La papa como alimento funcional para pollos de engorde /

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(3) 0. 1 JUN. 2012. 8iBUOTEc.\AG~ ~ COt"MlA.. ~~. flt ··-. UNIVERSIDAD. NACIONAL D.E COLOMBIA. LA PIPA COMO FINCIOIIIl ,_POllOS DE ENGOR..

(4) Anza Nleto, C; Jiménez, H,; Mayorga, 0 .; .Anla¡ M.; Hernand~. J. C.; CerOp, M., Barrero, i S.; Eoolso. F.; Garzón, G., Osorlo, J .; Garcla, A ; Rodnguez, D.: Afanador. G.: Glah,, R.; Arlza, M. t lB papa como alimento func¡onal para pollos de. engoh:fe.Bogotá : Coroolca.. 201 2. 47 p.. Palabras Clave: Nutrición Animal, Pollo de engorde, Antioxidantes, Solanum tuberosum, So/anum phureja.. ". UNIVJ!RSIDAD. NACIONAL DI! COLOMBIA. to¡,.b>oyOrl.,. MirllltriolleJ.trl:ullunylllslrroliG~ ~~roiiCllftlt. ~ Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria, COA POlCA. Un ea de alención al cliente: 01 8000121515 [email protected] www.corpoi ca.org co. ISSN·. CA.. CUI: Primlfl odlefón. Tliafe;. l:d!Clón.. 978-958-740-090-6 1745 1327 Abril de 2012 500 ejemplares. Elizabeth Martín M. BIBLIOTt:CA AGROF'EC~ARIA DE. COLOMBIA- BAC Oompra. Cl. Ognad6n. Cal'\je. CJ. Deposito ~~~. :rocedencia: (0 -r62 ,~. . - ~ 1 JUN C:o:¡r·h,. '. www.simbiosis.co. Impreso en Colombia Printed in Colombia. CJ CZl. •• 1. 20_lfo·.•.,:.r.tn t:;o c.a?.

(5) CONTENIDO INTRODUCCIÓN. 5. t lA PAPA COMO AliMENTO FUNCIONAl. 7 7 8 9. 1.1 ANTIOXIDANTES '1.2 COMPUESTOS ANTIOXIDANTES DE LA PAPA 1.3 ACTIVIDAD PREBIÓTICA MEDIADA POR EL ALMIDÓN RESISTENTE. 2. APORTE NUTRICIONAl DE lA PAPA 2.1 2.2 2.3 2.4. ANÁLISIS PROXIMAL DE LA PAPA POR ESPECIE ALMIDÓN TOTAL Y ALMIDÓN RESISTENTE METABOLITOS SECUNDARIOS ENZIMA HCT EN LA PRODUCCIÓN DEL ÁCIDO CLOROGÉNICO. 3. lA PAPA COMO ANTIOIIDANTE NATURAL EN DIETAS PARA POllOS DE ENGORDE 3.'1 ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE DPPH 3.2 ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE FRAP 3.3 ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE TBARS. 4. ERCTO PREBIÓTICO DEl ALMIDÓN EN DIETAS PIRA POllOS Dl ENGORDE 4 .1 .USO DE AhMIDÓN PARA' LA ALIMENTACIÓN DE POLLOS DE-ENGOROi 4.2 BIOENSAYO CON POLLÓS DE ENGORDE --. -. t. 11 12 13 14 19. 21. 23 25 26. 30 31. 37. 5. CONClUSIONES. 45. Blbllogralía. 46. 3.

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(7) INTRODUCCIÓN. L. a papa es un producto básico de la canasta familiar colombiana y a nivel mundial ocupa el quinto lugar en cuanto a consumo humano y el cuarto lugar en cuanto al valor de la producción, después del maíz, el trigo y el arroz; es el producto de origen agrícola de mayor consumo per cápita en Colombia, con un promedio 69.9 Kg/habitante/año. Dicho consumo se considera alto, ya que está por encima del promedio mundial (50 Kg/Habitante). La papa tiene una amplia gama de usos: como alimento básico (para consumo fresco y en forma procesada), en cultivos comerciales, para alimentación animal y como materia prima con fines industriales. En Colombia existen más de 30 variedades de papa cultivadas, pero tan solo 1O de ellas cuentan con importancia comercial. Entre las variedades de papa común se destaca la variedad denominada Parda Pastusa, la cual es la más cultivada y la que en mayor cantidad se consume en estado fresco . Le siguen en importancia, la Diacol Capiro (también conocida como R12 negra) utilizada principalmente como materia prima en la industria, con propósitos de exportación y/o para el consumo en fresco.. la papa es uno de los cultivos con mayor diversidad genética, concentrada en la zona Andina de América del Sur y ampliamente distribuida en términos ecogeográficos (Hijmans y col., 2002}. La especie de papa "criolla, amarilla o yema de huevo" (So/anum phureja), tiene como región de origen la cordillera de los Andes, entre Perú/Ecuador, Nariño y la meseta cundi-boyacense de Colombia, a 2500 y 3000 metros de altitud respectivamente. Además del aporte nutricional, se ha sugerido que la papa puede ser un recurso importante de compuestos con actividad antioxidante, así como poseer propiedades prebióticas. La papa es reconocida por su contenido de carbohidratos predominantemente en la forma de almidón. Una pequeña pero significativa porción de este almidón es resistente a la digestión y es considerado como un recurso fibroso con. 5.

(8) efectos fisiológicos benéficos para la salud humana y animal, además la papa acumula una gran variedad de metabolitos secundarios que incluyen entre otros, componentes fenólicos, nutrientes como vitaminas (provitamina A como ~-caroteno y vitamina C) y minerales (Burgos y col., 2007; Ariza-Nieto y col., 2008). El potencial de la papa como alimento funcional ha sido poco estudiado en el país. Aunque existen algunos reportes nacionales sobre los aspectos nutricionales, estos se han realizado diferenciando solamente algunas de estas características. l. C.S.F. 1992; CORPOICA. Esta publicación presenta los resultados más relevantes de la evaluación del valor nutricional y funcional de la papa común (Solanum tuberosum) y criolla (Solanum phureja), sus características antioxidantes y el efecto del almidón retrógrado sobre la digestibilidad de nutrientes e integridad del tracto gastrointestinal en pollos de engorde.. 6.

