INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL DETERMINACIÓN DE LA FRACCIÓN INDIGERIBLE Y FIBRA DIETETICA EN FRUTAS Y VERDURAS DE MAYOR CONSUMO EN MÉXICO T E S I S

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1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL CENTRO DE DESARROLLO DE PRODUCTOS BIÓTICOS DETERMINACIÓN DE LA FRACCIÓN INDIGERIBLE Y FIBRA DIETETICA EN FRUTAS Y VERDURAS DE MAYOR CONSUMO EN MÉXICO T E S I S QUE PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRÍA EN CIENCIAS EN DESARROLLO DE PRODUCTOS BIÓTICOS PRESENTA: César Arnulfo Trujillo Hernández Directores de tesis Dra. Perla Osorio Díaz M. en C. J. Rodolfo Rendón Villalobos Yautepec, Morelos, Enero de 2011

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5 El presente trabajo se llevó a cabo en el Departamento de Desarrollo Tecnológico del Centro de Desarrollo de Productos Bióticos del Instituto Politécnico Nacional bajo la dirección de la Dra. Perla Osorio Díaz y M. en C. J. Rodolfo Rendón Villalobos. Para la realización de los estudios se obtuvo el apoyo económico de la beca CONACYT y de la beca del Programa Institucional de Formación de Investigadores (PIFI). La investigación fue realizada con el financiamiento económico de los proyectos de la Secretaría de Investigación y Posgrado del IPN ( , ).

6 AGRADECIMIENTOS Este trabajo más que nada se lo agradezco a DIOS por darme todo y más de lo que necesitaba. A mis padres ARNULFO e IRMA por otorgarme todo su cariño para realizar mis sueños ya que sin ellos no hubiera podido concluir mis metas. A mis hermanos DIOCEL, PATRICIA y VIRGINIA que siempre me acompañan a cada momento y a cualquier lugar en el que estoy, por la comprensión y confianza que tienen conmigo. A PERLA por apoyarme en todo a pesar de las dificultades que hemos pasado, por su amor, amistad y cariño que me otorga. Gracias BEBY. A mis directores de tesis la Dra. Perla Osorio Díaz y M. en C. J. Rodolfo Rendón Villalobos, por brindarme su apoyo y confianza a lo largo de este trabajo de tesis. A los Doctores Luis Arturo Bello Pérez, Laura Barrera Necha y Edith Agama Acevedo les doy las gracias por compartir sus conocimientos y experiencia para la realización de este trabajo de investigación. Al Dr. Javier Solorza por brindarme su amistad a demás de su experiencia, también por apoyarnos, en los momentos difíciles. A la Dra. Kalina Bermúdez, por brindarme su apoyo, además por sus consejos y la actitud que siempre mostró para todos nosotros, al brindarnos todo su conocimiento y la alegría que siempre la acompaña, y por todas las salidas en donde nos enseño el valor que tiene nuestro país y de las riquezas que México posee. A mis amigos y compañeros: Rulas y Fandila, los agapornis, María Luisa, Maribel, Julián, Erika, Lupita, Eva, Meliska, Dulce, Janeka, Rosario, Alma, Pamela, Yadira, Sirlen, Javier, Lety, Humberto y a todos los que no pude mencionar pero que me brindaron su amistad durante estos dos años y medio a ellos gracias.

7 ÍNDICE DE CONTENIDO Índice de contenido Índice de cuadros Índice de figuras Resumen Abstract Pag. i iii iv v vi I INTRODUCCIÓN 1 II REVISIÓN DE LITERATURA Carbohidratos de los alimentos Aspectos generales de la ingesta de fibra dietética en México Definición clasificación de fibra dietética Fibra insoluble Fibra soluble Fracción indigerible Recomendaciones de ingesta de fibra dietetica Efectos adversos de la fibra Efecto de la fibra como prebiótico Almidón resistente Fermentación colónica Funciones de los ácidos grasos de cadena corta 26 III JUSTIFICACIÓN 28 IV OBJETIVOS General Especificos 29 V MATERIALES Y MÉTODOS Diagrama experimental Materiales Análisis proximales Fibra dietética total (FDT), soluble (FDS) e Insoluble (FDI) Fracción indigerible total (FIT), Soluble (FIS) e Insoluble (FII) Almidón resistente 35 VI RESULTADOS Y DICUSIONES Análisis químico proximal 37 i

8 Cenizas Lípidos Proteínas Fibra dietética Fibra dietética soluble Fibra dietética insoluble Fracción indigerible Fracción indigerible soluble Fracción indigerible insoluble Fracción indigerible y fibra dietética La fracción indigerible y la dieta mexicana 62 VII CONCLUSIONES 65 VIII LITERATURA CITADA 66 ii

9 ÍNDICE DE CUADROS Pág 1 Consumo diario percapita de los principales alimentos de consumo en México 7 2 Principales diferencias entre la fracción indigerible y la fibra dietaría 16 3 Contenido de fracción indigerible de algunos alimentos 17 4 Análisis Químico Proximal 38 5 Contenido de fibra dietética total (FDT), insoluble (FDI), soluble (FDS) 42 6 Contenido de la fracción indigerible soluble (FIS), insoluble (FII) y total (FIT) 52 7 Componentes de la FII y FIS de los alimentos 61 8 Consumo de fracción indigerible y fibra dietética en la dieta mexicana 63 iii

10 ÍNDICE DE FIGURAS 1 Tipos de carbohidratos 5 Pág 2 Representación gráfica del plato del bien comer para una dieta balanceada 8 3 Clasificación de fibra dietetic 11 4 Diagrama de la metodología para determinar la fracción indigerible de los alimentos 18 5 Efectos de la fibra 21 6 Fermentación Bacteriana 26 7 Contenido de fibra dietética y fracción indigerible de frutas y verduras 58 8 Contenido de FDI y FII de frutas y verduras 60 9 Contenido de FDS y FIS de frutas y verduras 62 iv

11 RESUMEN La fibra dietética (FD) ha sido reconocida como una fracción indigerible de los alimentos, con repercusiones benéficas a la salud de quien la consume. En las últimas décadas ha cobrado gran interés entre el sector de la industria de alimentos, tanto como en el científico y de salud. Sin embargo, los métodos usados para cuantificarla no reflejan lo que ocurre en el sistema digestivo. Por lo tanto, el concepto de fibra dietética como los métodos de análisis ha venido en constante evolución. Una de las últimas propuestas ha sido un método que emula las condiciones fisiológicas para medir lo que se denomina fracción Indigerible (FI) de los alimentos. La cual incluye, a además de los componentes de la fibra dietética, almidón resistente, proteína resistente, polifenoles y compuestos bioactivos. Por tanto, el objetivo de este trabajo fue determinar y comparar la fracción indigerible y fibra dietética de frutas y verduras de consumo frecuente en la dieta del mexicano. Las muestras analizadas fueron: calabaza, chayote, jitomate, nopal, pepino, zanahoria, papaya, piña, pera, naranja y manzana. Se realizó un análisis proximal, así como la determinación de fibra dietética, fracción indigerible y almidón resistente. El contenido de fibra dietética total (FDT) siempre fue menor al observado para fracción indigerible total (FIT). Los valores mayores en frutas se encontraron en pera (18.88g/100g), naranja (18.18g/100g) y papaya (17.86g/100g), mientras que en los verduras fue el nopal (33.66g/100g). El mayor contenido de FIT para frutas se encontró en la papaya (59.44g/100g). Entre el grupo de los verduras, los valores mayores de FIT se observaron en nopal (57.70g/100g) y zanahoria (52.32g/100g); el de menor porcentaje fue el jitomate (36.01g/100g). En ambos grupos de alimentos, la fracción indigerible insoluble predominó sobre la fracción soluble (papaya, y 10.87; pera, y 6.70; piña, y 9.14g/100g; nopal, y 19.70; zanahoria, y 7.79; chayote y 13.21g/100g). Los resultados obtenidos muestran un contenido de FI mayor que el obtenido para FD, mostrando que la técnica para medir FD subestima esta fracción que representa un sustrato fermentable que actúa sobre el tubo digestivo. La ingesta de fibra dietética en la dieta de los mexicanos fue calculada como 15.4 g/día, mientras que la de fracción indigerible fue de g/día, observándose un déficit de carbohidratos no digeribles con respecto a lo recomendado. v

12 ABSTRACT Dietary fiber (DF) has been recognized as an indigestible fraction of foods, with beneficial effects to health of the consumers. In the last decades, this component has gained great interest in various fields, as those of food industry, scientific research and health. However, the methods used to quantify dietary fiber do not actually reflect what happens in the digestive system. Therefore, the concept of both dietary fiber and the methods of analysis has been evolving constantly. One of the latest analysis proposal, has been a method that mimics human physiological conditions to measure what is called indigestible fraction (IF) of foods. This includes, in addition to the components of dietary fiber; resistant starch, resistant protein, polyphenols and bioactive compounds. Therefore, the aim of this study was to determine and compare the indigestible fraction and dietary fiber of fruits and vegetables highly consumed in the Mexican diet. The samples were: pumpkin, squash, tomato, cactus, cucumber, carrot, papaya, pineapple, pear, orange and apple. Proximate analysis as well as the determination of dietary fiber, resistant starch and indigestible fraction were performed. The total dietary fiber (TDF) was always lower than that observed for total indigestible fraction (TIF). The highest values were found in pear fruit (18.88 g/100g), orange (18.18 g/100g) and papaya (17.86 g/100g), while for vegetables it was in nopal (33.66 g/100g). The highest content of TIF for fruits was found in papaya (59.44 g/100g). Among the vegetable group, the highest values of TIF were observed in nopal (57.70 g/100g) and carrot (52.32 g/100g), the lowest percentage was in tomato (36.01g/100g). In both food groups, the insoluble indigestible fraction predominated over the soluble fraction (papaya, and 10.87; pear, and 6.70; pineapple, and 9.14g/100g; nopal, and 19.70; carrots, and 7.79; chayote and 13.21g/100g). The results showed higher content of IF than that obtained for DF, suggesting that the technique to measure DF underestimates this fraction, which represents a fermentable substrate acting on the digestive tract. The intake of dietary fiber in the diet of Mexicans was calculated as 15.4 g / day, while the indigestible fraction was g / day, showing a deficit of indigestible carbohydrates over what is recommended. vi

13 I.-INTRODUCCIÓN Desde que quedó de manifiesto la importancia de la fibra en la fisiología del aparato digestivo, los valores de fibra dietética (FD) en los alimentos han sido analizados ampliamente en muchos países; dado su importancia en la disminución del riesgo de padecer enfermedades tales como diabetes, enfermedades cardiovasculares, cáncer de colon, constipación y diverticulosis (Freudenheim et al., 1990; Yoshioka et al., 1995). La FD se define como la parte de las plantas comestibles que resiste la digestión y absorción en el intestino delgado humano y que experimenta una fermentación parcial o total en el intestino grueso (AACC, 2001). Sin embargo, tanto el concepto de fibra como los métodos de análisis han venido en constante cambio, ya que el concepto de fibra es de índole nutricional más que química, con lo cual ha sido difícil relacionar ambas cosas, es decir, concepto y valor obtenido con el método analítico (Mañas y Saura-Calixto, 1993; Saura-Calixto et al., 2000). Los componentes de la FD de alimentos como cereales, frutas y verduras todos ellos vienen de la estructura de paredes celulares que está constituida por diversas moléculas como celulosa, hemicelulosa, pectinas y lignina. También a este grupo de compuestos pertenecen las fibras de algas, soya y numerosas leguminosas que suelen tener una estructura compleja (Mañas y Saura-Calixto, 1993). La FD puede ser dividida en dos fracciones, según su solubilidad en agua, en soluble e insoluble; cada fracción tiene efectos fisiológicos diferentes. En los últimos años se han publicado diversas definiciones sobre la FD, que han ido evolucionando hacia un concepto fisiológico, lo que ha producido cambios en los métodos de cuantificación, y por ende en los resultados obtenidos (McCleary, 2010); sin embargo, hasta ahora, esta información tiene un valor limitado, esto se debe a que los estudios realizados sobre el contenido de FD en los alimentos, han sido obtenidos usando métodos analíticos que no corresponden a las condiciones fisiológicas (ph, temperatura y tiempo de incubación), dado que actualmente se sabe que los componentes de FD que se cuantifican con los métodos tradicionales, 1

14 solamente representan una parte de los sustratos que escapan a la acción de las enzimas digestivas, subestimando el contenido real de fibra que se encuentra en los alimentos (Saura-Calixto et al., 2000). En el marco de esta controversia, Saura-Calixto et al. (2000) proponen un método alternativo, para determinar la fracción indigerible (FI). La FI se define como la parte de los alimentos verduras que no se digiere o absorbe en el intestino delgado y llega al colon, donde es utilizada como sustrato de fermentación por la microflora. Este método alternativo al método oficial para la determinación de FD, tiene un enfoque fisiológico, simulando las fases gástrica e intestinal de la digestión para determinar la parte de los alimentos que no es digerida y absorbida en el intestino delgado de los humanos y que va a ser fermentada en el colon, además de cuantificar también la fracción soluble e insoluble, similar al método de FD. Esta propuesta emula las condiciones fisiológicas humanas de la digestión; obteniendo así, la cantidad de fibra que realmente se encuentran en los alimentos y que no estamos digiriendo. En la actualidad sólo existen reportes de FI, para alimentos que conforman la dieta española y brasileña, y para algunos alimentos de consumo en México. En Brasil se analizaron las leguminosas, cereales y harinas procesadas (Menezes et al., 2004). En España se le han realizado estudios a cereales procesados, leguminosas, verduras y frutas (Saura-Calixto et al., 2004). En nuestro país, sólo existen reportes para algunas leguminosas (Silva, 2007; Hernández, 2008). En todos estos estudios se ha observado que el valor de FI es mayor a su correspondiente valor de FD, por lo que, efectivamente, el valor de la FD pudiera estar subestimando el porcentaje del alimento que no es digerido, y que por ende representa un sustrato fermentable en el colon. La FI de los alimentos no solamente incluye los componentes analizados de la FD, sino también almidón resistente, proteína resistente y otros compuestos asociados de importancia nutricional, que no se toman en cuenta al realizar análisis de FD (Cummings y McFarlane, 1991; García et al., 1997). El concepto de fracción indigerible, hasta ahora, no ha sido ampliamente acogido por la comunidad científica, 2

