CIENCIA ANIMAL

Metabolitos secundarios, indicadores de calidad y características organolépticas de la harina de tallos de Agave fourcroydes (Henequén)

Maidelys Iser¹ 

M. Valdivié² 

Liam Figueredo³ 

Ester Nuñez³ 

D. Más⁴ 

Y. Martínez^{5  *} 

¹Universidad de Granma, Carretera de Manzanillo, km 17½. Bayamo, Granma, Cuba.

²Instituto de Ciencia Animal, Apartado Postal 24, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.

³Centro Provincial de Higiene, Epidemiologia y Microbiología, Bayamo, Granma, Cuba, C.P 85100.

⁴Laboratorio de Nutrición Animal, Facultad de Ciencias Naturales, Universidad Autónoma de Querétaro, Querétaro 76230, México.

⁵Escuela Agrícola Panamericana Zamorano, Valle de Yeguare, San Antonio de Oriente 96, Honduras.

Resumen

Para determinar los metabolitos secundarios, indicadores de calidad y características organolépticas de la harina de tallos de Agave fourcroydes (Henequén) cultivado en Cuba, se recolectaron cinco tallos de henequén, de aproximadamente nueve años. La harina se almacenó durante seis meses. Se realizaron por triplicado los análisis siguientes: tamizaje fitoquímico, pH, índice de refracción, densidad, acidez, sólidos solubles en agua, aspecto, capacidad de disolución, grado de pulverización, color, olor, sabor y capacidad homogénea. En el extracto etéreo, predominaron las coumarinas y en el etanólico, los flavonoides y antocianidinas. En el extracto acuoso, los alcaloides, saponinas, flavonoides, mucílagos y carbohidratos reductores tuvieron poca presencia. Este material vegetal tiene un pH ligeramente ácido (5.18), 1.33 de índice de refracción, 0.31 g/mL de densidad aparente, 0.76 % de acidez y 1.50 ⁰Brix de sólidos solubles en agua. Las características organolépticas de la harina de tallos de A. fourcroydes revelaron buen aspecto físico, capacidad de disolución parcial, buena pulverización, color beige claro, olor agradable, sabor ligeramente dulce y buena homogeneidad. Según los resultados obtenidos, la harina de tallos del Agave fourcroydes se podría probar como un producto nutracéutico en las dietas de los animales de granja.

Palabras clave: henequén; compuesto fitoquímico; característica fisicoquímica; nutracéutico

Introducción

La producción animal moderna se caracteriza por su gran intensidad productiva, lo que implica que los animales estén sometidos a diferentes situaciones de estrés, que provocan el desbalance en la microbiota intestinal, el desarrollo de microorganismos patógenos, la inmunosupresión, así como la ineficiente conversión de los alimentos, alta mortalidad y disminución de la respuesta zootécnica (^{Huang et al. 2018}). Por las razones anteriores, los antibióticos se han utilizado durante décadas como aditivos promotores del crecimiento animal. Sin embargo, su uso indiscriminado provoca efectos residuales en los alimentos, resistencia microbiana, daños en la biota gastrointestinal, entre otros (^{Eng et al. 2015}).

A partir del 2006, en la Unión Europea y en otros países del mundo, se prohibió el uso de antibióticos sub-terapéuticos (^{Ronquillo y Hernández 2017}). La comunidad científica y la industria del sector ganadero estudian e introducen nuevos aditivos seguros e inocuos para mejorar la productividad de los animales, como los productos nutracéuticos (^{Liu et al. 2016}). El Consejo Americano Veterinario de Nutracéutica señala que son productos que contienen, de forma integral, purificada o extraída, compuestos necesarios para un correcto desarrollo biológico (^{Telrandhe et al. 2012}).

Entre las fuentes con grandes potencialidades para la obtención de los aditivos nutracéuticos, se encuentran las plantas pertenecientes al género Agave. Su composición química varía según las condiciones edafoclimáticas, características de los suelos, entre otros factores (^{García et al. 2010}). Generalmente, se considera que estas plantas, por su alta concentración de fructanos y otras sustancias químicas, poseen propiedades medicinales y modelan la microflora intestinal y la inmunidad, lo que provoca efectos beneficiosos para la producción y salud del huésped (^{Adhikari y Kim 2017}). Su uso en la dieta, en pequeñas concentraciones, podría mejorar los indicadores biológicos y de salud en los animales (^{Iser et al. 2016a} y Valdovinos et al. 2019).