(9) l. lA PAPA COMO AliMENTO FUNCIONAL. Un alimento se puede considerar funcional si se demuestra que, además de tener un efecto nutricional adecuado, beneficia a una o varias funciones del organismo, de modo que contribuye a mejorar la salud y el bienestar o a reducir el riesgo de padecer enfermedades. La papa tiene un alto contenido de carbohidratos (principalmente almidón). una cantidad importante de vitaminas hidrosolubles, minerales, fibras y proteínas. No obstante, las características que permiten incluir a la papa dentro de los alimentos funcionales son su contenido de compuestos antioxidantes y de almidones resistentes que al ser digeridos no son hidrolizados y actúan como prebióticos.. 1.1 ANTIOXIDANTE S Los antioxidantes incluyen un grupo de sustancias químicas muy diversas, además de vitaminas E y C, compuestos como los polifenoles y carotenoides. Estos dos últimos contienen pigmentos que otorgan color, olor y sabor a las plantas y cumplen una gran variedad de funciones biológicas: defienden frente a patógenos y herbívoros, absorben la radiación UV perjudicial y atraen animales polinizadores. Con respecto a la salud humana, previenen o demoran el daño molecular producido por las especies reactivas del oxígeno. Los radicales libres son moléculas con un electrón desapareado, lo que hace que reaccionen en forma incontrolable con biomoléculas vitales del organismo, como lípidos, proteínas y ADN. El daño que provocan se vincula con el desarrollo de diversos tipos de enfermedades o efectos negativos. Para prevenir o demorar la acción de los radicales libres, los antioxidantes estabilizan el electrón desapareado desactivando el proceso de oxidación (Figura 1).. 7.

(10) .. Radical libre. 1,-r'- ~. 'O; _'). Figura 1. Acción del antioxidante sobre el radical libre. 1.2 COMPUESTOS ANTIOXIDANTES DE LA PAPA • Vitaminas. e. La papa contiene cantidades significativas de vitamina (ácidos ascórbico y dehidroascórbico), además de otras vitaminas hidrosolubles, como tiamina y vitamina 86. La vitamina C suele destruirse por exposición al aire y durante el cocimiento antes de llegar a la mesa. Aún así una porción de papa de 150 gramos provee cerca del40% de los requerimientos diarios de esta vitamina en la dieta. Una papa cocida con piel pierde entre 18 a 24% de vitamina e, si esta pelada la perdida puede estar de 35 a 50%. A pesar de esto la cantidad de vitamina que queda luego de cocinarla es alta.. e. La vitamina e, es un antioxidante que ayuda a prevenir el escorbuto, participa en la formación del colágeno, proteína que sostiene muchas estructuras corporales y que representa un papel muy importante en la formación de huesos y dientes. También favorece la absorción de hierro procedente de los alimentos de origen vegetal, contribuye a mantener la solidez y elasticidad de las paredes de los vasos sanguíneos, y ayuda a la inmunidad del cuerpo humano protegiendolo de infecciones. Se ha demostrado que la vitamina C previene la formación de nitrosaminas, unos compuestos que producen tumores en animales de laboratorio y quizá los produzcan en los seres humanos.. 8.

(11) l. •. Pollfenoles y Carotenoides. En la papa la cantidad y actividad antioxidante de los polifenoles saludables puede ser entre 1 a 5 veces menor que en otros vegetales, tales como la espinaca y el brócoli. Sin embargo, la papa aporta la mayor cantidad de polifenoles a la dieta humana debido a su elevado consumo en la dieta. Uno de los principales politeno les presentes en la piel de la papa, es el ácido clorogénico, considerado un anticancerígeno natural ya que ayuda a absorber el benzopíreno presente en algunos alimentos considerados como cancerígenos. El contenido de la provitamina A de la papa es muy bajo, sin embargo, en Colombia se han reportado contenidos significativos de vitamina A en papa criolla. La mayoría de los carotenoides se transforman en vitamina A dentro del organismo. El más estudiado es el ~- caroteno, aunque otros como el licopeno y la luteína brindan una protección similar o superior para la salud. Los a y~- carotenos son precursores de la vitamina A y actúan como nutrientes antioxidantes. Son los únicos carotenoides que se transforman en cantidades apreciables de vitamina A.. 1.3 ACTIVIDAD PREBIÓTICA MEDIADA POR El ALMIDÓN RESISTENTE Por definición, los prebióticos son carbohidratos no digeribles que afectan positivamente al huésped mediante una estimulación selectiva del crecimiento y/o la actividad de una o un grupo limitado de bacterias en el colon. La actividad prebiótica de la papa puede estar relacionada con la presencia de gránulos de almidón resistente (AR), la cual es conocida como la fracción del almidón que escapa a la degradación por parte de las enzimas que se liberan en el intestino delgado. Se ha establecido que la cocción del almidón de la papa y su posterior enfriamiento conduce a que los almidones sufran un proceso de. 9.

(12) retrodegradación, incrementando la resistencia de los almidones por su cristalización. Los almidones resistentes de la papa pueden alcanzar el intestino grueso, estimular a las bifidobacterias inhibiendo o retardando la proliferación de microorganismos patógenos, por medio de la reducción del pH intestinal, brindando una protección ante el paso de estos microorganismos hacia el tracto gastrointestinal. Este efecto prebiótico puede ser determinante en la salud de las aves y más específicamente en la salud intestinal, la cual es considerada un factor determinante del desempeño productivo. Las propiedades prebióticas del almidón resistente de la papa podrían ser una solución parcial al uso de antibióticos, los cuales generalmente están presentes en las formulaciones de las dietas como promotores de crecimiento y cuya utilización viene en detrimento en muchos países de Europa por su residualidad en la carne y los huevos.. . o. 10. En este sentido, con el uso de AR se podría reemplazar el uso de antibióticos como la eritromicina. lincomicina, y penicilina utilizados en pollos de engorde y ponedoras para el control de la Salmonelosis. Sin embargo, en la actualidad no existe evidencia de la importancia que podrían tener losAR provenientes de la papa criolla como compuesto prebiótico, ni su importancia como agente que influencie el status inmunológico del animal para contrarrestar el ataque de patógenos microbianos..