15 por lo que aún queda un largo camino para analizar la fracción indigerible de los alimentos y hacer estimaciones sobre su relación con la FD. De los alimentos que tradicionalmente se consumen en el mundo, las frutas y verduras son una fuente de FD importante; sin embargo, los estudios de la FI en estos grupos de alimentos son escasos y en el caso de México no hay reportes que indiquen la cantidad de FI en frutas y en verduras. Para conocer qué cantidad de FI se consume en México, primero es necesario saber cuánto de ésta hay en cada uno de los alimentos que componen la dieta diaria de la población, lo que representa un esfuerzo de largo alcance. Los valores de FD son utilizados como herramienta terapéutica y estrategia preventiva por los grupos de salud dedicados a la educación de la población. No se puede dejar de mencionar que en México se tienen problemas graves de obesidad, así como un alto índice de enfermedades degenerativas (diabetes, colesterol alto e hipertensión). La percepción general de la FD, así como lo sería también de la FI, como una sustancia natural y sana, fundamentada en diversas teorías fisiológicas, respalda la recomendación de su consumo como medida de prevención en el manejo de diversas patologías, algunas de ellas altamente prevalentes en México. La ingestión de una cantidad elevada de FD (>25-30 g/día), a partir de diferentes fuentes alimentarias (frutas, verduras, leguminosas y cereales) parece ser una de las formas más efectivas de prevenir las enfermedades mencionadas anteriormente, ya que esta aproximación (de ingesta de fibra) supone beneficios adicionales como la consecuente reducción en la ingesta lipídica, así como el aumento en la ingesta de sustancias antioxidantes que también tienen un efecto benéfico a la salud. 3

16 II. REVISIÓN DE LITERATURA 2.1. Carbohidratos de los alimentos Los carbohidratos constituyen la base de cualquier dieta tanto en países desarrollados como en los menos desarrollados y tienen un papel relevante en la formulación de guías y políticas alimentarias. Desde un punto de vista nutricional, la cantidad total de carbohidratos en el alimento no proporciona información suficiente, ya que no permite identificar la gran variedad de carbohidratos que se encuentran en los alimentos y las propiedades fisiológicas potenciales de los mismos (Goñí y Martin, 2001). La mayor parte de los carbohidratos en los alimentos pueden ser utilizados (son biodisponibles) por el organismo, ya sea a nivel del intestino delgado o del intestino grueso (Figura 1). En su mayoría aportan glucosa a la sangre, por lo que también se les conoce como carbohidratos glucémicos. Los compuestos que no son absorbidos en ninguna zona del tracto gastrointestinal, se excretan en heces y pueden ser denominados carbohidratos no biodisponibles. Los carbohidratos que no son absorbidos en el intestino delgado se denominan resistentes o no glucémicos (Gudiel-Urbano y Goñi, 2002). El consumo de carbohidratos biodisponibles en el intestino delgado va seguido de una respuesta glucémica, dependiente tanto del individuo como de la composición del alimento y de la ración dietética. Los carbohidratos resistentes a la digestión en el intestino delgado (no digeridos o digeridos pero no absorbidos), junto con el resto de compuestos indigeribles presentes en los alimentos, pueden ser degradados por la microbiota intestinal (fermentación colónica), originando como productos principales ácidos grasos de cadena corta (AGCC: acético, propiónico y butírico), gases (hidrógeno, metano y dióxido de carbono), ATP e incremento en la biomasa. Los AGCC son rápidamente 4

17 absorbidos y metabolizados por el organismo y se relacionan con una gran parte de los efectos beneficiosos para el huésped (Goñi y Martin, 2001). Figura 1. Tipos de carbohidratos. Goñi y Martin. (2001) El conjunto de compuestos que resisten a la digestión en el intestino delgado se denomina fracción indigerible (FI) de los alimentos (Saura-Calixto et al., 2000). Desde un punto nutricional, es interesante que existan carbohidratos indigeribles que sigan diferentes cinéticas en su patrón de fermentación, con el fin de conseguir controlar el proceso a lo largo de todo el tracto gastrointestinal. Para conseguir este propósito, es necesario desarrollar productos prebióticos con velocidad de degradación controlada, así como con capacidad para fomentar el establecimiento de funciones saludables (Williams et al., 2001; Puupponen-Pimä et al., 2002). Otro resultado importante de la interacción entre FI y microbiota es la capacidad de la misma para cambiar su actividad enzimática en función de los substratos presentes (Cummings et al., 1991; Goñi y Martín, 2001; Gudiel-Urbano et al., 2002). 5

18 2.1.2 Aspectos generales de la ingesta de fibra dietética en México En México, el consumo de fibra dietética es de 13.6 g/día, valor muy por debajo al recomendado por la Organización Mundial de la Salud (OMS) (20-35 g/día), esto es debido a que la mayoría de la población, especialmente en la zona urbana no tiene una ingesta de fibra dietética adecuada debido a que se consume una dieta rica en carnes rojas, cereales, azúcares y un consumo menor de frutas y verduras (Cuadro1), aunado a que actualmente las personas llevan un ritmo de vida acelerado, estrés, sedentarismo, realizan poco ejercicio, no comen a sus horas, etc. También al poco conocimiento que tiene la población sobre la importancia de la fibra dietética, y de sus propiedades benéficas para la salud, y del efecto preventivo que tiene sobre ciertas enfermedades. A esto se puede agregar que la mayoría de lo consumido por los mexicanos son alimentos generalmente bajos en fibra dietética (a excepción de los productos enriquecidos con fibra dietética) (Ávila et al., 2002). Este estilo de vida ha provocado el aumento en la incidencia de enfermedades crónicas, tales como la diabetes mellitus tipo 2 que se ha vuelto la primera causa de muerte en México, y actualmente se han presentado con mayor frecuencia casos en niños y adultos jóvenes (Secretaria de Salud, 2008). Con la información disponible se sabe que en las personas con diabetes se reduce la expectativa de vida, 9 años menor en los hombres y 7 años en las mujeres (Secretaria de Salud, 2008). Aunado a lo anterior, también ha ido aumentando el índice de sobrepeso en niños y adultos jóvenes (García et al., 2008), provocando que más personas padezcan de hipertensión arterial a corta edad, acortando así su ciclo de vida. Además, se ha observado un aumento en la incidencia de personas con cáncer de colon (Olaiz et al., 2006). Se ha señalado que una dieta balanceada en frutas, cereales y verduras ricos en fibra dietética, puede prevenir enfermedades cardiovasculares, obesidad, hipertensión arterial, diabetes, trastornos gastrointestinales y varios tipos de cáncer (Ávila et al., 2002). En algunos países desarrollados como son los europeos, y 6

19 específicamente la población mediterránea, ha sido un ejemplo del consumo adecuado de cereales, leguminosas, frutas, y verduras con su ya conocida "Dieta Mediterránea", que aporta a su alimentación un alto contenido de fibra dietética. Provocando con esto, que su población tengan una mejor calidad de vida, sin presentar altos índices de enfermedades crónicas, como las mencionadas anteriormente. Lo que quizás ha ocurrido en estos países desarrollados es que la dieta tradicional ha sido de gran importancia en su vida diaria y su población ha sido consciente de ello (Scarmeas et al., 2007). Cuadro 1. Consumo diario percapita de los principales alimentos de consumo en México. Ávila et al. (2002). Alimento Cantidad ingerida (g) Maíz 354 Carnes 79 Pan y Pastas 50 Azúcar 53 Frijol 38 Verduras 17 Frutas 9 Grasas 20 Huevo 4 Leche 20 El plato del bien comer es la representación gráfica (Figura 2) de una dieta balanceada que se utiliza en México (Secretaria de Salud, 2006), ésta representación coincide con la dieta mediterránea y alude a la frecuencia con la que se deben ingerir los alimentos, hablando siempre de adultos. Los beneficios de la dieta mediterránea han sido estudiados y aprobados por expertos en la nutrición humana (Estruch, 2006). Estos beneficios se explicitan concretamente en la aportación del 50% de la dieta diaria a partir de los carbohidratos, a través de alimentos como las pastas, 7

20 arroz, papa, pan y las leguminosas; las frutas y las verduras, aseguran una ingesta más que suficiente de minerales, vitaminas y fibra; las grasas o lípidos aportan el 15% de la energía total, prefiriendo las grasas verduras y la de los pescados. Sin embargo, implementar esta norma es un esfuerzo que aún continúa abriendo paso entre la población mexicana. Figura 2. Representación gráfica del plato del bien comer para una dieta balanceada. Secretaria de Salud (2006) Definición y clasificación de fibra dietética (FD) El concepto de fibra dietética (FD) ha evolucionado en los últimos años, hasta la década de los setenta la FD, era conocida como fibra bruta o fibra cruda, y se consideraba como una fracción de los alimentos de valor energético y nutricional nulo, y por lo tanto los productos con mínimo contenido de fibra eran preferidos por la industria alimentaria y los consumidores, debido a que se pensaba que no aportaba 8

21 nada al organismo la FD era eliminada y con ello se obtenían productos refinados (Packer et al., 1999). En la actualidad, resulta difícil unificar una definición exacta de la fibra dietética. Incluso hay autores que han propuesto sustituir este término (Saura-Calixto et al., 2000). Desde un punto de vista químico se puede definir como la suma de lignina y polisacáridos no amiláceos de la pared celular. La definición clásica incluiría a la fracción de los alimentos derivada de la pared celular de las plantas y que resisten la hidrólisis por las enzimas digestivas de los humanos. Según los conocimientos actuales sobre la fermentación colónica y desde una perspectiva nutricional, se entiende el concepto de fibra dietética como aquel término que hace referencia a diversos carbohidratos y la lignina, que resisten la hidrólisis por las enzimas digestivas humanas, pero que pueden ser fermentadas por la microflora colónica, y/o excretadas parcialmente por las heces. En base a estudios epidemiológicos, aparece la hipótesis de que la deficiencia de fibra dietética en la dieta puede ser un factor significativo, que conjuntamente con otros relacionados con la alimentación y estilo de vida, propicia el desarrollo de enfermedades características de los países desarrollados tales como cáncer de colon, trastornos gastrointestinales, diabetes, y enfermedades cardiovasculares (Kritchevsky y Bondfield, 1995; Cho y Dreher, 2001). Se han suscitado varios problemas para definirla adecuadamente, al igual que ocurre con la mayoría de los conceptos relacionados con el análisis y composición de los alimentos, el término de fibra dietética tiene su origen en la metodología empleada en su cuantificación. La fibra dietética (FD) entonces se puede definir como la parte comestibles de las plantas que resiste la digestión y absorción en el intestino delgado humano y que experimenta una fermentación parcial o total en el intestino grueso (AACC, 2001). Esta parte vegetal está formada por un conjunto de compuestos químicos de naturaleza heterogénea (polisacáridos, oligosacáridos, lignina y sustancias análogas). Desde el punto de vista nutricional, y en sentido estricto, la FD no es un nutriente, ya que no participa directamente en procesos metabólicos básicos del organismo. No 9

22 obstante, desempeña funciones fisiológicas como estimular la peristalsis intestinal. La razón por la que el organismo humano no puede procesarla se debe a que el aparato digestivo no dispone de las enzimas que pueden hidrolizarla. Esto no significa que la FD pase intacta a través del aparato digestivo, aunque el intestino no dispone de enzimas para digerirla, las enzimas de la flora bacteriana fermentan parcialmente y la descomponen en diversos compuestos químicos: gases (hidrógeno, dióxido de carbono y metano) y ácidos grasos de cadena corta (acetato, propionato y butirato) (Saura-Calixto et al., 2000). Es importante recordar que la FD se encuentra en los alimentos como una matriz vegetal que lleva asociados compuestos bioactivos, entre de los que destacan compuestos polifenólicos con capacidad antioxidante y determinadas cantidades de otros nutrientes. Además de los compuestos incluidos en la definición (polisacáridos celulósicos, hemicelulósicos, betaglucanos y lignina), también escapan al proceso digestivo y llegan sin degradar al colon otros constituyentes del alimento. Principalmente son proteína resistente, almidón resistente, compuestos polifenólicos y compuestos de Maillard (Cummings, 1996). En base a ello, se han propuesto y comenzado a implantar definiciones o conceptos más amplios y especialmente mayormente correlacionados con efectos fisiológicos (Saura-Calixto et al., 2000; Mac Cleary, 2010). El conocimiento de los efectos beneficiosos de la dieta alta en FD para la prevención de enfermedades cardiovasculares, cáncer, obesidad, hipertensión alta, ha llevado al desarrollo de un gran rendimiento en el mercado de productos ricos en FD, así como la inclusión de suplementos de fibra dietética en dietas hipocalóricas o conocidas también como dietas para adelgazar. La FD es el principal ingrediente de los alimentos bajos en calorías (constituye más del 50% del total de ingredientes usados a nivel mundial) y se está incorporando progresivamente a todo tipo de alimentos y bebidas, como factor de calidad nutricional muy apreciado por los consumidores. (Mazza, 1998; Ransley et al., 2001). La FD, tradicionalmente considerada como un carbohidrato complejo, se ha dividido en dos grupos (Figura 3) principales según sus características químicas y sus 10

23 efectos en el organismo humano. Esta clasificación es arbitraria y tan sólo se basa en la separación química manteniendo unas condiciones controladas de ph y de enzimas que intentan simular las condiciones fisiológicas. Se obtienen así dos fracciones: fibra insoluble y fibra soluble (Saura-Calixto y García-Alonso, 2001). Figura 3. Clasificación de fibra dietética. Ha. (2000) 11