En la actualidad, los nutracéuticos son uno de los productos más estudiados desde el punto de vista físico-químico, sobre todo para cumplir con las legislaciones internacionales, ya que deben aportar estabilidad temporal, reproducibilidad, calidad, seguridad y eficacia (^{Sociedad Española de Nutracéutica 2015}). Resultados previos informaron sobre la composición química-física de la harina de tallos del Agave fourcroydes (HTAF) (^{Iser et al. 2016b}). Sin embargo, no se encontró información sobre los compuestos fitoquímicos y los indicadores de calidad y sensoriales de este producto natural. El objetivo de este trabajo fue determinar los metabolitos secundarios, indicadores de calidad y características organolépticas de la harina de tallos de Agave fourcroydes (Henequén) cultivado en Cuba.

Materiales y Métodos

Preparación de la muestra. Se recolectaron cinco tallos de henequén (A. fourcroydes Lem.) en las primeras horas de la mañana, según el método de las diagonales, en el campo de la empresa “Eladio Hernández León”, provincia de Matanzas, Cuba. La edad promedio de estas plantas era de nueve años, sin inflorescencia. Esta zona se caracteriza por un clima subtropical, suelo Lithosol (^{García-Curbelo et al. 2015}) y temperatura entre 23 y 28 o C (datos de la Estación Meteorológica “Indio Hatuey”).

Los tallos de A. fourcroydes tuvieron un peso promedio de 6.39 kg (± 0.32). Todos se despojaron de las partes externas de la corteza con un machete tradicional y se trocearon. Las muestras se extendieron en una bandeja de aluminio. Posteriormente, se lavaron tres veces con agua destilada para eliminar la mayor cantidad de impurezas.

El secado se efectuó primeramente de forma natural durante tres días, a temperatura ambiente. Luego, para obtener un secado homogéneo, se secaron de forma artificial con la ayuda de una estufa (WSU 400, Alemania), a temperatura de 60 ⁰C durante 72 h. Las muestras se molieron con tamiz de 1 mm de diámetro, en un molino de martillo (Culatte typs MFC), hasta obtener el producto final, que se almacenó durante seis meses a temperatura ambiente, en bolsas de plástico totalmente herméticas (^{Más et al. 2018}).

Tamizaje fitoquímico. El tamizaje fitoquímico se determinó según la metodología de ^{Payo (2001)}. Para lograr el mayor agotamiento de la muestra, se realizaron extracciones sucesivas con solventes de polaridad creciente. Se pesaron 10 g de muestra en una balanza analítica (BS 2202S Sartorios, China) y se adicionaron 50 mL de éter de petróleo. Transcurridas 48 h, se procedió a la filtración del extracto. Al remanente se le adicionaron 50 mL de etanol al 70 % para la obtención del extracto alcohólico y se procedió de igual forma. Se agregaron 50 mL de agua destilada y se realizó la extracción de forma análoga.

Se aplicó ultrasonido (Ultrasonic Cleaner SB-3200 DTD, China) a 40 °C, con frecuencia de 40 KHz durante dos horas, tiempo recomendado para una extracción óptima (^{Torres et al. 2014}). Se determinaron en cada extracto los metabolitos secundarios que, por su solubilidad, se podían extraer en estos solventes.

En el extracto etéreo se hicieron los ensayos Mayer (alcaloides), Baljet (coumarinas) y Sudan III (ácidos grasos). En el etanólico, se determinaron el Liebermann-Burchard (triterpenos o esteroides), espuma (saponinas), ninhidrina (aminoácidos libres), Mayer (alcaloides), Baljet (coumarinas), Fehling (carbohidratos reductores), cloruro férrico (fenoles y/o taninos), Borntrager (quinonas), Shinoda (flavonoides), resinas, antocianidinas, así como los principios amargos y astringentes.

En el extracto acuoso, se analizaron los ensayos Espuma (saponinas), Shinoda (flavonoides), Fehling (azúcares reductores), Cloruro férrico (fenoles y/o taninos), Mayer y Wagner (alcaloides), Borntrager (quinonas). También se desarrollaron los de mucílagos y principios amargos y astringentes. Como criterio de medida, se utilizó el sistema de cruces para especificar la cualificación de los metabolitos secundarios.

Indicadores de calidad. En el extracto acuoso, se determinó el pH en un pH-metro (HANNA 211, Portugal), según lo descrito en la ^{NC-86-01 (1981)}. El índice de refracción se calculó según WHO Pharm 92.559 (¹⁹⁹²) mediante un refractómetro a 20 ⁰C (ABBE WYA-2S, China). La densidad aparente se determinó en un densímetro a 20 ⁰C (TGL 0-12792, Alemania) (^{NC 119:2001}). Para precisar la acidez, se procedió según la ^{NC-71:2000 (2000)} y para los sólidos solubles (ABBE WYA-2S, China), de acuerdo con la ^{NC-2173:2001 (2001)}.