(13) 2. APORTE NUTRICIONAL DE lA PAPA. La papa es un alimento básico de la población en Colombia, por lo cual es importante, no solo conocer el contenido nutricional de las variedades existentes, sino mantenerlo sin que se altere durante la manipulación, almacenamiento y transformación de la misma. Además reconocer a la papa como un producto alimenticio no solo energético sino con características de alimento funcional contribuyen a mantener y posiblemente ampliar su mercado. Dentro de los componentes nutritivos de la papa el que se encuentra en mayor cantidad es el agua que constituye en torno al 80%. Le siguen los carbohidratos que se encuentran del 16 al 20%, entre los que hay que destacar el grupo de los almidones. La fibra representa del1 a\2% del total de la papa y se encuentra principalmente en la cascara. La concentración de azucares es baja (0.1 a 0.7%) siendo los más importantes la glucosa, fructosa y sacarosa. Las proteínas son el nutriente más abundante después de los carbohidratos, constituyendo entre 2 a 2.5%, la mayor cantidad de esta proteína se encuentra en el cortex (zona inmediatamente debajo de la piel) y la médula o zona central (Figura 2). Dentro de las proteínas de la papa se destacan las albúminas (49%) y globulinas (26%) como las fracciones proteicas más abundantes, seguidas de prolaminas (4.3%) y glutelinas (8.3%) .. Cortex. -. -Médula. Figura 2 . Cortex y médula de la papa. 11.

(14) 2.1 ANÁLISIS PROXIMAL DE LA PAPA POR ESPECIE El análisis proximal, probablemente sea el método más usado para expresar la calidad nutritiva global de un alimento, mide la cantidad de nutrientes presentes, divididos en seis grupos: Contenido de humedad (agua), proteína bruta, fibra cruda, cenizas, extracto etéreo (EE) y los elementos libres de nitrógeno (ELN) que constituyen una medida indirecta del contenido total de carbohidratos. Se expresa en porcentaje y se aplican metodologías específicas para evaluar cada uno de los componentes. En los análisis de este estudio se utilizaron 132 materiales de papa de diferente procedencia como se describe a continuación: 1Ovariedades comerciales (5 de la especie Solanum tuberosum y 5 de Solanum phureja) procedentes de Cundinamarca y Nariño; 22 clo nes de S.phureja de los Municipios de Sibate y Granada (Cundinamarca) ; 100 accesiones de papa provenientes del Banco de Germoplasma del Centro Internacional de la Papa (CIP). De estas, 20 son clones avanzados resistentes a virus (LTVR), 20 de la especie So/anum phureja, 1O de Solanum andígenum, 26 de Solanum goniocalix y 24 variedades de la especie So/anum stenotonum . Los análisis fueron realizados en papa cocida ya que de esta forma se consume y se usa para suplementar los sistemas de alimentación. Los resultados del análisis proximal de las papas Solanum phureja, Solanum tuberosum y LTVR presentaron diferencias significativas entre especies (P<O.Ol ). El contenido de materia seca de las papas de la especie S.phureja presentó el mayor valor (24.6%) al compararlos con S.tuberosum (20.8%) y LlVR (21.8%). La concentración de proteína cruda fue mayor para LTVR (11 .27%) comparado con las demás (Tabla!) . Tabla 1. Análisis proximal de la papa por especie Materiales. MS %. PC ·~. EE 01.. FDN ~~. Ceniza %. S. Phureja (PHU) S. Tuberosum (TUB) LTVR valor-P. 24.6 a. 8.96 ~. o 48 ". 4 ,75 9. 20.8 b 21.8b. 9.26 b. 0.38 ab 30 b. 9.48 a 7.53 b. 8.61 ab 0.041. 5.35 b. <.0001. 3. 11 .27 <.0001. o. 0.05. 3.62 8 <.0001. Valores en porcentaje de MS: matena seca; PC: proteína cruda; EE: extracto etéreo. FDN: Fibra detergente neutra. Medias con letras diferentes en la misma columna difieren estadísticamente (P< 0.05).. 12.

(15) Los resultados de materia seca son similares con el estudio de Karlsson y Eliasson en 2003, donde se analizaron variedades de S. tuberosum. y se encontraron rangos de materia entre 19.3 y 29.4, también son contrastantes a los reportados por Bradshaw y Ramsay en 2009, los cuales presentan un rango de 15 a 28% de materia seca. El mayor contenido de extracto etéreo y fibra detergente neutra lo mostró S. phureja (0.48% y 9.48%, respectivamente) . El menor contenido de cenizas lo presentaron S. tuberosum (3.6%) y S. phureja (4.75) comparado con la LTVR (5 .35%), como se observa en la tabla 1.. 2.2 ALMIDÓN TOTAL Y ALMIDÓN RESISTENTE Los valores de almidón total y almidón resistente para los materiales de papa S.phureja, S.tuberosum y LTVR de papa cocida con cáscara, fueron determinados con los protocolos del Laboratorio de Nutrición del CBB IN-R-265 (Determinación de almidón) y IN-R-595 (Determinación de almidón resistente) y se observan en la Tabla 2. Tabla 2. Valores de almidón total y de almidón resistente de papa cocida con cascara Materiales. S. phureJa (PHU) S. tuberosum (TUB) LTVR. Valor-P. Almidón total 73.2. Almidón resistente. 77.88. 11 .88 b 10b <.0001. 70.3b <.0001. 12.4. Medías con letras diferentes en la misma columna difieren estadísticamente (p < O 05). El contenido de almidón total de la especie S. tuberosum (77.8%) es más alto al compararlo con los valores obtenidos por S. phureja y LTVR, sin embargo el mayor contenido de almidón resistente lo presenta S.phureja (12.4%) y es similar al reportado por Lu y col., (2011). El contenido de almidones resistentes encontrados en este estudio (1 O12,4%)es superior en un 30% al reportado por Ted y Phillips (1994) que mostró cantidades entre 2.9 y 9.1 %.. 13.