24 Fibra insoluble Las fibras insolubles o poco solubles son capaces de retener el agua en su matriz estructural formando mezclas de baja viscosidad; esto produce un aumento de la masa fecal que acelera el tránsito intestinal. Es la base para utilizar la fibra insoluble en el tratamiento y prevención de la constipación crónica. Por otra parte también contribuye a disminuir la concentración y el tiempo de contacto de potenciales carcinogénicos con la mucosa del colon. Parece que también el tamaño de la partícula de la fibra puede influir en su capacidad de captar agua; serán factores influyentes el procesado del alimento, como por ejemplo la molturación de cereales, y la masticación. Asimismo es interesante resaltar que la retención hídrica se ve también afectada por los procesos de fermentación que puede sufrir la fibra dietética en el intestino grueso (Escudero y Gonzales, 2006) Fibra soluble Está formada por componentes (inulina, pectinas, gomas y fructooligosacáridos) que captan mucha agua y son capaces de formar geles viscosos en el tracto intestinal, retardando la evacuación gástrica, generando una mayor sensación de saciedad y haciendo más eficiente la digestión y absorción del alimento. Es muy fermentable por los microorganismos intestinales, por lo que produce gran cantidad de gas en el intestino. Al ser muy fermentable favorece el crecimiento de la flora bacteriana, que compone 1/3 del volumen fecal, por lo que este tipo de fibra también aumenta el volumen y consistencia de las heces. Este tipo de fibra predomina en las leguminosas, cereales (avena y cebada) y en frutas. La fibra soluble, además de captar agua, es capaz de disminuir la absorción de grasas y azúcares de los alimentos, lo que contribuye a regular los niveles de colesterol y de glucosa en sangre (Zambrano et al., 1998). Esta clasificación hoy en día está comenzando a ser cuestionada. En general se acepta, aunque no de forma universal que la fibra soluble es viscosa y fermentable y 12

25 la insoluble no viscosa y escasamente fermentable. Esto no es del todo cierto, ya que por ejemplo, la inulina y los fructooligosacáridos (FOS) son solubles y fermentables, pero tienen una viscosidad muy baja. Dada la confusión sobre la forma de clasificar los diferentes tipos de fibra dietética, la FAO/OMS (Joint, FAO/WHO, 1998), propuso recientemente una nueva clasificación, basada en el grado de polimerización de la misma, y que incluía a los monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos, almidones y polisacáridos no amiláceos (Schnecman, 1999) Fracción indigerible (FI) Como se ha mencionado la FD se encuentra en los alimentos como una matriz vegetal, que es el conjunto de materiales (celulosa, hemicelulosa, lignina etc.) que forman parte del tejido de la planta, específicamente la pared celular, pero que lleva asociados compuestos bioactivos, es decir compuestos polifenólicos con capacidad antioxidante. Por tanto, además de los compuestos incluidos en la definición (polisacáridos celulósicos, hemicelulósicos, betaglucanos y lignina), también escapan al proceso digestivo y llegan sin degradar al colon otros constituyentes de las frutas y verduras. Estos componentes son principalmente proteína resistente, almidón resistente, compuestos polifenólicos, inulina. La medición de FD se ha realizado usando métodos analíticos que obtienen valores que no corresponden a condiciones fisiológicas. Por estas razones, recientemente se han propuesto y comenzado a implantar definiciones o conceptos de fibra más amplios, especialmente más correlacionados con los efectos fisiológicos. Por ello se propuso el uso de la fracción indigerible como alternativa a la fibra dietética (Cuadro 2) (Mañas y Saura-Calixto, 1993; Cummings, 1996; Saura-Calixto et al., 2000). También el problema es que los nutricionistas querían tener un concepto más concreto para incluir la mayoría de los constituyentes alimenticios que alcanzan el colon para ser substratos de la microflora fermentativa. 13

26 Para esto, fue propuesto un método simple y reproducible para determinar la fracción indigerible (FI) de los alimentos, los cuales comprenden la mayoría de los componentes de alimentos de origen vegetal, que escapa a la digestión y absorción en el intestino delgado, alcanzando el colon donde son susceptibles a la fermentación bacteriana Saura-Calixto et al., 2000). Los alimentos contienen numerosos compuestos que resisten a la digestión en el intestino delgado y responde más a un criterio fisiológico que químico (Saura-Calixto et al., 2000). La FI se define como la parte de los alimentos verduras que no se digiere o absorbe en el intestino delgado y llega al colon, donde es utilizada como sustrato de fermentación por la microflora. Según la definición anteriormente expuesta, podríamos incluir en este apartado a los polisacáridos no amilaceos, la inulina, los fructooligosacáridos (FOS), almidón resistente y la lignina. Aunque la lignina no es un polisacárido, sí se debería seguir considerando como fibra (Roberfroid, 1993). Los Polisacáridos no amiláceos: están constituidos por cientos de unidades de monosacáridos. Varían dependiendo del número y la variedad de monosacáridos, del orden en las cadenas de polímeros, del tipo de enlaces, etc. Inulina y fructooligosacáridos: la inulina es un fructano, con un grado de polimerización de 2 a 60 ó más. Los fructooligosacáridos (FOS) se diferencian de la inulina, solo por la longitud de la cadena (2 a 20). La estricta definición de oligosacáridos incluye una cadena con un grado de polimerización de 3 a 8 ó 3 a 10 (Englyst et al., 2005). Tanto la inulina con los FOS se ha demostrado que resisten las enzimas digestivas humanas y se fermentan en el colon, tiene propiedades similares a la fibras y se han demostrado mediante pruebas enzimáticas in vitro (Roberfroi et al., 1993; Anderson et al., 1999). Almidón resistente: se les define como la suma de almidón y de los productos procedentes de la degradación de almidón que no son digeridos en el intestino delgado de los individuos sanos (Engliyst y Cummings, 1990). En este mismo sentido 14

27 también son fermentados en el colon. Sin embargo una proporción pequeña, escapa incluso a esa degradación y se elimina por las heces (Cummings, 1996). Lignina: comprende un grupo de compuestos polifenólicos de diversos pesos moleculares. Contribuye a dar rigidez a la pared celular de las plantas. Por tanto y desde el punto de vista de la capacidad de fermentación en el colon, podemos admitir que las pectinas, gomas, la inulina, los FOS, y algunos almidones resistentes, serían fibras con un alto grado de fermentación y las hemicelulosa, celulosa y lignina, fibras, escasamente fermentables. (Titgemeyer et al., 1991). Se ha estimado que la ingesta de la FI en una dieta está más próxima a la cantidad de sustrato necesario en el colon para mantener la microflora bacteriana (Cumming y MacFarlane, 1991; Saura-Calixto et al., 2000). La determinación de la FI es una alternativa a la determinación de FD, debido a que esta última subestima algunos componentes que resisten a la digestión. Los componentes principales de la FI son polisacáridos no amiláceos (celulosa, hemicelulosa, pectinas), almidón resistente y oligosacárido resistentes. Además, hay otros compuestos no indigeribles, no hidrocarbonados, tales como lignina y diversos compuestos polifénolicos asociados frecuentemente a las estructuras de las paredes celulares de los verduras. La mayoría de las frutas contienen un gran porcentaje de FI, la FI de las frutas también son conocidas como fibra antioxidante; esto debido a que contiene compuestos bioactivos en cantidades apreciables, que pueden ser significativos en la nutrición y la salud (Saura-Calixto and Goñi, 2004). 15

28 Cuadro 2. Principales diferencias entre la fracción indigerible y la fibra dietaría. Saura-Calixto et al. (2004). Diferencias Fracción indigerible Fibra dietaría Concepto Todos los componentes indigeribles Restringido a polisacáridos y lignina Método analítico Condiciones fisiológicas Condiciones no fisiológicas Preparación de la muestra Según se consume (cruda o cocinada) Secada a 100 C y hervida Componentes de los residuos gravimétricos Almidón resistente, proteína resistente, taninos, lignina, minerales, polisacáridos, polifenoles, entre otros. No incluye almidón resistente, proteína resistente, taninos condensados, etc. Digestibilidad del almidón No modificada Modificada durante el análisis La FI, a su vez se divide en: fracción indigestible insoluble (FII), que engloba al almidón resistente, fibra insoluble, proteína resistente, taninos condensados, lignina y minerales, y fracción indigestible soluble (FIS), constituida por fibra soluble, oligosacáridos (Saura-Calixto et al., 2000). Los componentes de la FI sirven como sustrato para la microflora colónica. En el Cuadro 3 se muestran contenidos de FI de algunos alimentos. 16

29 Cuadro 3. Contenido de fracción indigerible de algunos alimentos. Saura-Calixto et al. (2004). Alimento Fracción Indigerible (g/100g) Total Soluble Insoluble Arroz Pan blanco Espagueti Chocolate Garbanzo Plátano Manzana Papa Saura-Calixto y Goñi. (2004), Mencionaron que el uso de la FI es más útil que la fibra dietaría, porque los valores de FI son más cercanos a la cantidad de substrato liberada en el colon, además de que imita las condiciones fisiológicas y evita las modificaciones artificiales de la digestibilidad de los nutrientes y algunos errores asociados a la determinación analítica de la fibra. Menezes et al., (2004), reportaron que el análisis de la FI es simple y tiene buena reproducibilidad, por lo cual puede ser una alternativa para la determinación de la composición proximal, aunque no proporciona información de cada uno de los componentes indigeribles. Este método se caracteriza por su versatilidad y simplicidad, ya que podría utilizarse los resultados en la aplicación en el etiquetado y control de calidad de los alimentos. Las pequeñas variaciones en la etapa final del proceso pueden ampliar su uso. En ambas fracciones (soluble e insoluble) pueden realizarse diferentes análisis químicos como cuantificar polisacáridos no amiláceos como azucares neutros (Englyst y Cummings, 1988) más ácidos urónico (Scout, 1979); también se puede analizar otros componentes como son almidón resistente (Goñi et al., 1996), proteína resistente (por el método de Kjeldahl), taninos condensados (Reed et al., 1982), ligninas (Edwards, 1973) o minerales (después de su calcinación), todo esto puede determinarse en la fracción insoluble. Por otro lado, los oligosacáridos no digeribles 17

30 pueden cuantificarse en la fracción indigerible soluble posterior a la diálisis (Figura 4) (Saura-Calixto et al., 2000). Muestra Pepsina (ph =1.5, 1 h, 40 C) α-amilasa (ph =6.9, 16 h, 37 C) Centrifugación Residuo (15 min a 3000 g) sobrenadante Secar a 105 C Hidrólisis Ácida Diálisis (H 2 SO 4, 100 C, 90 min) (48 h, 25 C) Determinación Carbohidratos Indigeribles FI INSOLUBLE (Ácido dinitrosalícilico) FI SOLUBLE Figura 4. Diagrama de la metodología para determinar la fracción indigerible de los alimentos. Saura-Calixto et al. (2000). 18

31 2.3. Recomendaciones de ingesta de fibra dietética Para los adultos se sugiere un aporte entre 20-35g/día o bien aproximadamente de g de fibra dietética por cada kcal. En los niños mayores de dos años y hasta los dieciocho, se recomienda el consumo de la cantidad que resulte de sumar 5 g/día a su edad (ejemplo: un niño de cuatro años debería ingerir aproximadamente 9 g de fibra al día). De esta manera, a partir de los 18 años alcanzaría el consumo adecuado de un adulto. Actualmente, no disponemos de estudios que definan las cantidades recomendadas de consumo de fibra en niños menores de dos años ni en ancianos. De forma general, la fibra consumida debe tener una proporción de 3/1 entre insoluble y soluble. Son alimentos ricos en fibra insoluble la harina de trigo integral, el salvado, verduras de raíz, cereales y frutas maduras. Son ricos en fibra soluble la avena, las ciruelas, la zanahoria, los cítricos, judías secas y otras leguminosas. Siempre debe aconsejarse que las fuentes de fibra sean variadas y que se realice una ingestión hídrica adecuada (Escudero y Gonzales, 2006) Efectos adversos de la fibra La fermentación de la fibra por las bacterias anaerobias en el colon, puede producir: flatulencia, distensión abdominal, y dolor abdominal. Estos efectos son especialmente acusados con los FOS que se encuentra en un gran número de verduras y están formados por cadenas cortas de moléculas de fructosa y GOS que también se encuentran de forma natural, y están formados por cadenas cortas de moléculas de galactosa. Se recomienda que el consumo de fibra se realice de forma gradual para que el tracto gastrointestinal se vaya adaptando. Se han descrito algunos casos de obstrucción intestinal y de formación de fitobezoares con la ingestión de dosis altas de fibra no fermentable, especialmente cuando existe un escaso aporte hídrico (Escudero y Gonzales, 2006). 19

32 Efecto de la fibra como prebiótico El término prebiótico fue introducido por Gibson y Roberfroid. Ellos definieron un prebiótico, como aquel componente no digerible de los alimentos, que resulta beneficioso para el huésped porque produce estimulación selectiva del crecimiento y/o actividad de una o de un número limitado de bacterias en el colon (Roberfroid 1993). En este sentido, los criterios para definir un prebiótico serán por tanto: resistencia a la digestión en intestino delgado, hidrólisis y fermentación por la microflora colónica y estimulación selectiva del crecimiento de bacterias en el colon (Gibson y Roberfroid, 1995). Como hemos visto hasta ahora, la fermentación colónica de la fibra da lugar a AGCC, con la repercusión ya mencionada de los mismos a nivel de trofismo, aporte energético para el colon, etc (Cummings, 1996). Hoy en día, sabemos que además algunas fibras desempeñan un papel primordial en el mantenimiento de la flora intestinal y que la cantidad de bacterias y su excreción por heces, es directamente proporcional a la ingesta de fibra, tanto en animales como en humanos (Rao et al., 1994). Algunas bacterias, por ejemplo Bifidobacterium, Lactobacillus presentan acides láctica, estas especies son particularmente beneficiosas para la salud. Sin embargo, otras (Clostidium perfrigens y Escherishia coli) son potencialmente patógenas por ser proteólicas y producir toxinas. Resulta por tanto imprescindible evitar un desbalance de la flora intestinal por las implicaciones que para el huésped puede tener (Rao et al., 1994). En los últimos años ha crecido el interés por la idea de que cierto tipo de fibras pueden estimular durante su fermentación, el crecimiento de ciertas bacterias intestinales, por lo que podrían incluirse dentro de los alimentos que consideramos con efectos prebióticos, según la definición expuesta anteriormente. De hecho, estudios recientes a nivel experimental han llamado la atención sobre el papel estimulante de la inulina y los FOS sobre la producción de Bifidobacterias (Escudero y Gonzales, 2006). 20

