Evaluación Biológica de la Calidad Proteica de Diferentes Variedades de Cebada (Hordeum sativum Jess).

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1 Evaluación Biológica de la Calidad Proteica de Diferentes Variedades de Cebada (Hordeum sativum Jess). Q. A. Patricia López Perea, Q. A. Fabiola Araceli Guzmán Ortiz, Dra. Elizabeth Contreras López y Dra. Alma Delia Román Gutiérrez. Centro de Investigaciones Químicas. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Carretera Pachuca-Tulancingo, km 45. Ciudad Universitaria. C.P Pachuca de Soto, Hidalgo, México. Resumen La calidad proteica de los cultivares de cebada Esmeralda 1, M16, Pastor Ortiz del estado de Hidalgo y M16 del estado de Tlaxcala fue evaluada por la determinación de la relación de eficiencia proteica (PER), basándose en el incremento de peso de ratas alimentadas con dietas bajo condiciones estandarizadas. Se observó que no existen diferencias significativas entre las cuatro variedades estudiadas, es decir, que las cuatro variedades proporcionan la misma calidad proteica al organismo. Con relación a la caseína si hay una diferencia marcada, ya que dicha proteína proporciona mayor incremento de peso que las variedades de cebada. Esta diferencia entre las proteínas de caseína y las proteínas de cebada se debe a su contenido de aminoácidos esenciales. Abstract Protein quality of barley cultivars Esmeralda 1, M16, Pastor Ortiz of the state of Hidalgo and M16 of the state of Tlaxcala were evaluated by the determination of protein efficiency ratio (PER), being based on the increment of weight of rats fed with diets under standardized conditions. It was observed that significant differences don't exist among the four studied varieties, that is to say that the four varieties provide the same protein quality to the organism. With relationship to the casein if there is a marked difference, since this protein provides bigger increment of weight that the barley varieties. This difference between the casein proteins and the barley proteins is due to its content of essential aminoacids. Introducción La cebada es el cuarto cereal más importante en el mundo después del trigo, el arroz y el maíz. La cebada como todos los cereales es deficiente en determinados aminoácidos esenciales como son lisina, histidina, metionina, treonina y triptofano. El análisis químico de la cebada es muy importante para evaluarla como alimento de consumo humano, pero el valor nutricional real de las proteínas no se refleja en la 21

2 composición química. Es por ello que la evaluación biológica es más deseable. Los métodos biológicos se basan en la ganancia en peso o en la retención de nitrógeno en ensayos con animales experimentales, que habitualmente es la rata, que son alimentados con dietas que contengan la proteína a analizar. Materiales y Métodos Se utilizaron cuatro muestras de cebada (Hordeum sativum jess), cuatro de ellas fueron producidas en el estado de Hidalgo (Esmeralda 1, M16 y Pastor Ortiz) y una en el estado de Tlaxcala (M16). Las siete variedades fueron cultivadas en el ciclo 2003, bajo condiciones de temporal. Cada variedad de cebada fue limpiada para eliminar impurezas. A los cultivares se les realizó el análisis químico para conocer el contenido de proteínas (46.10 AACC, 2001). Animales de prueba. Se emplearon ratas Wistar macho de 21 días de nacidas, cuyos pesos oscilaban entre 28 y 29 g. Las ratas fueron obtenidas en el bioterio de la Universidad Nacional Autónoma de México. Composición de las dietas. Las dietas contenían harina de las siete variedades de cebada. Un lote de ratas fue alimentado con una dieta de caseína como proteína control. La cantidad de proteína se ajusto a 8.5 %, para adecuar la composición de la materia prima a ensayar (Tabla 1). Las dietas se prepararon de acuerdo a la formulación establecida por la AOAC (1990). Relación de eficiencia proteica. Fue determinado de acuerdo al método el AOAC (1990). Las ratas fueron pesadas inicialmente y distribuidas homogéneamente de acuerdo al método de la culebra japonesa. Dichas ratas fueron divididas en lotes de seis ratas cada uno, considerando el peso de cada una. Las ratas fueron colocadas en jaulas individuales. Se mantuvo controlada la temperatura a 24ºC y la humedad relativa a 48 HR, con ciclos de 12 horas de luz y oscuridad. Se les suministro las dietas preparadas y agua suficiente. Cada tercer día se registro el peso ganado y la cantidad de alimento consumido. Al concluir los 28 días del bioensayo se determinó el valor de PER y PER ajustado, en base a las siguientes fórmulas: P PER = AI F PER caseína PER ajustado = PERexp PER caseína ref exp 22