(16) 2.3 METABOLITOS SECUNDARIOS Los Metabolitos secundarios asociados con actividad antioxidante analizados fueron ácido ascórbico, carotenoides y compuestos fenólicos, principalmente ácido clorogénico. En promedio las papas mostraron un amplio rango en el contenido de fenoles totales (215 a 440 mg/100 g MS), ácido clorogénico (12.5 a 77.3 ug/1 00 g MS), ácido ascórbico (3.9 a 14.3 mg/1 00 g MS), carotenoides totales (194 a 1828 mg/1 00 g MS), luteína (35 a 243 mg/1 00 g MS), zeaxantina (1.4 a 935 mg/1 00 g MS) y ~-caroteno (6.2 a 21.9 mg/100 g MS) (Tabla 3), lo que nos indica que hay una gran variabilidad en el potencial antioxidante de las papas, debido a factores genéticos y al procesamiento al cual es sometida la papa.. Tabla 3 . Contenido de compuestos con actividad antioxidantes de papas provenientes del CIP y variedades comerciales. "':. Variable Fenoles totales Acido clorogénico Acido ascórbico Ca roten oid es Luteina Zeaxantina p-caroteno. 1. N. 63 60 61 80 53 76 26. Promedio 300.2 35.7 8 .2 827 93 .5 262.5 12.2. Mimmo 214 .7 12.5 3.9 194 35.1 1.4. 6.2. Máximo 439.5 77.3 14.3 1828 243.0 935.1 21.9. EEM 7.3 2.1 0.3 48 .5 6.4 29.1 0.9. EEM, error estándar. En la papa cocida sin cáscara se encontró que el contenido de fenoles totales y ácido clorogénico , presentaron una gran variabilidad dependiendo del genotipo (P <0.01) como se observa en la Tabla 4.. Tabla 4. Contenido de compuestos con actividad antioxidante en diferentes especies de papa cocida sin cascara .. M a t cnn 1es S. phureja (~HU ) S. andigenum (ANG) S. goniocalix (GON} S. stenotonum (STN) LTVR. valor-P. Fenoles totales mg/100 g (MS) 272 7. 141.5 b 69.7 e 76.6 e 140.6 b <.0001. Acido clorogéníco ._.g1100 g (MS). 780.5 8 2000.6 700.3 b 770.2b 310.1 b <.0001. Medias con letras diferentes en la misma columna difieren estadísticamente (P< 0.05). 14.

(17) El contenido de compuestos fenólicos totales en el grupo CIP y comercial vario de 816 a 1411 O¡Jg 1 100 g BS, encontrándose que las variedades del grupo Solanum andígena presentaron las mayores concentraciones de estos compuestos (Figura 3) 1SOOO l ,.110.2. -- 1 ~ 000. en. a:l 12000. g ~DO. -. C b6000. a. W38.2. t:. u. ~». 1~.1. Adg (n=10). l2aZ lt Gon (n•13). -«14(1. 1\ D. 1. LlVR (n=20). Stn (n=17). 23026. 15832. Phu (n=20). 1N1Ht. S. andigena. Figura 3. Contenido de fenoles totales en materiales de papa Adg: S. andigena; Gon: S. goniocalix; Phu: S. phureja; Stn: S. stenotonum.. El análisis por HPLC demostró que el ácido clorogénico y sus isómeros son los principales ácidos fenólicos presentes en la papa cocida (Figura 4), mientras que el acido cafeico también esta presente pero en menores concentraciones. Este resultado es similar al reportado por Navarra y col. , 2011, donde se realiza un perfil por HPLC de los polifenoles de diversas variedades de papa encontrando al ácido clorogénico como el más abundante. e;¡. 6000. "' ~ 'a.. 5000. .e .1.3. -~. 4000. 3000. <:5. o. 2000. .g -~. 1000. 17790. D. o. 431 g. Adg (n• 10). Gon (J1• 13). LlVR (n=20). Phu (n=20). StJI (n=17). Figura 4. Contenido de acido clorogénico en materiales de papa Adg: S. andígena; Gon : S. goniocalix; Phu: S. phureja; Stn : S. stenotonum.. 15.