33 En voluntarios sanos la ingesta de una dieta controlada con 15 g/día, de inulina o fructooligosácarido (FOS) durante 15 días, produce un incremento significativo de Bifidobacterias en heces, mientras disminuye la producción de Bacteroides, Clostridium y Fusobacterias. La ingesta adecuada de fibra dietética, tiene efectos prebióticos, a través de su fermentación (Figura 5) bacteriana en colon, y previene ciertas enfermedades como eczema atópico y alergias en general, e incluso el cáncer de colon (Reddy, 1998). FIBRA Fermentación colónica AGCC Energìa Efectos metabólicos sistémicos en colon (Pectinas, gomas, AR, FOS) Mantenimiento, crecimiento de la población bacteriana (FOS, inulina) Figura 5. Efectos de la fibra. Roberfroid. (1993) 21

34 2.4. Almidón resistente El almidón es un compuesto abundante en las dietas de humanos y en las culturas agrarias tradicionales proveen el 50% del consumo energético diario, en gran parte a partir de los granos. En sociedades occidentales el consumo promedio es mucho menor, posiblemente de tan solo el 25% del consumo de energía diaria. El almidón es el único polisacárido que se encuentra naturalmente y que se puede digerir por las enzimas intrínsecas del tracto gastrointestinal humano. Se pensaba que la digestión del almidón se completaba en el intestino delgado. Durante mucho tiempo se consideró al almidón como un carbohidrato digerido y absorbido totalmente en el intestino delgado. Sin embargo, actualmente se conoce que una porción del almidón presente en los alimentos, llamada almidón resistente (AR), escapa a la digestión enzimática en el intestino delgado y es fermentada en el colon por la microflora colónica (Shamai et al., 2003). El contenido de AR en un alimento es muy dependiente del grado de procesamiento de un alimento, el cual puede resultar en un incremento o decremento en su contenido con respecto al encontrado en su forma cruda. Debido a esto, el AR deber ser medido en los alimentos como estos son consumidos normalmente (Champ et al., 2003; Englyst et al., 2005). El AR es definido como la suma del almidón y sus productos de degradación que no son absorbidos en el intestino delgado de individuos sanos, ésta definición surgió de diferentes grupos de trabajo de la Comunidad Europea, en un proyecto conocido como EURESTA (Topping y Clifton, 2001; Lajolo y Wenzel, 2006). El AR existe en alimentos por una gran variedad de razones (Topping y Clifton, 2001). Los almidones crudos se digieren poco y su digestibilidad se mejora por medio del cocimiento, especialmente en la presencia de agua, la cual gelatiniza el almidón dando mayor acceso a las amilasas. La estructura química es un factor importante en la digestibilidad, especialmente de la amilosa y amilopectina. 22

35 Conforme mayor sea el contenido de amilosa será más difícil que el almidón gelatinice y será más susceptible a la retrogradación. Los almidones sin gelatinizar altos en amilosa (60-70% del almidón total) son resistentes a la amilólisis y se utilizan comercialmente como ingredientes para aumentar el contenido de AR de alimentos procesados. Los almidones químicamente modificados también califican como AR, todas estas influencias sobre AR se han clasificado en cuatro tipos, los factores fisiológicos también pueden tener un impacto en la cantidad de AR en el alimento (Topping y Clifton, 2001) Fermentación colónica Los componentes de la dieta no digeridos por las enzimas intestinales ni absorbidos a nivel del intestino delgado, llegan al intestino grueso, donde pueden ser degradados por la microflora bacteriana (Henningsson et al., 2002). Este proceso es denominado fermentación colónica y consiste en la degradación anaerobia de sustratos, principalmente carbohidratos, llevada a cabo por la microflora intestinal con la finalidad de obtener energía para el crecimiento y mantener la función celular (Cummings et al., 1987). Como resultado del proceso de fermentación se producen gases (dióxido de carbono, hidrogeno y metano), agua, ácidos grasos de cadena corta (acético, propiónico y butírico), pequeñas proporciones de otros ácidos orgánicos (isobutírico, valérico, isovalérico, láctico y suscínico) y se incrementa el número total de bacterias. El crecimiento de la biomasa bacteriana se considera como un producto de la fermentación, el que a su vez depende un gran número de reacciones metabólicas. En la fermentación bacteriana se genera energía en forma de ATP, utilizando oxigeno molecular o nitrógeno como aceptor final de electrones es un producto del sustrato original, y la cantidad de energía producida depende de la diferencia entre los potenciales redox del sustrato y de los productos finales (MacFarlane et al., 1993). 23

36 Los ácidos grasos de cadena corta se generan en el metabolismo en el piruvato producido por la oxidación de la glucosa a través de la vía glucolítica de Embden- Meyerhof. Existen dos vías para la metabolización del piruvato. En una de ellas se genera propionato, atravez del succinato. Así mismo en la otra vía se convierte el piruvato en acetil CoA, posteriormente es hidrolizado para formar acetato o reducido para producir butirato. La fermentación colónica de la fibra produce energía y su valor oscila entre 1 y 2.5 cal/g como es lógico el valor energético de la fibra dependerá de su grado de fermentabilidad. De la misma manera no todas las fibras producen la misma cantidad de ácidos grasos de cadena corta. Desde los ya clásicos trabajos de Wang, sabemos que si bien in vitro, todos los substratos producen acetato, como producto final de su fermentación, las cantidades de propionato y butirato varían de unos a otros. Los gases originados en la fermentación, hidrogeno, metano y dióxido de carbono se excretan en parte en la respiración (20 %), y el resto constituye el flato. El producto mayoritariamente formado es el hidrógeno (H 2 ) (Figura 6). Durante la glucólisis, la formación de ATP se acopla a reacciones de óxido-reducción con liberación de cofactores reductores, tales como NADH2 o NADPH2. En la oxidación de una molécula de glucosa se producen 2 moléculas de piruvato en la ruta metabólica de Embden-Meyerhof-Parnas y 2 ATP con la liberación de 2 NADH2. El hidrogeno o sus equivalentes reductores también se pueden formar en la conversión del piruvato a acetil-coa mediante la acción de la piruvato-formato-liasa, originándose posteriormente CO2 e H2 mediante otra formato-hidrogeno-liasa. El volumen total de flato varía considerablemente entre individuos, así como su tendencia a causar síntomas desagradables de distensión y dolor abdominal (Muir et al., 1994). Como el proceso de fermentación ocurre principalmente en el primer tramo del intestino grueso debido a la densidad bacteriana, y a que recibe el mayor aporte de sustratos del intestino delgado, por tanto, es en el ciego y en el colon ascendente donde se encuentra la mayor concentración de ácidos grasos de cadena corta 24

37 (AGCC) (Cummings et al., 1991). Además la presencia de dichos ácidos hacen disminuir el ph, lo que provoca un efecto vasodilatador local incrementando la absorción de agua y sales en el intestino (Saura-Calixto et al., 2007). La fermentación colónica se relaciona con la prevención del cáncer de colon y enfermedades cardiovasculares (Goñi y Martín, 2001). Los productos de fermentación se relacionan con numerosos efectos benéficos para la salud del consumidor, y se relacionan con la prevención de diferentes patologías de gran incidencia actualmente, como son el cáncer de colon y enfermedades cardiovasculares (Goñi y Martín, 2001). Las frutas, cereales y verduras son una fuente importante de alimento para personas en varias partes del mundo. Contienen numerosos compuestos que resisten a la digestión en el intestino delgado, que en conjunto han sido denominados como fracción indigerible, e incluye polisacáridos no amiláceos (celulosa, hemicelulosa, pectina), almidón resistente, oligosacárido y otros compuestos indigeribles no hidrocarbonatos (lignina y polifenoles) que forman parte de la pared celular vegetal (Menezes et al., 2004). Sin embargo la FI tienen capacidad de ligar moléculas de agua y algunos cationes dando lugar a una red matricial en la cual la microflora del colon puede actuar, utilizando como sustrato principal de la fermentación colónica; esto permite el mantenimiento y desarrollo de la flora bacteriana y las células epiteliales (Saura-Calixto et al., 2000). 25

38 Fermentación Bacteriana Polisacáridos colónicos Glucosa Piruvato H 2 CO 2 Formato Acetil CoA Lactato Succinato Acetato Butirato Propionato CO 2 + H Kcal/g Figura 6. Fermentación Bacteriana. Escudero y Gonzales. (2006) Funciones de los ácidos grasos de cadena corta La fermentación bacteriana de la fibra produce la obtención de ácidos grasos de cadena corta, observamos que el metabolismo intrínseco de éstos va a dar lugar a que ejerzan una serie de acciones tanto a nivel local, como es en el colon, como sistémicas, al estar involucrados como hemos visto en el metabolismo intermediario hepático. Así mismo se resumen algunos de estos efectos. En este mismo sentido a nivel del colon los AGCC disminuyen el PH intralumina, (Lupton et al., 1993) estimulan la reabsorción de agua y sodio y potencian la absorción de cationes divalentes (Roediger et al., 1994). Cabe señalar que de los tres ácidos grasos de 26

39 cadena corta, el butirato es el que tiene mayor efecto trófico sobre la mucosa. Los mecanismos por los cuales tiene lugar este factor trófico son, por aporte directo de energía (Kuietys et al., 1981). Aumentó del flujo sanguíneo del colon, incremento de la secreción pancreática (Harada et al., 1983), de otras hormonas gastrointestinales y estimulación del sistema nervioso autonómico. A nivel sistémico, los AGCC, van a regular el metabolismo lipídico y de la glucosa (Gee et al., 1996). En cuanto al metabolismo lipídico, se ha demostrado que el propiónico disminuye la síntesis hepática de colesterol, por inhibición de la actividad de la hidroximetilglutaril coenzima A (Lairon, 1996: Delzenne et al., 2001). El acetato y el propionato regulan el metabolismo de la glucosa, en tanto que disminuyen la glucemia postprandial y la respuesta insulínica (Anderson et al., 1997: Leclere et al., 1994). Es importante la relación de la fibra fermentable y no fermentable, y su implicación clínica en enfermedades como diabetes, metabolismo lipídico, cáncer, etc., tanto en dieta oral como en nutrición enteral. Las propiedades o acciones de los AGCC a distintos niveles, que recientemente se ha demostrado entre el butírico y la producción de citocinas proinflamatorias. Se ha podido demostrar que el ácido butírico inhibe, en cultivos de células colónicas humanas, la producción de algunas citocinas proinflamatorias (TNF), modulando el estado normal de las células del colon (Inan et al., 2000). Se podrán establecer las repercusiones clínicas que este hallazgo pueda tener, tal vez en relación con la etiopatogenia de algunas enfermedades como la enfermedad inflamatoria intestinal, entre otras. Otro aspecto a destacar es cómo el butirato también puede actuar como regulador de la expresión de genes implicados en la proliferación y diferenciación del colonocito. En este sentido se ha propuesto que el butirato podría ejercer como mecanismo de defensa frente al cáncer de colon (Velázquez et al., 1996: Medina et al., 1998). 27

40 III. JUSTIFICACIÓN La importancia que tiene la fibra dietética en la salud de quien la consume ha quedado bien establecida, pues se sabe que un consumo adecuado puede coadyuvar en la prevención de enfermedades crónicas como diabetes, hipertensión, obesidad, cáncer de colon, etc. Por tanto no se puede prescindir de una dieta rica en fibra y buenos hábitos de alimentación para llevar una vida saludable. Sin embargo, en los últimos años, la controversia por definir adecuadamente el concepto de fibra y sus métodos de análisis ha ido en aumento; y tanto el concepto como los métodos de análisis han ido evolucionando. Actualmente a los alimentos se les analiza el contenido de fibra dietética, pero se sabe que por este método se obtiene un valor subestimado del total de los sustratos no digeribles, ya que el valor obtenido sólo corresponde a una parte de los sustratos que escapan a la acción de las enzimas digestivas en el intestino delgado, puesto que este método no emula las condiciones fisiológicas humanas. Una alternativa es medir la fracción indigerible de los alimentos, con una metodología que se asemeja a las condiciones fisiológicas humanas, el valor obtenido comprende a los componentes de la fibra dietética y demás compuestos resistentes, como almidón resistente, proteína resistente, polifenoles y compuestos bioactivos asociados. Por lo anterior, en este trabajo se pretende determinar y comparar el contenido de fibra dietètica y fracción indigerible de frutas y verduras, que se consumen frecuentemente en la dieta del mexicano, y en este sentido generar información sobre esta fracción en frutas y verduras; cabe destacar que los estudios que hasta ahora se han reportado sobre el contenido de fracción indigerible de alimentos consumidos en México son escasos, enfocándose solamente en algunas leguminosas; por lo tanto estos estudios podrían ayudar abundar sobre el conocimiento del sustrato fermentable, responsable de los efectos benéficos atribuibles a lo que hasta ahora se conoce como fibra. 28

41 4.1. Objetivo general IV. OBJETIVOS Determinar y comparar la fracción indigerible y fibra dietética de frutas y verduras de consumo frecuente en la dieta del mexicano Objetivos específicos Analizar la composición química proximal de las frutas y verduras. Determinar el contenido de fibra dietética total y sus fracciones soluble e insoluble. Cuantificar el contenido de fracción indigerible y sus fracciones soluble e insoluble. Cuantificar el contenido de almidón resistente. Calcular y comparar la ingesta de fibra dietética y fracción indigerible en la dieta de las zonas urbanas de México. 29