El tamizaje fitoquímico y las pruebas de calidad de HTAF se realizaron por triplicado en el Laboratorio de Productos Naturales, perteneciente al Centro de Estudio de Química Aplicada, Universidad de Granma, Granma, Cuba.

Características organolépticas. Además, en la HTAF se examinó el aspecto, capacidad de disolución, grado de pulverización, color, olor, sabor y capacidad homogénea, de acuerdo con la metodología de ^{Mendoza y Calvo (2010)}.

Las características organolépticas de la HTAF se determinaron por triplicado en el Laboratorio de Química Sanitaria de los Alimentos del Centro Provincial de Higiene, Epidemiología y Microbiología (CPHEM) de Granma, Cuba.

Análisis estadístico. Los datos de los indicadores de calidad de HTAF se procesaron mediante el módulo de estadística descriptiva. Se determinó la media, desviación estándar (DE) y coeficiente de variación (CV). Se usó el software estadístico SPSS, versión 17.0 (²⁰¹²).

Resultados y Discusión

El tamizaje fitoquímico de la HTAF cualificó gran variedad de metabolitos secundarios. El extracto etéreo mostró coumarinas (++) y ácidos grasos, no así alcaloides (tabla 1). En ambos extractos (acuoso y etanólico), no se encontraron principios amargos y astringentes. Sin embargo, se detectaron saponinas, azúcares reductores, alcaloides y flavonoides. Este último tuvo presencia abundante (++) en el extracto acuoso. También el extracto etanólico reveló antocianidinas (++), coumarinas, aminoácidos libres y fenoles y/o taninos, sin presencia de triterpenos o esteroides, quinonas y resinas. Además, en el extracto acuoso se identificaron mucilagos, sin fenoles ni taninos.

Los metabolitos secundarios son sustancias naturales no fibrosas, generadas como un mecanismo de defensa ante el ataque de mohos, bacterias, insectos y pájaros, o en algunos casos, productos del metabolismo de las plantas sometidas a condiciones de estrés (^{Zandalinas et al. 2017}). Estudios fitoquímicos con Agave spp. cualificaron diversos metabolitos secundarios benéficos en hojas, tallos y raíces. En el Agave americana y Agave barbadensis, se identificaron nuevas moléculas de flavonoides (^{Tinto et al. 2005}) y en el Agave tequilana se encontraron flavonoides y oxhidrilos fenólicos, sin presencia de saponinas (^{Flores y Borredon 2013}).

Tabla 1 Tamizaje fitoquímico de los extractos etéreo, etanólico y acuoso de la harina de tallos de Agave fourcroydes. 

Metabolitos	Extractos
	etéreo	etanólico	acuoso
Ácidos grasos	+
Alcaloides (Mayer)	-	+	+
Alcaloides (Wagner)			+
Coumarinas	++	+
Saponinas		+	+
Flavonoides		++	+
Antocianidinas		++
Triterpenos o esteroides		-
Mucílagos			+
Carbohidratos reductores		+	+
Quinonas		-
Resinas		-
Aminoácidos libres		+
Fenoles y/o taninos		+	-
Principios amargos y astringentes		-	-

(-) ausencia; (+) poca presencia; (++) presencia abundante; blanco no análisis

También se encontraron varios tipos de saponinas esteroidales en el Agave fourcroydes, Agave macroacantha y Agave sisalana (^{Hamissa et al. 2010}), mientras que en el Agave intermixa hubo alta presencia de compuestos polifenólicos (^{García et al. 1999}). En otros productos ricos en fructanos, como la raíz del yacón (Smallanthus sonchifolius), se descubrieron, principalmente, carbohidratos reductores y alcaloides (^{de Andrade et al. 2017}).

En la literatura científica de ciencia animal, los metabolitos secundarios se consideran factores antinutricionales porque ejercen efectos contrarios a lo que se considera una nutrición óptima de los animales, sobre todo por la disminución del metabolismo digestivo (^{Savón et al. 2007}). Sin embargo, se ha demostrado que estos metabolitos secundarios, en pequeñas concentraciones en las dietas, mejoran la digestibilidad de los nutrientes, la estabilidad inmunológica, así como la exclusión competitiva de microorganismos y la salud intestinal (^{Aroche et al. 2018}).