(18) La mayor concentración de luteína la presentaron las papas de la especie S. goniocalix (158 mg/1 00 g MS), la cual fue comparable con S.stenotonum. (143 mg/100 g MS) pero diferente de S. phureja (73 mg/1 00 g MS), mientras que la concentración de zeaxantina, ~-caroteno y carotenodes totales fueron similares en las especies evaluadas (Tabla 5) .. Tabla 5. Contenido de caroteno ides en diferentes especies de papa cocida con cascara. Especie. Luteina. Zeaxantlna. S. phur&¡a. 73.0 6. S. goniocalix S. stenotonum. 157.7 a. 276.0 162.0. p-Valor. 143.1a <.0001. 0.2086. Jl·carotono. Carot ten,oldos ota os. mgpOOgMS 12 6. 82'79. 11 .5. 840.9. 11.2 0.8584. 0.8204. 555.4. Medias con tetras diferentes en la misma columna difieren estadísticamente (P<O.OS). Los resultados del contenido de carotenoides encontrados en la papa de esta investigación son comparables con el estudio realizado por Bonierbale y col. (2009) donde evaluaron 152 accesiones del Banco Gemoplasma del CIP, reportando valores altos con respecto a los de este estudio, ya que para carotenoides totales ellos indican 440 a 8560 JlQ/1 OOg BS, Zeaxantina Oa 6180 JlQ/1 OOg, Luteina 190 a 1190 JlQ/1 OOg y~ caroteno O a 150J1g/100g, sin embargo los resultados son importan-tes para este primer estudio. Otros trabajos como el de Burlingame reporta carotenoides totales de 2700 J1Q/100g BS. Un estudio encontró que los cultivares de tubérculo claro tenían 27-74 J1Q/100g en peso fresco de carotenoides (lwanzik y. col., 1983). Eh Cultivos de papas diplaides derivados de S. stenotomum y S. phureja se encontró que contenian hasta 2000 JlQ/1 00 gen peso fresco de zeaxantina (Brown y col., 1993), lo cual está de acuerdo (al pasarlo a las mismas unidades) con el resultado de zeaxantina en esta investigación. En un estudio con 74 variedades andinas se encontraron concentraciones de carotenoides totales de 3 a 36¡.J.g/g BS (André y col., 2007a). Así mismo, (André y col., 2007b) reporta que se realizó un screen de 24 cultivares andinos de genotipos identificados con cerca de 18 J1Q/g BS cada uno de luteína y zeaxantina.. 16.

(19) Se evidenció la relación del color de la cáscara de los clones de Solanum phureja con el contenido de ácido clorogénico y ascórbico. La concentración de ácido clorogénico fue significativamente más alto (P<0,001) en papas de cáscara de color morado (509,91 pg/100g BS) respecto a las demás. EJ contenido de ácido asc6rbíco da papas con cáscara roja y morada (100,42 y 91,93 mg/100g BS, respectivamente) fue mayor (P<0.001) al obtenido en papas con cáscara naranja (69.4 ·t mg/1 OOg BS) y sfmllar a{ de papas con cáscara negruzca (78.55 mgJlOOg BS) como se muestra en las figuras 5 y 6.. e. Morado. Rojo. Negruzco. Naranja. Color de la cascara. Figura 5. Relación del color de la cáscara con el contenido de ácido clorogénico en ecotipos de Solanum phureja. a e. .,o :a. § "'o. 'C. ·¡;; ·e(. Ro¡o. Morado Negruzco Color de la caaeara. Naranja. Figura 6. Relación del color de la cáscara con el contenido de ácido ascórbico en ecotipos de S. phureja. 17.

(20) El color de la cáscara mostró una relación directa con el contenido de ácido clorogénico, ascórbico y fenoles con coeficientes de determinación de 0,59 (P<0,0001); 0,42 (P<0,001) y 0,37 (P<0,05) (Tabla 6). Es así como se evidencia en este estudio, una marcada relación del color de la cascara de la papa y el contenido de compuestos antioxidantes, puede deberse posiblemente al contenido de antocianinas.. Tabla 6. Correlación de la cáscara con el contenido de compuestos antioxidantes Color de la cáscara p-Valor. Acido clorogénico Acido Ascórbico Fenoles. 0.59 0.42 0.37. 0.0001 0.0007 0.026. Los resultados del presente estudio presentados en la figura 5 y 6 son comparables con los reportados por Navarra y col. (2011), ya que ellos hacen el análisis de compuestos fenólicos totales y ácido clorogénico en 50 genotipos de papa y encuentran que los genotipos coloreados contienen más fenoles que los de color más claro {Navarra, 2011 USDA). En otro estudio realizado por Leri y col. (2011) se establece la relación que hay entre el contenido de fenoles y el color de la cascara y pulpa de las papas analizadas. Su estudio plantea que la distribución dentro de la pulpa y la cáscara, se expresa en que los tubérculos con pulpa de alto contenido de pigmentos, también presentan el más alto contenido de ácidos fenólicos.. La pulpa de variedades francesas con color violeta oscuro y las variedades italianas con color rojo mostraron un contenido de ácidos fenólicos totales de 837 y 88,8 mg/kg y 204 y 196 mg/kg y fueron determinados en la cáscara. AI-Weshah en 2009 estableció que los genotipos rojos tenían mayor cantidad de ácido clorogénico que las de piel amarilla o genotipo gold, con valores de 219-279 mg/g BS.. 18.

(21) 2.4 ENZIMA HCT EN LA PRODUCCIÓN DEL ÁCIDO CLOROGÉNICO La ruta de biosíntesis del ácido clorogénico ha sido extensamente estudiada en otras plantas, se ha sugerido que la síntesis de este compuesto tiene 3 posibles vías alternas (Mahesh y col., 2007; Son nante y col., 201 O). Estas vías de síntesis dependen de la presencia de 3 enzimas, denominadas comúnmente como HCT, HQT y C3 ' H. Para el caso de la papa no se ha dilucidado cuál de estas enzimas está involucrada en este proceso, lo cual limita desarrollar estrategias futuras para el mejoramiento de los contenidos de este antioxidante. En este trabajo se ha explorarado por primera vez el genoma de dos diferentes genotipos de So/anum phureja (Clan Co56 y Clan Co67 ) , que expresaban características contrastantes de actividad antioxidante, con el fin de comparar la expresión de genes diferenciales (transcriptoma). Un concepto clave en la genómica funcional es la expresión del genoma para producir el ARN mensajero (ARNm) y las consiguientes proteínas. Puesto que el proceso por el que ADN produce el mARN se llama transcripción, al ARNm concreto derivado de un ADN se llama tránscrito, y al conjunto de ARN mensajeros presente en una célula como resultado final de los procesos de transcripción, procesamiento y recambio del ARNm se llama transcriptoma. Cada tipo celular tiene un transcriptoma característico. Uno de los requisitos para poder estudiar el transcriptoma de cualquier organismo, es la extracción de los ARNm contenidos en el interior de las células de los tejidos, para este estudio en particular, los ARNm se encuentran alojados en el tubérculo (papa). Las papas colectadas se lavaron con agua destilada y des mineralizada, se secaron a temperatura ambiente (±25°C) y unas se almacenaron a y otras en nitrógeno líquido (-180°C). Luego las muestras se 4 procesaron como se muestra en la figura 7.. oc. Una vez obtenidas las secuencias de los genes, se compararon con bases de datos para identificar los genes que podrían ser candidatos a intervenir en una determinada función de la fisiología de la planta.. 19.