42 5.1. Diagrama esperimental V. MATERIALES Y METODOS 30

43 5.2. Materiales Las muestras que se analizaron fueron obtenidas de diferentes supermercados (walmart, comercial mexicana, alprecio y el mercado local de Yautepec, Cuautla y Cuernavaca), se dividen en dos grupos, frutas: piña, (Ananas-sativus), pera (Pyrus communis), papaya (Carica papaya), manzana (Malus domestica), naranja (Citrus sinencis), y verduras: nopal (Opuntia ficus-indica), chayote (Sechium edule), calabaza verde (Cucurbita pepo), tomate (Solanum lycopersicum), pepino (Cucumis sativus) y zanahoria (Daucus carota). El chayote, calabaza y zanahoria fueron cocidas previamente. Estos alimentos fueron elegidos por que están considerados dentro de los alimentos de mayor consumo en la dieta del mexicano, correspondientes a la zona urbana; según reportes de las Encuestas Nacionales de Nutrición en 2002, elaboradas por el Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Subirán (Ávila et al., 2002) Análisis proximales Los análisis proximales se realizaron de acuerdo a los métodos establecidos por la AACC (2000), se determinó Humedad (44-16), Cenizas (08-14), Lípidos (32-25) y Proteína (42-11) Fibra dietética total (FDT), insoluble (FDI) y soluble (FDS) La fibra dietética total se determinó por el método de la AOAC (2000), el cual se fundamenta en utilizar una combinación de enzimas α-amilasa termoestable, amiglucosidasa y proteasa, para digerir y eliminar el almidón y proteínas; quedando el material no digerible (fibra), el cual se filtra y se pesa. El residuo fibroso se corrige por proteína residual y contaminación por cenizas. Para ello se utilizó crisoles a peso constante, se les agregó 0.5 g de celite y se añadió 10 ml de etanol al 78 % que se eliminó utilizando vació, para formar una capa delgada y homogénea de celite. 31

44 En este mismo sentido se pesó 1 gramo de muestra en vasos de precipitado, a los cuales se le agregó 50 ml de regulador de fosfato (ph 6.0) y 0.1 de α-amilasa termoestable. Se incubó por 15 minutos, luego que la temperatura interna de los vasos alcanzó los 95 C. Se dejó enfriar a temperatura ambiente y se ajustó el ph a 7.5, para adicionar 5 mg de proteasa y se incubó a 60 C por 30 minutos. Se ajustó el ph a 4.5, para agregar 0.1 ml de amiglucosidasa e incubar a 60 C por 30 minutos. Se adicionó 280 ml de alcohol etílico al 95 %, se dejo precipitar por la noche a temperatura ambiente. Se procedió a filtrar a través del crisol aplicando vacio, y se lavó el precipitado sucesivamente con alcohol etílico al 78 %, al 95 % y con acetona. El residuo que se obtuvó, se puso a peso constante. El blanco se realizó de forma similar, omitiendo solamente la adición de la muestra. Los cálculos se realizaron mediante la siguiente forma. (1) Donde: FDT = Fibra dietética total R muestra = Peso del residuo (mg) P muestra = Peso de la proteína (mg) C muestra = Peso de la ceniza (mg) B = Blanco El contenido de FDI se realizó con la misma técnica descrita para FDT, con la diferencia de que en este análisis se elimina la adición de alcohol al 95% durante toda la noche, de esta forma se evita el precipitado de ambas fracciones (fibra soluble e insoluble) y sólo se obtuvó la fracción insoluble. Cabe señalar que los cálculos del porcentaje de estos componentes se llevaron acabo de manera similar para la obtención de FDT. En este mismo sentido el contenido de FDS se calculó por diferencia. (2) 32

45 5.5. Fracción Indigerible total (FIT), Soluble (FIS) e insoluble (FII) La cuantificación de la fracción indigerible se realizó de acuerdo al método propuesto por Saura-Calixto et al., (2000). El método emula la digestión de los alimentos en el tracto gastrointestinal. Se pesaron 300 mg de muestra en base seca en tubos de centrifuga de vidrio, se adicionó 10 ml de regulador de HCL-KCL (ph 1.5), también 0.2 ml de una solución de pepsina, la concentración de pepsina debe ser 300 mg/ml de regulador KCL-HCL, se incubó 40 C durante una hora con agitación constante. Después, se ajustó el ph a 7.5 se agrego pancreatina 5 mg por ml por tubo, y lipasa 7 mg por tubo por 2mL, extracto biliar 17.5 mg por tubo por 2mL. Posteriormente se agregó 9 ml de regulador tris-maleato (0.1 M) y se verificó que el ph sea 6.9 para adicionar 1 ml de la solución de α-amilasa para cada tubo, preparada previamente con 120mg/mL de regulador trismaleato, se incubó en un baño con agua a 37 C por 16 horas con agitación constante. Concluidas las reacciones enzimáticas, se procedió a centrifugar las muestras durante 15 minutos a 3000 g, guardando los sobrenadantes. Cabe señalar que el residuo (precipitado) se lavó dos veces con 10 ml de agua destilada y nuevamente centrifugó, recolectando los sobrenadantes en vasos de precipitado de 80 ml. Los tubos con el residuo se colocaron durante 16 horas en la estufa a 105 C. El sobrenadante se coloco en membranas de diálisis previamente tratadas y lavadas con agua hirviendo por 20 minutos (aproximado 18 cm de cada bolsa de diálisis). Cabe señalar que gravimétricamente se cuantificó la fracción indigerible insoluble. Posteriormente los sobrenadantes se transfirieron a bolsas de diálisis ( MWCO) y se dializó contra agua durante 48 horas a 25 C con un flujo de agua de 7 L/h (30mL/15seg). Enseguida se transfirió el contenido de la bolsa de diálisis a un matraz volumétrico de 100 ml y se aforó con agua destilada (se agitó para una mezcla perfecta), se tomó 17 ml de volumen anterior y se colocó en un matraz Erlenmeyer de 125 ml con tapa, el cual se le adicionó 1 ml de acido sulfúrico (H2SO4). Los matraces se llevaron a un baño de agua en ebullición durante 90 minutos. En este mismo sentido se colocaron tubos de ensayo con tapa (4 tubos 33

46 por cada matraz) 1 ml de DNS y 0.5 ml de solución saturada de NaOH. Se tomó 2 ml de la solución anterior (muestra tratada con H2SO4) a los tubos y se mezcló fuertemente con ayuda del vortex, se verificó el PH con tiras corroborando que sea de neutro a alcalino. Posteriormente se preparó una curva tipo glucosa (100 mg de glucosa/50 ml de agua). Finalmente se calentó 15 minutos en un baño de agua a ebullición, se adicionó 15 ml de agua destilada y se agitó perfectamente, la fracción indigerible soluble se midió como azúcares reductores con ácido dinitrosalicilico en un espectrofotómetro a 530 nm. Orden de tubos Agua destilada µl Glucosa µl DNS µl C C C C C La mezcla de enzimas para 6 y 9 tubos es: Pancreatina. (3) Lipasa (4) Extracto biliar (5) Se llevo acabo la mezcla de las tres enzimas, se mezcló con 18 ml de regulador de fosfato PH 7.5, se agregó 2 ml de mezcla de enzimas, ha cada tubo de la prueba. 34

47 5.6. Almidón resistente Se pesó 100 mg de muestra en base seca en un tubo de centrífuga de 50 ml. Se agregó 10 ml de regulador de KCl-HCl ph 1.5 y se ajustó el ph a 1.5. Se agregaron 200 L de solución de pepsina (100 mg/ml regulador) y se incubó en un baño de agua a 40 C durante 60 min con agitación constante. Las muestras se sacaron del baño de agua y dejaron enfriar a temperatura ambiente. Se Adicionó a cada tubo 9 ml del regulador de tris-maleato ph 6.9, se ajustó el ph a 6.9. Se adicionó 1 ml de solución de - amilasa pancreática (40 mg/ml regulador) y se incubó en un baño de agua a 37 C por 16 h con agitación constante. Se centrifugó las muestras durante 15 min a 3000 g, a temperatura de 4ºC, se descartó el sobrenadante. Se adicionó 10 ml de agua destilada y se centrifugó nuevamente descartando el sobrenadante, realizándose tres lavados. Se agregaron 3 ml de agua destilada al residuo, 3 ml de KOH 4M (preparado ese mismo día), posteriormente se agitó por 30 min a temperatura ambiente. Se adicionó aproximadamente 5.5 ml de HCl 2M (o 2.5 ml de HCl 5M) y 3 ml de regulador de acetato de sodio 0.4 M, ph Se ajustó el ph a Se agregó 80 L de amiloglucosidasa (Roche) y se incubó por 45 minutos en baño de agua a 60 C con agitación constante. Se centrifugó por 15 min a 3000 g, a 4ºC. Se recolectó el sobrenadante en un matraz aforado de 50 ml. Se agregó 10 ml de agua destilada, se centrifugó y recolectó el sobrenadante nuevamente (se realizaron tres lavados). Se aforó a un volumen de 50 ml. Se midió el contenido de glucosa con el reactivo glucosa oxidasa/peroxidasa utilizando las concentraciones mostradas en la tabla, posteriormente las muestras se incubaron en un baño de agua a 37 C por 10 min. Finalmente se leyó absorbancias a 510 nm. 35

48 Cálculos Se realizó el análisis por regresión lineal para calcular la curva patrón. Se calculó la concentración de glucosa (mg/ml).. (6) Donde: 50= volumen de dilución 0.9= factor de transformación de glucosa a glucano. Calculo de la ingesta de FD y FI De acuerdo a la información otorgada por Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición, a través de los resultados presentados en la Encuesta a Hogares Mexicanos, 2002 donde se calculó el consumo diario de alimentos en las zonas urbanas del país, y con la datos obtenidos en este trabajo, más los reportados por otros autores, se hizo el cálculo de la ingesta diaria de fibra dietaría y fracción indigerible. Análisis estadístico Todos los experimentos se realizaron por 2 replicas con 3 repeticiones, obteniéndose la media y el error estándar como medida de dispersión. Los datos fueron analizados estadísticamente por un análisis de varianza (ANDEVA), seguida de una prueba de Tukey a un nivel de significancia α = 0.05 utilizando el software estadístico Sigma Stat (versión 3.5). 36

49 VI. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 6.1. Análisis químico proximal El contenido de humedad, ceniza, grasas y proteína de las muestras de frutas y verduras analizadas se muestran en el (Cuadro 4). El contenido de humedad en frutas varió de g/100g a g/100g, Las muestras de naranja (87.48 g/100g) y papaya (85.98 g/100g) presentaron mayor contenido, las que obtuvieron valores similares entre sí, fue la piña (81.21 g/100g) y la manzana (81.63 g/100g) la que obtuvo un valor menor a todas las demás fue la muestra de pera (80.41 g/100g). El contenido de humedad depende de la variedad (fruta o verdura) de la materia prima, así como del proceso de liofilización al cual se sometieron las frutas y verduras. Sin embargo, la humedad de casi todas las muestras en estudio, fue similar que el reportado en la literatura para las mismas variedades (Muños et al., 2001). Para el caso de los verduras el pepino, jitomate, calabaza y nopal fueron las muestras que presentaron los valores más altos en su contenido de humedad, con 96.58, 95.11, y g/100g, respectivamente (Cuadro 4). Las de menor contenido de humedad fue para zanahoria (88.78 g/100g) y chayote (86.93 g/100g). El contenido de humedad que presentaron las verduras entre sí depende de la calidad, y las condiciones en que fueron cosechadas. De igual manera se puede observar que estas muestras no presentaron diferencias estadísticas significativas (p < 0.05), ya que su componente principal característico de estas especies, es el agua. Por otra parte, los valores aquí encontrados resultan similares con aquellos reportados por Muñoz, (2001), de 94.60, y 90 g/100g para muestras de jitomate, calabaza y nopal. 37

50 Cuadro 4. Análisis Químico Proximal Muestra Humedad g/100g Ceniza g/100g Lípidos g/100g Proteínas 1 g/100g Verduras: Nopal 93.96±0.29 d 0.84±0.08 a 0.36±0.02 g 0.70±0.06 d Calabaza 94.94±0.40 d,e 0.90±0.18 c 0.35±0.02 g 1.52±0.11 g Chayote 86.93±0.50 b 0.94±0.12 e 0.12±0.13 a 0.85±0.11 e Jitomate 95.11±0.09 d,e 0.91±0.04 c 0.18±0.02 c 0.70±0.05 d Zanahoria 88.78±0.32 c 0.92±0.05 d 0.23±0.05 d 0.64±0.07 c Pepino 96.58±0.28 e 0.87±0.04 b 0.26±0.04 e 0.96±0.18 e Frutas: Papaya 85.98±0.44 b 0.94±0.06 f 0.14±0.02 b 0.70±0.05 d Piña 81.22±0.47 a 0.98±0.09 h 0.29±0.02 f 0.61±0.08 b Pera 80.41±0.28 a 0.95±0.03 f 0.64±0.03 h 0.61±0.04 b Naranja 87.48±0.34 b,c 0.97±0.05 g 0.75±0.04 i 1.05±0.12 f Manzana 81.63±0.48 a 0.97±0.03 g 0.35±0.03 g 0.35±0.05 a Los Resultados obtenidos son la media de tres repeticiones ± EE Medias dentro de cada columna con la misma letra no son significativamente diferentes para un nivel de significancia de (p 0.05) por la prueba de rangos múltiples de Tukey EE: Error estándar de las medias (n=9) 1 N x

51 Cenizas En general, el contenido de ceniza para todas las muestras (frutas y verduras) fluctuó entre 0.84 y 0.98 g/100g. En las muestras de piña, manzana y naranja el contenido de cenizas no mostró diferencias significativas (p<0.05), siendo ligeramente mayores que los obtenidos para la pera y papaya. Los valores de ceniza en frutas encontrados en este estudio, fluctuaron entre 0.94 y 0.98 g/100g (Cuadro 6), Para el caso de las verduras, no se presentan cambios significativos entre las muestras de calabaza y jitomate. Sin embargo, la muestra de chayote presentó el valor ligeramente más alto en el contenido de ceniza, de 0.94 g/100g, en comparación con la muestra de nopal, la cual presentó 0.84 g/100g, siendo el más bajo entre todas las muestras Lípidos En cuanto al contenido de lípidos, los valores fluctuaron entre 0.12 y 0.75 g/100g. El valor más alto se presentó en la naranja, con 0.75 g/100g y el valor más bajos en la muestra de chayote, de 0.12 g/100g. De manera general se puede observar que se presentaron diferencias estadísticas significativas (p>0.05) para casi todas las muestras. Por otra parte, las muestras de calabaza, nopal y manzana no presentaron diferencias significativas (p<0.05). Muños, (2001), reportó un valor de lípidos de 0.30 g/100g para la manzana, valor que fue ligeramente menor al encontrado en este estudio (0.35 g/100g). Los contenidos presentes en la zanahoria (0.23 g/100g) y el chayote (0.12 g/100g), resultaron ser menores a los reportados por Muñoz, (2001), quienes encontraron para estos mismos productos un valor de 0.30 g/100g. Estas diferencias pueden ser atribuidas a la naturaleza misma del producto, estado de madurez y estación del año en que se cosecha. 39

