantidades elevadas de minerales, característica típica de las leguminosas tropicales (^{Román et al. 2014}).

Table 2 Mineral composition of the forage meal of S. niveum and S. aterrimum (n=5) 

Se encontró que las concentraciones de calcio (Ca) y de los microelementos cobalto (Co) y manganeso (Mn) fueron mayores para la harina de S. aterrimum, lo que pudiera deberse a diferencias en la absorción de iones del suelo, por variaciones en el metabolismo celular y formas de crecimiento diferentes (^{Raven et al. 1992}). Sin embargo, los resultados demuestran que ambas especies pudieran realizar un aporte significativo de minerales a las dietas de los animales.

Resultados similares a los de este experimento hallaron ^{Chikagwa-Malunga et al. (2009}) cuando evaluaron plantas con 77 días de sembradas, mientras que los valores de los microelementos Fe, Zn y Cu resultaron inferiores a los que indicó ^{Ifemeje (2016}) en plantas cultivadas en Nigeria. Las diferencias pudieran estar relacionadas con el tipo de suelo, las variedades utilizadas y las condiciones climáticas en que se desarrollaron las plantas en cada experimento.

Entre los compuestos que pueden aportar beneficios añadidos a las dietas de los animales se encuentran los ácidos grasos, los que están relacionados con la disminución de colesterol y triglicéridos sanguíneo (^{Valenzuela y Sanhueza 2009}). En este trabajo se encontraron diferencias en la composición de AG entre las harinas de forrajes en estudio, excepto para el ácido cáprico y el tricosílico (tabla 3).

Table 3 Fatty acid profile in the forage meal of S. niveum and S. aterrimum species. 

El palmítico fue el AG más abundante en ambas especies, y alcanzó valores mayores para el S. niveum. Otros compuestos característicos en el perfil de AG de las harinas de forraje fueron el ácido linoleico, linolénico y el esteárico, los valores mayores de estos ácidos se obtuvieron para el caso de la harina de S. niveum. ^{Tavares et al. (2015}) al analizar flores de plantas de esta misma especie encontraron el ácido palmítico, linoleico y linolénico representativos en su composición de AG, resultados similares a los de este estudio.

^{Carrillo et al. (2012}) plantearon que el ácido linoleico es recomendable en dietas de gallinas ponedoras por su efecto en la calidad del huevo y su gran poder reductor del colesterol total, tanto en los huevos como en las carnes de aves. Este ácido también es reconocido por sus propiedades antioxidantes, inmunomoduladoras y antimutagénicas. Estos mismos autores señalaron que la relación entre la salud y la ingestión de grasa depende del tipo de AG predominante en la dieta, es decir de la calidad.

Numerosos efectos beneficiosos son atribuidos a estos compuestos, los ácidos grasos poliinsaturados se consideran de gran importancia en la prevención y tratamiento de varias enfermedades crónica como diabetes y el cáncer, mientras los AG de cadena media son los responsables del efecto antimicrobiano (^{Abuelfatah et al. 2016}).

Como se aprecia en la tabla 4 las concentraciones de polifenoles totales (PT), taninos totales (TT), taninos condensados (TC), flavonoides (Flav), carotenoides y saponinas fueron mayores para S. aterrimum, mientras que los valores de taninos condensados unidos a la fibra detergente neutro (TC-FDN) y la fibra detergente ácido (TC-FDA) fueron menores para esta especie.

Table 4 Content of phenolic compounds, carotenoids and saponins in the forage meal of S. niveum and S. aterrimum species 

Las diferencias en el total de compuestos fenólicos puede deberse a que la síntesis y acumulación de polifenoles durante el periodo de floración sea diferente en ambas especies (^{Chikagwa-Malunga et al. 2009}). Estos mismos autores evaluaron estos metabolitos secundarios en la Mucuna pruriens con diferentes estados vegetativo de la planta y encontraron valores de PT entre 5.85- 30.9 g/kg MS, niveles similares a los obtenidos en este estudio.

Los contrastes en el contenido de compuestos fenólicos, también puede estar relacionado con variaciones en el metabolismo de estos compuestos debido a diferencias genéticas entre las variedades. ^{Valares (2011}) argumentó la importancia de estos metabolitos en los procesos fisiológicos de la planta que le permite adaptarse al cambio ambiental conforme con sus caracteres hereditarios. En general, si una especie muestra variabilidad en la cantidad de estos compuestos implicaría una mejor respuesta frente a cambios ambientales, viéndose ésta favorecida.

Los resultados encontrados para los PT sugieren que las harinas tienen potencialidades antioxidantes y se recomienda realizar otros estudios para evaluar esta propiedad y promover su uso adecuado en la alimentación.

^{Ifemeye (2016)}, al evaluar la composición química de Mucuna pruriens halló valores para los TT y flavonoides de 32.5 y 28.6 mg/g respectivamente, sin embargo ^{Motta et al. (2013}) informaron en esta misma especie una concentración de flavonoides de 18.3 mg/g, mientras que en las especies evaluadas se encontraron valores inferiores. Estas divergencias en los resultados pudieran estar dadas por diferencias medioambientales. Las plantas varían cuantitativa y cualitativamente en sus síntesis de taninos como respuesta a las condiciones ambientales. Según ^{Santacoloma y Granados (2012}) la estación climática, la luminosidad y la humedad ambiental son los elementos de mayor incidencia en la síntesis de taninos. Estos autores al estudiar la concentración de taninos en la leguminosa Gliricidia sepium cultivada en varias zonas de Colombia encontraron mayor contenido de este metabolito en las zonas de alta temperatura.