(22) Extracción de ARNm A partir de pulpa y cascara 2 librerias de ADNc. 454 GS-FLX Titanium genomic (Roche.lnc). Centro Nacional de Secuenciación Genómica CNSG - Medellín. Solanuq~ phuraja. Clon Co5 Clon Co67. •. ;, Ce TCA ·.;ATTA T :CCTT 4A· -c ., cccc, ·rA ·AC.. Análisis de expresión diferencial. ' Coll· ~UGt. •. • JTTA .<. CTGf A rJCII a r A T C C0 A rTrJI.. i:A , ..,. Obtención de secuencias crudas. Figura 7. Extracción de los ARNm y análisis del transcriptoma. Los resultados de este trabajo permitieron identificar aproximadamente 880 secuencias que se expresaban diferencialmente, esto quiere decir que la secuencia estaba presente en uno de Jos dos clones analizados. A partir de estas secuencias, el trabajo solo utilizó las secuencias que pudieran estar relacionadas con genes que participaran en las rutas metabólicas de la producción de ácido clorogénico. La enzima (HQT) historicamente ha sido conocida como la encargada de la formación del ácido clorogénico en la papa. Sin embargo en este estudio se encontró que en el transcriptoma de los clones de Solanum phureja Co56 y Co67, la enzima HCT reportada normalmente en plantas de tomate y tabaco esta presente en la síntesis del ácido clorogénico de la papa Solanum phureja, lo que muestra otra ruta alterna para la formación de este metabolito secundario. A parte de los macronutrientes, vitaminas y minerales presentes en la papa, existe un creciente interés por examinar y determinar compuestos que contribuyen a la actividad antioxidante, particularmente en aquellas variedades de papas nativas pigmentadas en la zona carnosa (Brown y col., 2007) . Mayor conocimiento de los antioxidantes y su acción permitirán el desarrollo de planes de mejoramiento y creación de estrategias para mejorar la salud y la nutrición humana y animal.. 20.

(23) 3.11 PAPA COMO ANTIOXIDANTE NATURAl EN DIETAS PARA POllOS DE ENGORDE. r. La carne de pollo se consume en todo el mundo con creciente popularidad, ya que es una excelente fuente de proteínas, tiene una relación favorable de ácidos grasos insaturados frente a los ácidos grasos saturados, y proporciona vitaminas y minerales esenciales, además se encuentra entre las fuentes de carne más económicas (HargisyEiswykVan,1993) .. La oxidación de los lípidos es la principal causa del deterioro de la calidad en la carne de pollo, debido a que presenta un mayor grado de insaturación que las carnes rojas y por esto son muy susceptibles al deterioro oxidativo, lo que afecta el sabor de la carne, el color, la textura y el valor nutricional. las estrategias más comunes para /a prevención de la oxidación de lípidos son el uso de antioxidantes y la restricción de acceso al oxígeno durante el almacenamiento por el envasado al vacío. Los antioxidantes sintéticos como el butilhidroxitolueno (BHD y butilhidroxianisol (BHA) se han utilizado para el control de la oxidación de lípidos en la carne. $in embargo, el uso de estos antioxidantes sintéticos está restringido en algunos países debido a sus efectos tóxicos o canceri~enos (Hirose y col., 1998, Pokorny, 1991). En vista de los inconvenientes ocasionados por los antioxidantes sintéticos, durante la última década se incrementó considerablemente el interés en el uso y estudio de antioxidantes naturales. Utilizando las características nutricionales y antioxidantes de la papa, además de la biodisponibilidad de las diferentes variedades, este estudio establecio una alternativa de alimentación animal, en pollos de engorde como antioxidante. Así esta investigación no solo se enfoco hacia el aprovechamiento de nutrientes de las variedades de papa hacia la salud humana, si no que creó una alternativa para su aprovechamiento en la nutrición animal.. 21.

(24) Para la determinación de la capacidad antioxidante existen diversos métodos, en esta investigación seleccionamos los siguientes espectrofotométricos: DPPH para cuantificar la capacidad antioxidante en la papa, FRAP para determinar el efecto antioxidante en la sangre de los pollos y TBARS para la carne (pernil y pechuga) (Figura 8). DPPH Esle método se basa en la reducCión del radiCal OPPH por Jos antiOxidantes da la muestra (papa).. FRAP EJte rn6todo se t.& en la. TBARS Este m6toclo·se baia en lli cuantificaoi6ri de •U~tanc~a que l'8liiCCionan con el tcldo. oapacldád de la muestra para reduCir un axnpféio déf*rlco a SU forma ferrosa,. Tloba~ {1'8A).. Figura 8. Fundamentos de los métodos DPPH, FRAP y TBARS El experimento se llevó a cabo en las instalaciones avícolas de la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria CORPOICA C.I.Tibaitatá, ubicado en el municipio de Mosquera (Cundinamarca) a 2650 m.s.n.m., con una temperatura promedio de 14.5°C y humedad relativa promedio de 76%. Se seleccionaron tres variedades de papa comercial (Criolla Colombia, Tocarreña y Pastusa) y un clan promisorio (Co67) del Banco de Germoplasma de la curaduría de CORPOICA. 22.