52 Proteínas En el contenido de proteínas las muestras de chayote y calabaza fueron las muestras de mayor valor, seguido del pepino (0.95 g/100g), nopal (0.70 g/100g) y jitomate (0.70 g/100g), además la muestra de menor contenido fue la zanahoria (0.63 g/100g). Se sabe que las frutas no son una fuente importante de proteína; si bien se observan diferencias estadísticas entre los valores, estos resultan similares a los reportados en la tabla de composición química de los alimentos en México (Muñoz, 2001). Los contenidos de proteínas en frutas fueron los siguientes, la que obtuvo mayor contenido fue la naranja (1.05 g/100g), seguido de las muestra de papaya (0.70 g/100g), piña (0.61 g/100g) y pera (0.61 g/100g), tuvieron valores similares, la de menor contenido fue la manzana (0.35 g/100g). En los contenidos de proteína en verduras fueron los siguientes, la calabaza (1.52 g/100g) fueron las muestras de mayor contenido, seguido del pepino (0.96 g/100g), chayote (0.85 g/100g), nopal (0.70 g/100g) y jitomate (0.70 g/100g), estas dos últimas obtuvieron valores similares, además la muestra de menor contenido fue la zanahoria (0.63 g/100g). Al comparar los resultados de proteínas de frutas y verduras podemos observar que las muestras de chayote, naranja y calabaza obtuvieron el mayor contenido de las 11 muestras analizadas, además que las muestras analizadas de verduras contienen mayor contenido de proteína, que las muestras de frutas, esto es debido a que de su contenido de proteínas, habitualmente representa menos del 1% del peso fresco de las frutas. Las proteínas están compuestas por aminoácidos, diez de los cuales (leucina, isoleucina, valina, treonina, triptófano, metionia, lisina, fenilalanina, histidina y arginina) son esenciales para el ser humano. El término esencial hace referencia a que el organismo no los puede producir por sí mismo y, por tanto, debe obtenerlos necesariamente de la alimentación cotidiana. Una proteína que contenga, en cantidad y calidad, los diez aminoácidos esenciales 40

53 se considera completa o de alto valor biológico. En las frutas, las proteínas son de bajo valor biológico. Sin embargo, en algunas frutas cítricas abundan sustancias nitrogenadas simples como la asparagina y la glutamina y los ácidos aspártico y glutámico Fibra dietética Los valores de fibra dietética total (FDT) en los alimentos analizados se muestran en el Cuadro 5. En general, para todas las muestras los valores fluctuaron desde 9.09 g/100g hasta g/100g. Las muestras en frutas con mayor contenido de FDT fueron la pera (18.88) seguida de la naranja (18.18), mientras que la muestra de menor contenido fue la piña (9.09 g/100g); en los verduras se observaron contenidos de FDT más elevados, para nopal g/100g, a pesar de que la calabaza presentó el valor menor (16.84 g/100g) se encuentra en el tenor de los valores más altos en las frutas. Esta amplia variación observada puede depender de varios factores tales como tipo de producto (fruto o vegetal), estado de madurez, diferencias en las variedades y, factores ambientales y estacionales. Así de esta manera el análisis estadístico reflejó que existen diferencias estadísticas significativas (p>0,05) entre todas las muestras, para este parámetro evaluado. En este mismo sentido, los resultados encontrados en la presente investigación indican que el contenido de fibra dietética total está en función de la fuente de la cual es extraída, siendo así mayor este componente en verduras que para frutas. debido en gran medida a que las muestras utilizadas se analizan con o sin cáscara donde hay mayor o menor concentración de fibra, a que son sometidas a un proceso de cocción, modificando así la presencia de fibra, así como al grado de madurez, al momento de analizar, las muestras. Los contenidos de FDT en las verduras variaron de g/100g hasta g/100g; siendo el nopal la muestra que presentó el valor máximo. 41

54 Cuadro 5. Contenido de fibra dietética total (FDT), insoluble (FDI), soluble (FDS) Muestra FDT g/100 g FDI g/100 g FDS g/100 g Cereales: **Tortilla *Arroz ± ±0.06 *Pan blanco ± ±0.08 Leguminosas: ***Frijol negro ± ±0.74 Verduras: Nopal 33.66±0.43 f 27.15±0.44 f 6.51 Chayote 17.12±0.30 c 12.58±0.25 c 4.54 Calabaza 16.84±0.10 c 9.64±0.39 b 7.20 Jitomate 23.54±0.23 e 18.95±0.20 e 4.6 Zanahoria 23.07±0.28 e 15.92±0.34 d 7.15 Pepino 24.56±0.17 e 19.04±0.34 e 5.51 Frutas: Papaya 17.86±0.12 c,d 15.18±0.24d 2.68 Piña 9.09±0.22 a 7.31±0.8 a 1.78 Pera 18.88±0.29 d 15.53±0.34 d 3.35 Naranja 18.18±0.42 d 14.91±0.50 a 3.27 Manzana 14.58±0.34 b 12.2±0.48 c 2.38 Los resultados obtenidos son la media de 6 repeticiones ± EE Medias dentro de cada columna con la misma letra no son significativamente diferentes para un nivel de significancia de (p 0.05) por la prueba de rangos múltiples de Tukey EE: Error estándar de las medias (n=9) *reportado por Saura-Calixto 2000 **reportado por Bressani et al ***reportado por Silva-Cristóbal 2007 El nopal es un alimento ampliamente reconocido por sus efectos benéficos a la salud (recomendado para el control de enfermedades como la diabetes tipo 2), los cuales son atribuidos principalmente al contenido y tipo de fibra dietética (Reynoso- 42

55 Camacho et al., 2008). Sin embargo, los estudios publicados sobre el contenido de fibra en este vegetal, se refieren en su mayoría a la cuantificada como fibra cruda, método que subestima a ciertos componentes de la fibra (Muñoz et al., 2001). En un estudio realizado sobre las características fisicoquímicas del nopal en diferente estado de madurez, señalan que el contenido de FD es dependiente de éste. Conforme avanza la maduración del nopal, el contenido de fibra dietética soluble (FDS) disminuye, mientras que la fracción insoluble (FDI) aumenta, no obstante el valor de FDT osciló entre y g/100g, en los diferentes estados de maduración, por lo que el valor obtenido en este trabajo, aún cuando es el alimento con mayor contenido de FDT, y no se conoce la variedad y estado de madurez, es menor al reportado por Rodríguez-García et al. (2007). Sin embargo, Muñoz et al., 2001 en las tablas de valor nutritivo de los alimentos, marcan 3.5 g de fibra para Opuntia sp., dato reportado en base húmeda, cuando se hace la conversión a base seca, como se reportan en este trabajo el valor resulta g/100 g, que es similar a los resultados en esta investigación. Con respecto al resto de las verduras, los valores de FDT oscilaron entre 16.85, para la calabaza, y g/100 g para el jitomate. Los valores son similares con lo que se ha reportado en México, en las tablas de valor nutritivo de los alimentos, exceptuando a la zanahoria, donde se reporta 36 g/100g, en la raíz cruda, mientras que en este estudio se analizó cocida. Estudios tanto en zanahoria (Phillips y Palmer, 1991) como en leguminosas señalan que el proceso de cocción tiende a aumentar el contenido de fibra dietética, debido al rompimiento de sus componentes (celulosa, hemicelulosa, lignina, pectina, gomas) y a la interacción de éstos con otras sustancias, tales como proteínas y lípidos, que hacen a estos últimos inaccesibles a las enzimas que los hidrolizan y se cuantifican en la FDT (Pak, 1995). En el estudio de Gisell (2000), se observa que el aumento en el valor de FDT es dependiente del tipo cocción, pues los valores de FDT, de las leguminosas analizadas, disminuyeron cuando el cocimiento fue por ebullición prolongado, comparado con el alimento crudo y cocción con presión. Los autores señalan que 43

56 esta disminución en el contenido de FDT puede deberse a la solubilización en el agua de cocimiento, de la fracción soluble de la fibra. En otro estudio, realizado por Pak (1995), sobre el contenido de FDT en verduras cultivadas en Chile, se encuentran discrepancias con respecto a los valores aquí analizados, en algunas muestras; entre los alimentos coincidentes con este estudio se encuentran el pepino, el jitomate y la zanahoria. Dichas discrepancias pueden ser debidas a que la preparación y descripción de las muestras es distinta, para el jitomate reporta 12.8 g/100g, pero la muestra fue cocida y sin cáscara, para pepino reporta 26.9 g/100g, sin cáscara, y para zanahoria reporta 39.2 g/100g, en la raíz cocida y sin cáscara. Con respecto a las frutas analizadas, la pera fue la fruta que obtuvo el mayor contenido de FDT, y la piña el valor menor (Cuadro 5). El valor obtenido en este trabajo para la piña (9.09 g/100g) es coincidente con lo reportado en las tablas de composición de los alimentos (9.58 g/100g). El resto de los valores obtenidos para las distintas frutas analizadas en este trabajo, se encuentran por arriba de lo reportado para frutas consumidas en México (papaya, 10.25; pera, 12.04; naranja, 13.51; manzana, g/100g) (Muñoz, 2001). La variedad (ya que no se reporta en el estudio de las tablas de composición de alimentos) y el método utilizado para su cuantificación, pudieran ser los responsables de estas diferencias. Este comportamiento se refuerza al observar los resultados para alimentos de consumo frecuente en Chile (Pak, 2001) y Brasil (Menezes et al., 2004), ya que el contenido de FDT en naranja consumida en Brasil es de 20.0 g/100g, mientras lo reportado para la consumida en Chile es g/100g, donde la variedad y el método de cuantificación de la FDT pudieran ser los responsables de la diferencia. El contenido de FDT, reportado para alimentos Chilenos, para pera es g/100g, y para manzana g/100g, los cuales son cercanos a los reportados en este trabajo; no sucede así con la papaya cuyo valor reportado es menor (11.53 g/100g) al nuestro. Las discrepancias entre los valores reportados, para un mismo alimento 44

57 por distintos laboratorios, ya han sido discutidas por los grupos dedicados a la elaboración de las tablas de composición de alimentos (Menezes et al., 2004). El contenido de FDT encontrado en frutas y verduras se debe en gran medida como se analizan las muestras, y que muchas veces esto depende las costumbres regionales del consumo de estos alimentos, porque en algunos casos se prefiere el consumo con cáscara, otras veces cocinado, en otras ocasiones en estado verde o maduro, etc. Además, Menezes et al., (2004) hace una descripción de los posibles errores asociados a la metodología para determinar, el contenido de FDT. Señala que los errores pueden ser sistemáticos o accidentales, asociados a la metodología o elección de la muestra. Señala que los errores sistemáticos producen resultados precisos, pero lejanos al valor real. Como ejemplo menciona que la pipeta para medir los reactivos pudiera no estar calibrada, y por tanto al no usar la cantidad de reactivo correcto, se obtiene un valor repetitivo pero erróneo. Se han sugerido distintos criterios para que los análisis se desarrollen dentro de un margen de confianza, y los esfuerzos para unificar dichos criterios entre países continúa. 45

58 Fibra dietética soluble Los resultados de fibra dietética soluble (FDS) para los verduras y frutas analizados se muestran en el Cuadro 5. La pera (3.35 g/100g) y naranja (3.27 g/100g) mostraron el mayor contenido de esta fracción, sin que se observaran diferencias estadísticamente significativas; tampoco se observaron entre la papaya (2.68 g/100g) y la manzana (2.38 g/100g); la muestra con menor contenido de fracción soluble fue la piña (1.78 g/100g). En las verduras, la calabaza (7.21 g/100g) y zanahoria (7.16 g/100g) fueron estadísticamente iguales y las que obtuvieron mayor contenido; las muestras con menor contenido de FDS fueron el jitomate (4.6 g/100g) y chayote 4.55 (g/100g). En general, se puede decir que en las verduras prevalece esta fracción soluble en comparación con las frutas. A simple vista pudiera parecer que el contenido de la FDS es mayor para las verduras en comparación con los frutos; sin embargo, esta diferencia no es grande ya que en promedio la FDS de los verduras representa el 26 % del contenido de FDT de éstos y, en los frutos es 18 %. La acción fisiológica principal de la FDS es sobre metabolismo de lípidos y la glucosa. Varios estudios indican que este tipo de fibra puede ayudar a disminuir la concentración sanguínea del colesterol y además coadyuva a disminuir la absorción intestinal de la glucosa proveniente de los alimentos (Saura-Calixto et al., 2000). Del mismo grupo de frutas se observan niveles de casi el doble entre la manzana (1.78 g/100g) y la pera (3.35 g/100g). En alimentos que componen la dieta española se reportan para plátano (5.44 g/100g), manzana (5.05 g/100g) y naranja (4.44 g/100g), valores mayores comparándolos con los alimentos aquí analizados. En verduras reportan para jitomate (2.70 g/100g, Saura-Calixto et al., 2000), el cual es menor al determiando en esta variedad de jitomate de México (4.6 g/100g). Se ha señalado que los alimentos con alto contenido de FDS permiten que el vaciamiento gástrico se retrase, provocando así que el tránsito intestinal sea lento; manteniendo una sensación de saciedad por más tiempo, también las fibras solubles, ayudan a 46