3 Donde: P = Incremento de peso (en gramos) AI = Alimento ingerido total (en gramos) F = % de proteína en la dieta/ 100 PER exp. = Valor PER obtenido en el bioensayo. PER Caseína ref. = Valor de la caseína de referencia = 2.5 PER Caseína exp. = Valor PER de la caseína obtenido en el bioensayo. Tabla 1. Composición de las dietas experimentales (g/100g de dieta). DIETA Caseína f (Hidalgo) (Hidalgo) (Hidalgo) (Tlaxcala) Esmeralda1 Pastor Ortiz M16 M16 Fuente proteína Grasa a Mezcla minerales b Mezcla vitaminas c Celulosa d Hidratos de carbono e Agua a = Aceite de maíz Patrona b = M. minerales TEKLAD # c = M. vitaminas TEKLAD # d = Celulosa SIGMA C-8002 e = Hidratos de carbono (Maizena comercial) f = Caseína SIGMA C-3400 Análisis estadístico. Se efectuó un análisis de varianza ANOVA de una sola vía acoplado a la prueba de rango multiple de Duncan empleando el software STATGRAPHICS plus versión 4.0. Resultados y Discusión Curvas de crecimiento. Con los valores promedio obtenidos de los pesos iniciales y el peso ganado por días, se realizaron las curvas de crecimiento de las ratas alimentadas con las dietas preparadas (Figura 1). Se observó en las curvas de crecimiento, que los lotes de ratas alimentadas con las variedades de cebada no alcanzan el incremento de peso que proporciona la dieta de caseína. Esto es como consecuencia de que la cebada es deficiente en aminoácidos esenciales en relación con la caseína. La cebada contiene 3.5% de lisina, 3.2% de treonina, 1.5% de triptófano y 6.6% de leucina (Callejo, 2002), mientras que la 23

4 caseína contiene 6.4% de lisina, 5.0% de treonina, 1.6% de triptófano y 8.8% de leucina (Beisel et al, 1998). La cebada en comparación con la proteína ideal (lisina 5.5%, treonina 4.0%, triptófano 1.0% y leucina 7.0%) posee mayor cantidad de triptófano, es deficiente en lisina, baja en treonina y leucina. Figura 1. Curvas de crecimiento de las ratas alimentadas con cebada. 140 Incremento de peso (g) Días Caseína Pastor Ortiz Esmeralda Hidalgo M16 Tlaxcala M16 Hidalgo A pesar de que no existen diferencias estadísticas entre las variedades con respecto al incremento de peso en las ratas, se puede observar que las variedades Esmeralda 1 y M16 Tlaxcala proporcionan mayor ganancia de peso que Pastor Ortiz y M16 Hidalgo, éstas últimas tienen un comportamiento muy similar (Figura 1). El incremento de peso que cada variedad proporcionó a las ratas también refleja cual es la calidad de la proteína de la cebada consumida, es decir, a mayor incremento de peso mayor calidad proteica. Los resultados del PER mostrados en la Tabla 2, indican que existen diferencia entre la calidad de las proteínas de las variedades estudiadas, con respecto a la caseína. Entre las variedades estudiadas no existen diferencias estadísticamente significativas Los valores de PER oscilan entre 2.4 y 2.2. El PER ajustado varía de Se puede decir que la variedad con menor PER es M16 Hidalgo (2.2). Las variedades con mayor eficiencia proteica son Esmeralda 1 (2.4) y M16 Tlaxcala (2.4). Pastor Ortiz (2.3) es mas baja que estas dos últimas variedades, pero más alta que M16 Hidalgo. La escasa variación de PER entre las variedades puede deberse a la pobre palatabilidad de las ratas hacia la cascarilla de la 24