La actividad de algunas enzimas como la fenilalanina amoniaco liasa (FAL) y polifenol oxidasa (PFO) presentes en las plantas también pueden estar relacionadas con el contenido de estos compuestos, ya sea por la inducción de la síntesis de polifenoles o por la oxidación hasta otros compuestos, sucesos que pueden ocurrir durante el proceso de desarrollo de la planta (^{Quiñones et al. 2012}). Estos autores, además, señalan la participación de la FAL en la formación de fenilpropanoide, intermediario involucrado en la producción de flavonoides y otros compuestos fenólicos e implicados con la respuestas de las planta ante situaciones de estrés.

Los TC asociados a la fibra representan parte de los polifenoles no extraíbles, puesto que permanecen en el residuo fibroso después de la extracción. Esta fracción de polifenoles habitualmente no se tienen en cuenta en los estudios nutricionales, sin embargo, puede tener importante actividad biológica y ser los responsables de parte de las propiedades benéficas que se le atribuyen a la fibra (^{Kumar y Pandey 2013} y ^{Saura-Calixto 2010}).

Los carotenoides totales presentaron diferencias en su contenido en la harina de forraje de las especies de Stizolobium en estudio, los valores superiores se encontraron en el S. aterrimum. La síntesis y la acumulación de carotenoides está determinada genéticamente, pero la composición y el contenido dependen del ambiente y las condiciones de cultivo. Los niveles hallados en este experimento resultaron inferiores a los de ^{Otitoju et al. (2014}) en hojas frescas y secas de Mucuna pruriens.

La presencia de estos compuestos en la dieta es de gran importancia debido a que los animales no lo pueden sintetizar y algunos de ellos tienen actividad provitamina A en el organismo animal. Por otra parte, los carotenoides se utilizan para mejorar la pigmentación de productos tales como los pollos, carnes y huevos. Estos compuestos son considerados beneficiosos ya que proporcionan mayor capacidad inmune en el organismo, por lo que pudiera disminuir la incidencia de enfermedades en los animales (^{Cothran et al. 2015}).

^{García y Medina (2006}), refirieron que el contenido de saponinas en plantas de uso forrajero se consideraba como altos cuando los valores fueran superiores a 3.5 %. Los niveles de este metabolito en las harinas en estudio fueron similares a los valores informados por estos autores en follajes de otras plantas que habitualmente consume el ganado. No obstante, los valores en las especies evaluadas fueron superiores a los resultados encontrados por ^{Ifemeje (2016}) al estudiar la composición fitoquímica en la Mucuna pruriens y hallar una concentración de 3.50 mg/100g de saponinas.

Las diferentes estructuras con que se presentan las saponinas en las plantas se relacionan con la diversidad de actividad biológica que se les atribuyen, lo que incrementa el uso de estos compuestos como nutracéuticos. ^{Ahumada et al. (2016}), señalaron actividad antifúngica y antioxidante, entre otras, de las saponinas de un extracto de quinua, utilizado para inhibir el crecimiento de Candida albicans (hongo de interés médico), por lo que estos compuestos pudieran ser utilizados en contra de enfermedades causadas por hongos y bacterias. La capacidad de disminuir el colesterol en el suero es una las características más significativas de las saponinas, sin embargo, algunos de estos compuestos nitrogenados pueden tener efectos tóxicos en la fisiología de animales monogástricos (^{Arabski et al. 2012}).

De acuerdo con los resultados alcanzados en este estudio, la harina de forraje de S. niveum mostró mayor contenido de proteína, fibra y ácidos grasos, mientras que en la de S. aterrimum se hallaron las mayores concentraciones de saponinas y carotenoides, con marcadas diferencias entre los polifenoles totales y los taninos totales, aspecto en el que se debe profundizar por la actividad biológica que pueden aportar estos compuestos a la harina. Los taninos condesados ligados a la fibra han de servir como antecedente para realizar investigaciones futuras que permitan corroborar sí la fibra se beneficia con los compuestos fenólicos.

La harina de forraje de estas especies tiene un alto valor nutracéutico al aportar a la dieta compuestos químicos importantes para la nutrición e ingredientes bioactivos que pueden contribuir en el control y disminución de enfermedades en los animales, así como mejorar su productividad y bienestar. Se propone continuar investigaciones in vivo que incluyan las harinas en diferentes formulaciones de las dietas.

Agradecimientos

Agradecemos a los técnicos del Laboratorio de Servicios Analíticos del Instituto de Ciencia Animal (LASAICA) Yusmely Ramos, Doremis Rosales, Ibett Orta y Claudia Guerra por la realización de los ensayos químicos de este trabajo.

REFERENCIAS

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Recibido: 08 de Mayo de 2017; Aprobado: 24 de Junio de 2018

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