59 disminuir la velocidad de absorción intestinal de la glucosa y así reducen la glucemia postprandial. Esta propiedad se la confiere su alta viscosidad. Debido a esto, se hace la recomendación a los pacientes diabéticos de ingerir alimentos ricos en fibra soluble. En la actualidad se hace especial énfasis para que la población ingiera un aporte adecuado de fibra, alrededor de 30 g/día. En tratamientos terapéuticos se consiguen efectos significativos añadiendo de 5 a 15 g de fibra viscosa a una comida. Otra propiedad importante es que son degradadas rápidamente por la microflora anaerobia en el colon (grado alto de fermentación). El proceso de fermentación produce ácidos grasos de cadena corta (AGCC), que están asociados con ciertos efectos benéficos a la salud. Actualmente, se piensa que recomendar una dieta rica en fibra, especialmente soluble, puede ayudar, junto con el resto del tratamiento médico, en el control de los pacientes con hiperlipidemia (Escudero y Gonzales, 2006). Por otro lado, en la FDI, también fue clara la diferencia entre las muestras. Las frutas con mayor contenido fueron la papaya (15.18 g/100g), la pera (15.5 g/100g) y la naranja (14.91 g/100g), valores que fueron estadísticamente similares; la piña (7.31 g/100g) resultó la fruta con el contenido menor. En los verduras, la muestra con mayor contenido de FDI fue el nopal (27.15 g/100g), y la calabaza (9.64 g/100g) la del valor menor. Estadísticamente sólo se encontró similitud en el contenido de FDI entre el pepino (19.05 g/100g) y el jitomate (18.95 g/100g) Fibra dietética insoluble Los valores obtenidos de FDI para verduras ( g/100g) y frutas ( g/100g) difieren significativamente entre sí (Cuadro 7). Los datos obtenidos para ambas muestras, la mayor cantidad de fibra dietética está en forma de FDS. Los mayores contenidos de FDI (19 y 27 g/100g) fueron presentes en el pepino y nopal, quienes también presentaron niveles moderados de FDS. 47

60 Por otro lado, fue también clara la diferencia (p< 0.005) entre las muestras para FDI en las frutas. La pera y la papaya presentaron valores de y g/100g, siendo los más altos para las frutas y sólo con la zanahoria (15.92 g/100g), presentan valores muy similares en sus contenidos de FDI. Tanto la calabaza como la piña, presentaron los contenidos más bajos de FDI, con valores de 9.64 y 7.31 g/100g, respectivamente; sin embargo, de acuerdo con Khanum et al., (2000), éstos se encuentran dentro de los productos con valores intermedios en su contenido de FDI. Pocos trabajos se han reportado en relación a contenidos de FDI tanto para verduras como frutos; sin embargo, los encontrados aquí para jitomate (18.92 g/100g), es muy similar al reportado por Khanum et al. (2000), de 19.9 g/100g, aunque en el mismo trabajo de Khanum, es muy diferente este contenido de FDI para otro producto como la zanahoria, que reporta un valor de 28.3 g/100g, superior al de g/100g que se encontró para este mismo producto. Esta diferencia puede explicarse por la variación en las variedades botánicas de la zanahoria que se examinó, así como también a los métodos específicos con que se realizaron los análisis (Buckeridge et al.,, 2000). La fracción de la FDI fue mayor que la de FDS. Esto se debe a que en la fracción soluble esta constituida en su mayoría por pectinas gomas y mucilagos y en la fracción insoluble lignina, celulosa y hemicelulosa que son los principales componentes de la pared celular, y están fuertemente asociados, (Buckeridge et al., 2000). Las pectinas son polisacáridos solubles en agua, por lo que se ha observado que, en alimentos sometidos a cocción, esta fracción puede difundirse al agua de hervor, disminuyendo su valor. En el procesamiento, los enlaces glucosídicos de los polisacáridos pueden romperse causando solubilización de la fibra insoluble, así como una degradación de la fibra ya soluble a fragmentos más pequeños. También puede haber pérdida de fibra soluble por lixiviación al agua de cocción. La naranja, la manzana y la cebolla son reconocidos como alimentos ricos en pectina, por ende la fracción soluble será mayor a otros alimentos (Pak, 1995). 48

61 Los ácidos galacturonicos, componente de las pectinas, son reconocidos como los responsables de las alteraciones en la textura, en frutos como kiwi, jitomate y papaya, durante la maduración (Buckeridge et al., 2000). La celulosa, un polímero de glucosas unidas por enlaces β-(1-4), junto con la hemicelulosa, tiene la función de dar forma y soporte a la pared celular. Ambas moléculas se alinean formando microfibrillas insolubles, dando resistencia a las presiones a las que puede estar sometida la célula. La maduración de alimentos verduras es un factor determinante en la relación entre los componentes solubles e insolubles de la fibra. Carnovale y Lintas (1995) refirieron que un mismo tipo de tratamiento térmico puede tener efectos diferentes en el contenido de fibra dietética de los alimentos y señalaron que la cocción promueve el rompimiento de sus componentes (celulosa, hemicelulosa, lignina, pectina, gomas), además de propiciar la interacción y enlace de estas sustancias con proteínas y lípidos, así como la generación de cambios cualitativos y/o cuantitativos sustanciales que varían la composición de la fibra dietética al comparar el alimento crudo con el cocido. Asimismo, puede observarse contradicción entre autores, al reportar unos el incremento y otros la disminución de la fibra dietética posterior a la cocción (Carnovale y Lintas., 1995). En este sentido, Saura-Calixto et al. (2000), propusieron que las proteínas, los taninos y almidón también interactúan con los carbohidratos. Proponen que la asociación entre estos componentes después de su cocción causa un aumento en la FDT. La fibra insoluble es escasamente degradada por la acción de las bacterias colónicas, por lo que se excreta prácticamente íntegra por las heces, por este motivo las muestras con altos contenido de FDI tienen la capacidad para retener agua, ya que aumentan la masa fecal, que es más blanda y permite la motilidad gastrointestinal. El efecto que tiene sobre la absorción de macronutrientes es pequeño en comparación con el de la fibra soluble. En cambio, reducen de manera importante la absorción de cationes divalentes, probablemente debido a la presencia de ácido fítico, que habitualmente acompaña a estas fibras. Esto suele ocurrir con ingestas de fibra superiores a las recomendadas diariamente (20-35 g). 49

62 6.3.- Fracción indigerible El contenido de la fracción indigerible total (FIT), y sus fracciones soluble (FIS) e insoluble (FII) de los alimentos analizados se muestra en el Cuadro 6. La FIT para las frutas varió desde hasta g/100g, siendo la papaya la fruta que mostró el valor más alto; las frutas con menor porcentaje de FIT fueron la manzana (35.80 g/100g) y la naranja (35.91 g/100g), sin que se observaran diferencias estadísticas entre estas dos últimas muestras. Si bien hay pocos reportes en la literatura científica sobre el tema, se han analizados algunas frutas que forman parte de la dieta española (26.50 g/100g para naranja, g/100g para manzana) (Saura-Calixto et al., 2000); los valores reportados en dicho estudio son menores a los encontrados en este trabajo, aunque no se dan detalles de la variedad de la que se trata. En las verduras, los que tuvieron valores mayores de FIT fueron el nopal (57.48 g/100g) y la zanahoria (52.02 g/100g); las muestras de chayote (45.23 g/100g), calabaza (45.17 g/100g), pepino (44.79 g/100g) tuvieron valores estadísticamente iguales, siendo la muestra de jitomate (36.01 g/100g) la que mostró el menor contenido de FIT. En la misma tendencia observada que en el contenido de FDT, el valor de FIT en las verduras es notablemente más alto en comparación con las muestras de frutas aquí estudiadas, a excepción de la papaya, cuyo valor de FIT es considerablemente más alto que el resto de las frutas analizadas, e incluso de los verduras; Por lo que resulta interesante abrir la interrogante sobre qué componentes de las fruta se cuantifican dentro de la FIT que quedan excluidos en el análisis de la FDT. 50

63 Debemos recordar que los componentes de la FDT están incluidos en el concepto y por tanto en los valores numéricos obtenidos de FIT. Sin que esto represente que existe una proporción entre ambos valores, las muestras con mayor valor de FDT, son las muestras con mayor valor de FIT. En el caso de la fibra dietética se ha señalado que estas diferencias en los resultados puede ser debidas principalmente a que las verduras contienen grandes cantidades de celulosa, que no puede ser hidrolizadas (Buckeridge et al., 2000). Es importante recalcar que las muestras de papaya y pera que obtuvieron valores altos de FIT, tiene un papel importante para pacientes con problemas de alimentación, probablemente, entre otros factores, porque representan un sustrato fermentable importante. En la papaya predomina la fracción indigerible insoluble, si bien la FIS es menor, fue también en la papaya donde se observó el valor más alto. Las frutas con altos contenidos de FIT son recomendadas para pacientes con problemas de estreñimiento, dado que ayuda a aumentar el número y la consistencia de las deposiciones; evidenciando, entre otros factores, estar relacionado a que contiene una fracción importante de sustrato fermentable, dado que se sabe que el sustrato fermentable aumenta la retención de agua y la biomasa (número de bacterias) en el bolo fecal, y con ello la consistencia, el volumen y el número de deposiciones (Cummings y MacFarlane, 1991). 51

64 Cuadro 6. Contenido de la fracción indigerible soluble (FIS), insoluble (FII) y total (FIT) Muestra FIS FII Total Cereales **Tortilla 8.35± ± *Arroz 2.19± ± *Pan blanco 2.78± ± Leguminosas ***Frijol negro 10.22± ± Verduras Nopal 19.70±0.26 f 38.00±0.31 d Chayote 13.21±0.40 e 31.02±0.48 b Calabaza 9.65±0.30 c 35.37±0.35 c Jitomate 9.80±0.35 c 26.21±0.48 a Zanahoria 7.79±0.28 b 44.24±0.62 e Pepino 5.70±0.32 a 39.69±0.44 d Frutas Papaya 10.87±0.50 d 48.57±0.83 f Piña 9.14±0.13 c 27.60±0.55 a Pera 6.70±0.42 b 35.30±0.40 c Naranja 9.04±0.14 c 25.87±0.43 a Manzana 9.54±0.40 c 26.26±0.43 a 35.8 Los resultados obtenidos son la media de 6 repeticiones ± EE Medias dentro de cada columna con la misma letra no son significativamente diferentes para un nivel de significancia de (p 0.05) por la prueba de rangos múltiples de Tukey EE: Error estándar de las medias (n=6) *reportado por Saura-Calixto 2000 * *reportado por Viguri et al ***reportado Hernández-Salazar

65 Fracción indigerible soluble El contenido de fracción indigerible soluble (FIS) para frutas fue estadísticamente igual entre la papaya (10.87), piña (10.32), naranja (10.30), y manzana (11.78 g/100g); y entre los verduras el valor más alto se observó en el nopal (18.58), y el más bajo en el pepino (5.70 g/100g). La fracción soluble está compuesta principalmente de pectinas, algunas hemicelulosas, mucílagos y gomas. Los alimentos que contienen mayor cantidad de FIS pueden equilibrar los niveles de colesterol y glucosa en sangre. También, se le ha atribuido un papel preventivo contra el cáncer de colon. Para los diabéticos, la FIS que se encuentra en frutas y verduras es benéfica porque provoca que la glucosa sea absorbida muy lentamente en el intestino delgado, evitando un incremento irregular del nivel de glucosa en sangre (Saura-Calixto y Goñi, 2004). La poca variabilidad en el contenido de FIS en las diferentes frutas, refuerza el principio nutricional de consumir una dieta variada. Desde un punto de vista nutricional, Saura-Calixto et al. (2000) reconocen que los contenidos de FI pueden ser más representativos que los valores de FD ya que la FI incluye componentes (AR, PR, polisacáridos no amilaceos, lignina, fructooligosacaridos etc), que no están disponibles en el intestino delgado, para su digestión y absorción, pero sirven de sustrato para la microflora del colon. La poca variabilidad en el contenido de FIS en las diferentes frutas, refuerza el principio nutricional de consumir una dieta variada. Debido a su viscosidad y a su alta fermentabilidad, la FIS produce los ácidos grasos de cadena corta (AGCC) que son el acido acético, propiónico y butírico, los cuales contribuyen al buen funcionamiento del intestino grueso y la prevención de patologías a través de su acción en el lumen, en la musculatura colónica y vascular así como por medio del metabolismo de los colonocitos (Topping y Clifton, 2001). Disminuyen el ph intestinal, incrementan la absorción de agua y sales en el intestino grueso (Topping y Clifton, 2001). 53

66 El ácido butírico es el principal substrato de energía para los colonocitos y es activamente biotransformado a cuerpos cetónicos (acetoacetato y betahidroxibutirato), dióxido de carbono y agua. Su presencia es fundamental para el crecimiento y proliferación de las células normales del epitelio colónico (Young et al., 1991), y enlentece o inhibe el crecimiento de algunas líneas celulares neoplásticas (Scheppach et al., 1992). También tiene un importante papel en la prevención y tratamiento de enfermedades de la mucosa colónica como colitis ulcerativa y cáncer. Con respecto a este último ácido, se ha reportado que estimula la apoptosis en las células del colon e inhibe el crecimiento de células cancerígenas in vitro. (García, 1997). El ácido propiónico y el acético son absorbidos y metabolizados por el hígado a través de diversos mecanismos, que podrían disminuir los niveles de colesterol plasmático y actuar de forma positiva sobre enfermedades cardiovasculares (García, 1997). Cummings et al. (2001), reportaron la producción de los AGCC en diversos sustratos (Cuadro 5), encontrando que el ácido acético fue el que se presentó en cantidades mayores, seguido del propiónico y del butírico. Además, la fermentación in vitro de compuestos indigestibles aislados (almidón resistente, pectinas, hemicelulosa, beta-glucanos), indicó que las pectinas son los sustratos que más acetato producen. Posteriormente, se encontró que el almidón resistente es el sustrato dietario que produce más ácido butírico en el colon y que altos niveles de este AGCC lo protegen contra el cáncer (Pryde et al., 2002). 54