(25) •. Se midió la actividad antioxidante en las materias primas utilizadas en la formulación comercial de alimento para aves, en las papas S.tuberosum variedad Tocarreña , S.tuberosum variedad Pastusa, S.phureja variedad Colombia, S.phureja clon C067 y los antioxidantes (BHT y vitamina E) (Tabla 7) , con base en su actividad antioxidante se determinó el porcentaje de inclusión, (Tabla 8) para un sistema de alimentación de pollos de engorde y así evaluar su efecto sobre el control de la oxidación de lípidos en la carne de pollo.. 3.1 ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE DPPH Para determinar la capacidad antioxidante en los ingredientes de la dieta y los tratamientos, se utilizó el método DPPH por sus dos mecanismos SET (Single Electron transfer) y HAT (Hidrogen atom transfer). sensibles para muestras hidrosolubles e hidrofóbicas, (Sauro y col., 2002 y castel y col., 2010). este compuesto puede aceptar un electrón o radical hidrógeno para tornarse a una molécula estable. una vez reducido por un antioxidante su coloración disminuye y el progreso de la reacción puede ser monitoreado por un espectrofotómetro. Tabla 7. Capacidad antioxidante DPPH de los ingredientes de la dieta y los tratamientos. Ingrediente Maíz Harina de arroz Salvado de trigo Torta de soya Soya extruida Harina pescado Aceite pescado S. tuberosum variedad Tocarreña S. tuberosum variedad Pastusa S. phureja variedad Colombia S. phureja clan C067 BHT. VitE Rx minerales. OPPH pg ETfg BS. 1.84 1.62 2.12 1.78 1.10 4.38 50.67. 11 .58 6.13 6.52 4.57 179.00 120.50 13.25. 23.

(26) Tabla 8. Porcentaje de inclusión de papa en dietas con diferente actividad de DPPH Actividad DPPH. 36. 144. 252. 360. % de Inclusión de papa S. tuberosum variedad Tocarreña S. tuberosum variedad Pastusa S. phureja variedad Colombia S. phureja clon C067. 0,31 0,59 0,55 0,79. 1,24 2,35 2,21 3,15. 2,18 4,11 3,87 5,51. 3,11 5.87 5,52 7,87. • Distribución de las unidades experimentales en el bioensayo para determinar el efecto antioxidante de la papa en los pollos de engorde Se utilizaron 456 pollos de engorde de la línea Ross 208 (Foto 1), los cuales fueron distribuidos completamente al azar en 19 tratamientos. Los pollos con un día de edad se colocaron en jaulas verticales, la distribución se hizo con 4 replicas por tratamiento y 6 pollos por replica .. .. ,., '· • •. .. Durante el bioensayo se suministró alimento y agua a voluntad. La iluminación para la primera semana fue continua y a partir de la segunda semana se tuvo 12 horas de 1uz y 12 de oscuridad.. (. En la dieta se incluyo aceite de pescado como fuente de ácidos grasos omega 3, estos estarían expuestos a la oxidación y así poder evaluar el efecto de los antioxidantes administrados en la dieta de los pollos.. Foto 1. pollos línea Ross 208 de un día de edad. Al final del ciclo comercial (42 días de edad) se sacrificaron 80 pollos, 1 pollo por replica para un total de 4 pollos por tratamiento. Mediante sangría de la yugular a nivel del paladar, se tomaron muestras de 5 mi de sangre para evaluar la capacidad antioxidante con el método FRAP.. 24.

(27) Luego pasaron a la línea de sacrificio por escaldado (55-60°C), pelado mecánico y eviscerado manual. Se tomaron 50 g. de muestras de pechuga y pierna del lado izquierdo del pollo (Foto 2) por replica experimental para un total de 4 réplicas por tratamiento (80 pollos) . La muestra se almacenó a -20°C y se liofilizó para su posterior análisis.. Foto 2. pollo para muestreo de pechuga y pernil. 3.2 ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE FRAP La evaluación del efecto antioxidante en la sangre de los pollos se cuantificó con FRAP. Este método determina la capacidad de la muestra para reducir un complejo férrico con la molécula tripiridil s-triazina (TPTZ) a su forma ferrosa (pH bajo). De este modo se genera una coloración azul, de intensa proporcionalidad a la capacidad reductora de la muestra (se genera un complejo ferroso-TPTZ) que puede cuantificarse por colorimetría.. 1. -c5 é1 ~. El FRAP no se basa en la oaptaci6n de radicales libres, sino eo la capacidad de reducción de comptJestos metálicos contenidos en la ~ sangre tales como hlerro (t=:"e} y cobre (Cu), que en el organismo pueden ~ actuar oomo prooxidantes. Los iones Fe y Cll tiene,n la capaclda9 de -o donar y aceptar electrones, lo que les permite reaccionar con otros compuestos generando radicales libres, que pueden afectar rápida· mente a f:as membranas celulares, proternas y ADN. por tanto menoscabando te salud deJ animal. Los resultados obtenidos en el control (sin ningún antioxidante) fueron los más ba¡os~ por lo tanto le actfvfdad antioxidante con respeoto a los demás tratamientos fue menor.. la dieta que incluyó el antioxidante slntetleo BHT fue meJor que la que incluyo VItamina E. pero no tuvo diferencias slgnJflcatiVas con respecto a las dietas que contentan papa er11Gs niveles DPPH 252 y no la supero en el nivel de 360. Asf mismo la Inclusión de la Vitamina E no tuvo diferencias significativas con la inclusión de papa a niveles de 36 y 144.. 25.