5 cebada, debido a que la cascarilla tiene efectos sobre la comida ingerida por las ratas (Bhatty et al, 1975). Sin embargo las cuatro variedades proporcionan la misma calidad proteica. Tabla 2. Determinación de calidad proteica de las cebadas mediante el bioensayo (desviación estándar). LOTE DE PROTEÍNA b PESO ALIMENTO VALORES PER ANIMALES a GANADO c CONSUMIDO c PER c AJUSTADO c Caseína 8.5 (0.1) 88 (19.0) B 328 (43.5) B 3.1 (0.4) B 2.5 B Pastor Ortiz H 8.3 (0.2) 55 (9.3) A 287 (40.0) A 2.3 (0.1) A 1.8 A Esmeralda 1 H 8.5 (0.2) 63 (4.9) A 307 (24.6) AB 2.4 (0.1) A 1.9 A M16 H 8.4 (0.1) 55 (7.3) A 294 (35.1) AB 2.2 (0.2) A 1.8 A M16 T 8.6 (0.1) 61 (4.2) A 297 (15.6) AB 2.4 (0.1) A 1.9 A a = Ratas machos recién destetadas de la raza Wistar, alimentadas con la respectiva dieta. b = Concentración de proteína cruda en la dieta respectiva [para caseína (N x 6.38) y para cebada (N x 5.83)]. c = Letra diferente dentro de la columna indica diferencias significativa estadística. H = Hidalgo T = Tlaxcala Los valores obtenidos del PER demuestran un bajo valor nutritivo de la proteína de la cebada en comparación con la proteína control. La calidad de una proteína está relacionada fundamentalmente con su composición de aminoácidos esenciales y con su digestibilidad. Las proteínas de alta calidad son las que contienen todos los aminoácidos esenciales (FAO/WHO/UNU, 1985). Es por eso que las proteínas de la cebada no son de alta calidad porque carecen de algunos aminoácidos esenciales como la lisina, treonina, metionina y triptófano. Además las proteínas de origen animal son de mejor calidad que las de los cereales. Las variedades Esmeralda 1 y M16 Tlaxcala poseen los valores de PER más altos. Es así que estas dos variedades proporcionaron los incrementos de peso más altos (Figura 15). El incremento de crecimiento de Pastor Ortiz y M16 Hidalgo es menor a las otras dos variedades, por tener menos eficiencia proteica. La calidad proteica de la cebada, donde su valor de PER ajustado varia entre , es de mejor calidad que la proteína del maíz (Zea mays L.) cuyo valor PER ajustado se encuentra entre 1.6 y 1.7 (Oropeza et Ortiz, 1989). La calidad de la proteína de cebada es de mayor calidad que la del maíz aún siendo los dos cereales y que la mayoría de éstos son deficientes en casi los mismos aminoácidos esenciales. El arroz presenta una eficiencia 25

6 proteica similar a la cebada, su valor PER no ajustado es de 2.2 (FAO, 1970). Sin embargo si el arroz es enriquecido con 0.4% de lisina y 0.5% de treonina su eficiencia proteica aumenta a También si el maíz es enriquecido con 0.4% de lisina y 0.07% de triptófano la eficiencia proteica aumenta a 2.3 en valores de PER ajustado (FAO, 1970). Por lo tanto si la cebada es enriquecida con aminoácidos esenciales de los cuales es deficiente, la calidad proteica de la cebada sería mayor. Así la cebada enriquecida con 0.2% de lisina, 0.05% de triptófano, 0.2% de treonina y 0.1% de metionina proporciona una eficiencia proteica de 2.4 (PER ajustado) según la FAO en Esto resulta satisfactorio para aumentar la calidad proteica de alimentos hechos a base de cebada. También la calidad de la proteína de la cebada puede ser menor debido a factores edáficos o ambientales que afecten al desarrollo de la planta. Por ejemplo cebadas de la India presentan valores de PER ajustado entre (Snehil et Sudesh, 1998), inferiores a las cuatro variedades analizadas en éste estudio. Conclusión La calidad proteica de todas las variedades es similar, por lo que se concluye que cualquiera que sea la variedad consumida proporciona la misma eficiencia de proteína al organismo. Así deben de proporcionar la misma cantidad de aminoácidos esenciales. Bibliografía AACC. (2001). Approved Methods of American Association of Cereal Chemists. 10 Th edition. Vol. II. Method AOAC. (1990). Official Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists. 15 Th edition. Vol. II. Edited by Kenneth Helrich. pp , Bhatty, R. S., Berdahe, J. D. and Chistison, G. I. (1975). Chemical composition and digestible energy of barley. Canadian Journal of Animal Science, Vol. 55. pp Callejo, G. M. J. (2002). Industrias de cereales y derivados. Ediciones Mundi Prensa. Madrid. pp , 25-36, FAO/WHO/UNU (1985). Energy and protein requirements, Report of a joint FAO/WHO/UNU Expert Consultation. World Health Organization Technical Rep. Ser. 724, WHO, Geneva. Oropeza, E. y Ortiz, L. B. (1989). Evaluación nutricional de la proteína del grano de seis cultivares de maíz (Zea mays L.). Rey. Fac. Agron. No 15. Maracay, Venezuela. pp

7 FAO (1970). Contenido de aminoácidos de los alimentos y datos biológicos sobre las proteínas. Servicio de ciencia y política de la alimentación. Dirección de nutrición. Roma. pp Snehil, K. and Sudesh, J. (1998). Biological evaluation of protein quality of barley. Food chemistry, Vol. 61, No. 1/2. pp