67 Fracción indigerible insoluble Es importante mencionar que la mayor parte de esta FIT está representa por la FI insoluble (FII), ya que está relacionada con su composición donde predomina la fibra dietética, el almidón resistente, proteína y compuestos polifenólicos. Los valores de la FII que se obtuvieron para frutas fue: papaya (48.57 g/100g), piña (27.92 g/100), pera (35.30 g/100g), naranja (25.87 g/100g), manzana (26.26 g/100g). Las muestras que tuvieron mayor contenido de FII fueron papaya y naranja, y las de menor contenido fueron manzana y piña. En verduras los valores que se obtuvieron fueron para nopal (37.07 g/100g), chayote (31.77 g/100g), calabaza (36.52 g/100g), jitomate (28.42 g/100g), zanahoria (44.24 g/100g), pepino (39.09 g/100g). Las muestras zanahoria y pepino obtuvieron el mayor contenido de y las que obtuvieron un contenido menor fueron las muestras de chayote y jitomate. En el caso de los verduras cabe destacar a la zanahoria por el alto valor de FII, esto podría deberse, tal vez, a que durante la cocción algunos componentes de la pared celular, como la celulosa y hemicelulosa forman complejos con proteínas y otros componentes, dado que estos complejos son aún menos susceptibles a la hidrólisis da como resultado un incremento de los valores totales de fibra, tal como lo reportan Phillips et al., (1991), en el análisis de la FD de la zanahoria cruda y cocida por diferentes métodos. Los alimentos con un alto contenido de FII está indicada para combatir el estreñimiento y se utilizaría como una alternativa para prevenir y tratar la obesidad, esto se debe a que la fibra en el aparato digestivo atrapa parte de los azúcares y las grasas ingeridas, lentificando y disminuyendo su absorción; lo que a su vez, disminuye el aporte final de energía. Esto es una buena contribución, ya que la obesidad puede desencadenar otras enfermedades como hipertensión arterial, cardiopatía isquémica (Saura-Calixto y Goñi, 2004). 55

68 Los alimentos ricos en FII actúan fundamentalmente sobre el tránsito intestinal, ya que la celulosa que contiene posee un efecto laxante superior al de la fibra soluble. En otros países se ha analizado extenuantemente el valor de fibra dietética insoluble en los alimentos, pero en la actualidad sólo existen reportes de FII para la dieta española y Brasil. En Brasil se han realizado análisis a las leguminosas, cereales y harinas procesadas, el contenido de FII de las leguminosas como las lentejas, es de g/100g y frijoles, 7.49 g/100g. En productos como spaghetti blanco elaborado a partir de cereal, 1.18 g/100g y, maíz con contenidos de 4.85 g/100g (Menezes et al., 2004). Al comparar los contenidos de FII presente en cereales con los de tortilla (7.62 g/100g) y frijol (38.71 g/100g) que se consume en México, observamos que es mayor su aporte de FII de estos dos productos. De otra parte, en países como España también se han realizado estudios en el contenido de FII presente en cereales procesados (spaghetti), leguminosas, verduras y frutas. Los contenido que se han reportado en espagueti son de g/100g, en pan blanco 8.28 g/100g y en arroz 9.94 g/100g. Saura-Calixto et al. (2004), reportó también contenidos para muestras de frijol (31.14 g/100g), hongos (47.45 g/100g), coliflor (44.22 g/100g) y pimiento (41.22 g/100g) y en plátano (34.63 g/100g), naranja (23.52 g/100g), mandarina (23.60 g/100g) y fresa (21.51 g/100g). Al comparar éstos valores con los contenidos de verduras de zanahoria (44.24 g/100g), pepino (39.09 g/100g) y nopal (38.16 g/100g), encontrados en este estudio y que fueron los de mayor contenido de FII, se observa que sus contenidos son inferiores con respecto a los reportados por Saura-Calixto et al. (2004); situación que no fue para el caso de la zanahoria que resultó tener un contenido similar a la coliflor y superior a la muestra de pimiento. En los resultados de frutas que se obtuvieron en este trabajo, los de mayor contenido de FII son la papaya (48.27 g/100g) y la pera (g/100g). Cabe señalar que los contenidos de las muestras que se obtuvieron en frutas, muestran mayor contenido 56

69 de FII que los productos consumidos en España. Esto es importante notarlo ya que un alto contenido de FII está indicado para combatir el estreñimiento y además podría utilizarse como una alternativa para prevenir y tratar la obesidad. Esto se debe a que la fibra en el aparato digestivo atrapa parte de los azúcares y las grasas ingeridas, lentificando y disminuyendo su absorción; lo que a su vez, disminuye el aporte final de energía. Esto es una buena contribución, ya que la obesidad puede desencadenar otras enfermedades como hipertensión arterial, cardiopatía isquémica (Saura-Calixto y Goñi, 2004) Fracción indigerible y fibra dietética La FD es parte de la fracción indigerible y también se ha mencionado que el protocolo para determinar la FD no es consistente en la determinación de los compuestos indigeribles, debido a que el método de FD tiene un valor limitado, dado que actualmente se sabe que los componentes de la fibra solamente representan una parte de los sustratos que escapan a la acción de las enzimas digestivas. Además, los estudios realizados sobre el contenido de fibra en los alimentos, han sido utilizando usando métodos analíticos que no corresponden a las condiciones fisiológicas (fibra dietética) del ser humano, como se refleja en los valores determinados en dichas muestras, donde se puede observar en la figura 8 que los resultados de la FI son muy superiores comparados con los de la fibra dietética, aún cuando se trata de las mismas muestras analizadas (Figura 7). Esto es debido a la presencia de otros componentes diferentes de polisacáridos no almidones (NSP) y lignina (Saura-Calixto et al., 2000). 57

70 Figura 7. Contenido de fibra dietética y fracción indigerible de frutas y verduras Por lo tanto, la técnica para determinar la FI propuesta por Saura-Calixto et al. (2000), tiene el carácter de ser reproducible, además que este método puede considerarse como una alternativa fisiológica para el concepto común de la fibra dietética (Saura-Calixto y Goñi, 2004), ya que se obtienen valores más reales en lo que concierne a los compuestos indigeribles. Se considera que la determinación de la FD y el AR en los alimentos serían de valor debido a la similitud fisiológica y comportamiento de los efectos de ambas fracciones indigeribles (Saura-Calixto et al., 2000). El AR se define como la suma de almidón y los productos que no son degradados ni absorbidos en el intestino delgado de individuos sanos, además que se encuentra presente en alimentos crudos y procesados (Asp, 1992). AR es prácticamente fermentado en el intestino grueso y es además también uno de los principales sustratos de la microflora del colon (Asp et al., 1996). 58

71 Este AR no está considerado en la determinación de FD, y se precisa de métodos específicos para cuantificarlo; sin embargo, Saura-Calixto et al. (2000) consideran que es una fracción indigerible importante, que sumada a la FD podría dar valores similares a los que ocurre fisiológicamente. Hacen por tanto la suma de valores de FD y AR, para su análisis con el valor de FI, lo cual resulta congruente para alimentos en cuya composición predomina el almidón, como en el caso de los cereales y sus derivados, leguminosas y tubérculos; no así para el grupo de frutas y verduras, por lo que el análisis de la FI de este grupo en particular debería ser más exhaustivo y apuntar hacia cambios químicos o físicos en las moléculas que componen la pared celular, como las interacciones con proteínas, o formación de sales y complejos (Phillips, 1991). Los resultados del análisis de AR para este trabajo se muestran en el Cuadro 9, y por la naturaleza de las muestras, en la mayoría los valores no son considerables para la suma de la FI, no así en el caso de la papaya y la naranja, y sorprendente en el nopal, dado que este vegetal es más bien reconocido por su alto contenido de mucílagos (Rodríguez-García et al., 2007). El estado de maduración de las muestras podría estar influyendo, ya que se sabe que el almidón es una molécula de reserva energética para las plantas, que en el caso de las frutas se transforma en glucosa durante la maduración. Por otro lado, otro componente no cuantificado en la FD y si en la FI es la llamada proteína resistente. Las proteínas resistentes (PR) son también incluidas como un componente de la FI. Las estimaciones sugieren que entre el 6 y 18 g de nitrógeno entran al colon en una base diaria (Cummings y MacFarlane, 1991; Andersson et al., 1990). La mayoría de esta proteína es de origen endógeno (MacFarlane et al., 1992), aunque también las proteínas de la dieta contribuyen a la entrada del nitrógeno al colon. Se estima que entre 3 y 9 g de PR llega al intestino grueso diariamente, dependiendo de la forma física de los alimentos y la proteína (Chacko y Cummings, 1988). Los resultados de FII comparándolos con los contenidos de FDI, muestran un contenido superior, como se muestra en la Figura 8. Estos resultados fisiológicos atribuyen la inclusión de la PR en la definición de FIS Se sabe que dentro de la 59

72 fracción indigerible insoluble se encuentran pequeñas cantidades de AR, PR, así como pequeñas cantidades de minerales (Saura-Calixto et al., 2000). Figura 8. Contenido de FDI y FII de frutas y verduras En el residuo de la FII, después de los fuertes tratamientos enzimáticos, se pueden encontrar minerales resistentes, esto se debe probablemente a la fuerte unión que tiene la pared celular con la planta. Por tanto, no son absorbidos en el intestino delgado llegando hasta el colon donde podría tener lugar la fermentación de la pared celular de los polisacáridos. No obstante, constituyen una pequeña fracción de menor importancia de análisis. Por ello en el Cuadro 7, se introdujeron los contenidos de almidón resistente, minerales y FIS. El contenido de PR, polisacáridos no amiláceos y klason lignina se determinaron por diferencia, mostrando así que la suma de los contenidos de AR, minerales, PR+NSP+KL, dan como resultado el contenido restante de la FII, ya que la FII, si toma en cuenta estos compuestos, como también lo reportan otros investigadores (Saura-Calixto et al., 2000.), por el contrario de la FD que no se toman en cuenta. 60

73 Cuadro 7. Componentes de la FII y FIS de los alimentos. Muestra FII AR Cenizas PR,NSP+KS FIS Cereales Tortilla **7.62±0.76 ***3.4±0.20 ***1.1± **8.35±0.09 *Arroz 9.94± ± ± ±0.09 *Pan blanco 11.19± ± ± ±0.24 Leguminosas Frijol negro ^38.71±0.81 ^^11.4±0.25 ^^5.43± ^10.22±0.32 Verduras Nopal 38.00±0.31 d 2.18±0.13 e 0.84±0.08 a ±0.26 f Chayote 31.02±0.48 b 0.43±0.04 a,b 0.90±0.02 e ±0.40 e Calabaza 35.37±0.35 c 0.39±0.03 a 0.94±0.01 c ±0.30 c Jitomate 26.21±0.48 a 0.48±0.15 b 0.91±0.04 c ±0.35 c Zanahoria 44.24±0.62 e 1.71±0.05 d 0.92±0. 05 d ±0.28 b Pepino 39.69±0.44 d 0.41±0.08 a 0.87±0.02 b ±0.32 a Frutas: Papaya 48.57±0.83 f 3.11±0.01 f 0.94±0.06 f ±0.50 d Piña 27.60±0.55 a 0.46±0.06 b 0.98±0.10 h ±0.13 c Pera 35.30±0.40 c 0.73±0.13 c 0.95±0. 03 f ±0.42 b Naranja 25.87±0.43 a 2.38±0.16 e 0.97±0.05 g ±0.14 c Manzana 26.26±0.43 a 0.64±0.15 c 0.97±0.03 g ±0.40 c Los resultados obtenidos son la media de 6 repeticiones ± EE Fracción indigerible insoluble (FII), Fracción indigerible soluble (FIS) Y Almidón resistente (AR) El contenido de PR, polisacáridos no amiláceos y klason lignina se determinaron por diferencia, mostrando así que la suma de los contenidos de AR, minerales, PR+NSP+KL, dan como resultado el contenido restante de la FII Medias dentro de cada columna con la misma letra no son significativamente diferentes para un nivel de significancia de (p 0.05) por la prueba de rangos múltiples de Tukey. EE: Error estándar de las medias (n=6). *reportado por Saura-Calixto **reportado por Viguri et al ***reportado por García-Rosas junio ^reportado por Hernández-Salazar ^^reportado por Silva-Cristóbal Por otro lado, al comparar los contenidos de la FDS y los contenidos de la FIS observamos que los contenidos son mayores (Figura 9), pero en algunas muestras incluso son casi similares (calabaza, zanahoria y pepino), esto se debe a que ambos corresponden a las fracciones restante después de la diálisis del sobrenadante de la hidrólisis enzimática. De hecho las diferencias entre ambos métodos de FIS y FDS se deben a las diferentes condiciones experimentales como son, muestras de preparación, enzimas adicionales, tiempos de incubación, ph y temperatura (Saura- Calixto et al., 2000). 61

74 Figura 9. Contenido de FDS y FIS de frutas y verduras 6.5. La Fracción indigerible y la dieta mexicana Se ha estimado que la dieta debe aportar alrededor de 60 g de carbohidratos indigeribles, es decir que lleguen al colon, diariamente, para mantener el volumen de células bacterianas de la flora normal. (Cummings y MacFarlane, 1991; Stephen, 1980). Sin embargo, en el análisis de carbohidratos no digeribles que aportan los alimentos diariamente, medidos como fibra dietética se observa un déficit. El consumo, en México, de FD sólo representa alrededor de 14 g de carbohidrtaos/día (Enurbal, 2002), en otros países llega a ser de 18 a 20 g (Saura-Calixto, 2004); quedando sin cuantificar un porcentaje de carbohidratos, los cuales han sido denominados como déficit de carbohidratos (GAP carbohydrates), siendo este de al menos 40 g/día (Stephen, 1991). Esto ha llevado a considerar que el déficit de carbohidratos está presente en la dieta, aunque no sea cuantificado por los métodos tradicionales (fibra dietética). Sin embargo, cuando la estimación se hizo usando los valores de FI, la ingesta de los compuestos no digeribles fue de g de FI/día. Esta aproximación está más 62