Los flavonoides (++) detectados por tamizaje fitoquímico en la HTAF (tabla 1) constituyen compuestos polifenólicos que, cuando se encuentran en pequeñas concentraciones en las dietas, resultan benéficos por su efecto antioxidante (atrapadora de los radicales libres RH*), antiinflamatorio, antiviral y antialérgico, además de incidir en la oxidación de las LDL y en la regulación del crecimiento celular (^{Wang et al. 2018}). Las antocianidinas, identificadas en el HTAF, son pigmentos hidrosolubles que se almacenan en las vacuolas de las células vegetales. Se encuentran en todos los órganos de la planta y poseen efectos positivos en estados inflamatorios (inmunidad innata), relacionados con su capacidad antioxidante y estimuladora del sistema inmune. La presencia de estos pigmentos incrementa la proliferación de linfocitos y la secreción de citocininas (interleucina II) por los linfocitos activados (^{Camacho et al. 2016}).

Además, otros metabolitos secundarios encontrados en HTAF, como las coumarinas y carbohidratos reductores, constituyen potentes anticoagulantes y bactericidas contra cepas de Staphylococcus aureus y Escherichia coli (^{Escalona et al. 2016}). Las saponinas detectadas, que son glicósidos, distribuidas ampliamente en las plantas, poseen efectos antimicrobiano e hipocolesterolémico (^{del Hierro et al. 2018}). No se encontró reacción para los principios amargos y astringentes, aunque estas propiedades se han relacionado con la estimulación de los jugos gástricos y biliares. Un exceso provoca disminución del consumo voluntario y disminuye el comportamiento productivo de los animales (^{Han et al. 2018}).

La presencia de taninos en la HTAF podría ser beneficiosa por sus efectos antidiarreicos y por su desempeño como promotores de crecimiento en animales de granja (^{Martínez et al. 2013}). Este metabolito polifenólico posee propiedades antiinflamatorias, vasoconstrictoras, antioxidantes, antibacterianas e hipocolesterolémicas (inhibe la absorción del colesterol y lo expulsa a través de las heces). Sin embargo, los taninos en exceso pueden limitar la absorción de algunos nutrientes, como hierro y proteínas, así como provocar procesos intestinales adversos (^{Pathak et al. 2016}). Estudios con la harina de Agave de tequilana y HTAF como aditivos nutracéuticos en las dietas de cerdos y aves, modificó positivamente la respuesta animal (^{Iser et al. 2016a}, ^{Iser et al. 2016c} y ^{Chávez et al. 2019}).

Los indicadores de calidad se determinan, principalmente, en los fitofármacos destinados a los humanos (^{Shukla et al. 2018}). Sin embargo, aunque no son comunes estos análisis en alimentos para animales, se considera importante su evaluación. Una de las directrices internacionales de los nutracéuticos es el control estricto de la calidad de estos productos (^{Sociedad Española de Nutracéutica 2015}), lo que certifica el elevado nivel de seguridad para su empleo como aditivo en la alimentación animal.

Como muestra la tabla 2, el pH promedio de HTAF fue de 5.18, aproximadamente. Esto demuestra cierta inclinación hacia compuestos ácidos, lo que obedece a la estrecha relación con la acidez. ^{Madrigal y Sangronis (2007)} encontraron resultados similares al evaluar la inulina y la oligofructosa (5 a 7), con valores ligeramente ácidos importantes para la estabilización y conservación del producto (^{Martínez et al. 2012}).

Tabla 2 Indicadores de calidad de la harina de tallos de Agave fourcroydes 

Indicadores	Media (n=3)	DE (±)	CV (%)
pH	5.18	0.020	0.386
Acidez (%)	0.76	0.010	1.315
Índice de refracción	1.33	0.006	0.451
Densidad aparente (g/mL)	0.31	0.005	1.612
Sólidos solubles en agua (^0Brix)	1.50	0.021	1.400

DE: desviación estándar; CV: coeficiente de variación

El índice de refracción y la densidad constituyen pruebas rápidas y simples para verificar el grado de pureza y el porcentaje de soluto disuelto en una determinada solución, como punto crítico de control (^{Shin et al. 2018}). El índice de refracción mostró valor promedio de 1.33, similar a otras plantas medicinales, como las hojas de Anacardium occidentale (1.34) y Morinda citrifolia (1.35). Este análisis en plantas medicinales se ha relacionado a la mayor presencia de compuestos fitoquímicos. Al respecto, ^{Torrenegra et al. (2015)} indicaron que un índice de refracción mayor de 1.00 en aceites esenciales de Minthostachys mollis está asociado a metabolitos secundarios como terpenos bencénicos, aromáticos y oxigenados. No se encontraron reportes que refieran este indicador de calidad en los Agave spp., por lo que este resultado se considera como primicia para el aditivo nutracéutico propuesto.

La baja densidad de HTAF está relacionada con la presentación del producto en forma de harina, con alto por ciento de materia seca (95.24%) (^{Iser et al. 2016b}). La densidad aparente mostró tenores similares a los informados por ^{Handreck et al. (2002)}, quienes recomiendan densidad hasta 0.6 g/mL. Sánchez et al. (2015) informaron resultados inferiores a este estudio, al evaluar diferentes sustratos agrícolas a partir de A. tequilana. Una respuesta similar se informa en otros sustratos orgánicos como la fibra de coco, cascarilla de arroz y bagazo de caña, con 0,077, 0.099 y 0.065 g/mL, respectivamente (^{Pire y Pereira 2003}). Sin embargo, la inulina extraída de la Achicoria (1.35 g/mL) y Dhalia (1.19 g/mL) presentan mayor densidad aparente (^{Campos et al. 2013}). Este indicador está relacionado directamente con el volumen de empacado, lo que tiende a ser inversamente proporcional. Además, por lo general, productos derivados de las plantas medicinales, como extractos acuosos, fluidos y tinturas, tienen un índice de refracción mayor 1.00 (^{Rodríguez et al. 2012}).

En relación con los sólidos solubles en la HTAF, hubo concentración de principios activos solubles en agua similar a la Morinda citrifolia (1.57), lo que es conveniente para su uso directo en las dietas y/o como fitofármacos. Según ^{Koteswara et al. (2016)}, en los productos con bajos contenidos de sólidos solubles y altos valores de humedad, se propicia la proliferación de patógenos. Específicamente, la HTAF tiene alto contenido de materia seca (95.24%) (^{Iser et al. 2016b}) y metabolitos secundarios benéficos solubles en agua, como alcaloides, saponinas, flavonoides, mucílagos y carbohidratos reductores (tabla 1). Esto puede influir positivamente en la calidad de la HTAF, como futuro aditivo nutracéutico.

La tabla 3 muestra que las características organolépticas de la harina de tallos de Agave fourcroydes, almacenada por seis meses, se encuentra entre los indicadores normales para los alimentos aptos para el consumo. Se encontró un polvo homogéneo, de buen estado físico y olor agradable, sin presencia aparente de grumos. Según ^{das Chagas et al. (2015)}, el grumo es una característica distintiva de los productos contaminados con micotoxinas, lo que provoca cambios organolépticos significativos.

Tabla 3 Características organolépticas de la harina de tallos de Agave fourcroydes 

Indicadores	Harina de tallos de Agave fourcroydes^1
Aspecto	Buen aspecto físico (polvo)
Capacidad de disolución	Se disuelve de forma parcial
Grado de pulverización	Buen pulverizado
Color	Beige claro
Olor	Agradable característico propio del producto
Sabor	Moderadamente dulce
Capacidad homogénea	Polvo homogéneo

¹Se utilizaron expertos profesionales del Departamento de Química Analítica del Centro Provincial de Higiene y Epidemiología, Provincia Granma, Cuba

La dilución parcial y el sabor moderadamente dulce del producto (HTAF) puede estar determinado por la presencia de fructanos (oligofructosa) y fructosa (^{Iser et al. 2016b}). ^{Madrigal y Sangronis (2007)} encontraron que la oligofructosa tiene sabor moderadamente dulce y mayor dilución que la inulina, de sabor neutro. También, ^{Silos et al. (2011)} informaron que el aguamiel a partir del A. tequilana mostró sabor dulce y agradable.

En la HTAF se encontró un color beige claro. Según ^{Flores y Borredon (2013)}, el color depende de las características propias del producto, estos autores encontraron una coloración café en el bagazo de Agave seco de la especie salmiana. Por lo general, los fructanos poseen color entre blanco y amarillo pálido (^{Madrigal y Sangronis 2007}), quizás otros nutrientes de la planta podrían determinar el color del producto propuesto.

Conclusiones

En los extractos etéreo, etanólico y acuoso de la HTAF, predominaron los flavonoides, taninos, coumarinas, antocianidinas, azúcares reductores y saponinas. Este producto natural se podría usar como nutracéutico en las dietas de los animales de granja, debido a los resultados de pH, acidez, índice de refracción, sólidos solubles, densidad aparente y características organolépticas.

Agradecimientos

Se agradece la colaboración de directivos y técnicos del Laboratorio de Productos Naturales, del Centro de Estudio de Química Aplicada, perteneciente a la Universidad de Granma, en Cuba, para el desarrollo de esta investigación.

REFERENCIAS

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Recibido: 19 de Julio de 2019; Aprobado: 08 de Diciembre de 2019

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