(28) Los mejores resultados se obtuvieron con la dieta que incluyo papa Tocarreña, con un valor muy cercano a la dieta que incluyo BHT (54.62 y 54.84 respectivamente) (Tabla 9).. Tabla 9. Contrastes del efecto de la papa sobre la capacidad antioxidante FRAP ConlrQI vs Resto. 40.28. Vs 5007. 0.0002. Vit E Vs papa. 44.93. Vs. 49.50. 0.0556. BHTvsVit E. 54.93. Vs. 44.93. 0.0028. BHT Vs papa Nivel 252. 54.93. Vs. 52.12. 0.2781. BHT Vs papa Nivel 360. 54.93. Vs. 56.84. 0.4528. Vit E Vs papa Nivel 36. 44.93. Vs. 44.51. 0.8695. Vit E Vs papa Nivel 144. 44.93. Vs. 44.53. 0.8763. S. phureja vs S. tuberosum. 49.14. Vs. 49.86. 0.5581. S. phureJa c\oo C067 vs S. phureja Colombia. 49.95. Vs. 48.34. 0.3435. S. tuberosum Pastusa vs S. tuberosum Tocarreña. 45.09. Vs. 54.62. <.0001. Al incorporar la papa en la dieta de los animales, especialmente la tocarrena, contribuye a que la presencia de antioxidantes especialmente los fenoles en sangre ayuden a la reducción de metales como Cuy Fe para que no desencadenen reacciones que incrementen la formación de radicales libres como los hidróxilo, que son altamente reactivos y que participan en mecanismos biológicos de reducción no enzimática, causando daños en la salud del animal.. 3.3 ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE TBARS La oxidación lipídica es la causa principal en el desarrollo de sabores rancios y de compuestos tóxicos cancerígenos en los productos cárnicos. La preferencia del consumidor por las carnes con alto contenido en ácidos grasos poliinsaturados ha aumentado el problema. Durante muchos años, los procesadores de carne han utilizado los antioxidantes sintéticos butilhidroxitolueno (BHT) o butil hidroxianisol (BHA) (Martinez-Tome y col., 2001; Ohshima y col., 1998), para prevenir o reducir el deterioro del sabor, sin embargo, la preocupación por su seguridad y la preferencia del consumidor por alimentos más naturales 26.

(29) han dado lugar a una gran demanda de aditivos "naturales" que pueden extender la vida útil de productos cárnicos procesados y sin procesar (Brettonnety col. , 201 0) . En este estudio se evaluó a la papa como fuente de compuestos antioxidantes frente al antioxidante sintético BHT y a la vitamina E en pierna de pollo, observándose que el BHT constituye la actividad antioxidante más alta dentro de los ingredientes de la dieta teniendo la peroxidación mas baja medida como Malondialdehido (MOA) con un resultado de 15.76 ng MONg BS. La prueba TBARS se llevo a cabo en pechuga y pierna, se basa en la cuantificación de sustancias que reaccionan con el Acido Tiobarbitúrico (TBA), estas sustancias son producto de la oxidación lipfdica, una de ellas es el Malondialdehido (MOA) , que al entrar en contacto con el acido TBA forman un color rosado, el cual es leído a través de un espectrofotómetro y se puede determinar la concentración de MOA que se produjo en la pierna o pechuga.. Un aumento en la cantidad de MOA indica mayor oxidación de los lípidos. Para esta prueba se utilizaron 5 g de pechuga y pierna, los cuales fueron liofilizados y analizados.. • TBARS pierna-pernil de pollo Los resultados indican que la peroxidación lipídica de la carne de pierna-pemll s\n suplementar aumentó en 11.08 mg/g compafado con los grupos suplementados con ant1olddantes o coo papa (Tabla 1O) indicando que la cama de los pollos alimentados sin ningün 'tfpo d8 antioxidante tiene una mayor susceptibilidad al deterioro lipidico. Dentro de los grupos suplementados se observó que la inclusión del antioxidante sintético BHT presentó la menor peroxidación lipídica con 15.76 mgtg. La inclusión de la vitamina E presentó una menor peroxidación de lipidos aJ compararla con los grupo en los cuaJes se Incluyo la papa S. tuberosum Pastusa y S. phureja Colombia que. mostraron una menor peroxidací6n al compararlas con la S. tuberosum Tocarreña y S. phureja clon C067, respectivamente.. 27.

(30) Tabla 1O. Prueba de TBARS pierna-pernil de pollo Contrasto Contr~. Valor.P 42.68 Vs 31.60. < 0.0001. Vs 32.80. 0.0058. BHT 36 vs Vit E 36. 15.76 Vs 28.33. < 0.0001. BHT 36 vs papa 360. 15.76 Vs. 34.98. < 0.0001. vs Resto. Vit E Vs papa. 2833. Vil E 36 vs papa 360. 28.33. Vs. 34.98. 0,0002. S. phureja vs S. tuberosum. 33.10. Vs. 32.49. 0.0441. S. phureja clon C067 vs S. phureja Colombia. 36.60. Vs 29.60. < 0.0001. S. tuberosum Pastusa vs S. tuberosumTocarreña. 28.59. Vs. 36.39. < 0.0001. Probablemente la papa al estar completa y no en extracto (donde sus compuestos antioxidantes están mas disponibles) no presento una actividad más alta que BHT. pero al ser comparada con vitamina E solo se presentan diferencias significativas en cantidades de inclusión superiores con respeto a su actividad DPPH, lo cual es promisorio ya que la vitamina E ha sido muy utilizada en dietas en razón a que podría mejorar la estabilidad oxidativa de los productos de carne cruda y precocida de pollos de engorde durante el almacenamiento refrigerado (Jensen y col., 1998; Jensen y col., 1995; O'Neill y col., 1998; Sheehy y col., 1993). Estos resultados están de acuerdo a los reportados por Botsoglou y col., 2002 donde se presenta un estudio con aceite esencial de orégano, encontrando disminución de la peroxidación en pierna de pollo frente a vitamina E. Con respecto a las diferencias mostradas entre materiales de papa, no se muestran resultados en literatura con referencia a la inclusión de la papa en una dieta con efecto antioxidante para pollos de engorde, siendo este estudio el primero con esta matriz que plantea que la papa, podría usarse como alternativa viable frente a la utilización de la vitamina E como antioxidante.. • TBARS pechuga de pollo Los resultados de este estudio muestran que el tratamiento control sin suplementar presentó 5. 71 mg/g mayor peroxidación lipídica comparada con los demás grupos experimentales.. 28.

(31) El efecto del antioxidante sintético BHT fue mejor que el de la vitamina E y la papa en todos los niveles de DPPH, resultado esperado ya se trata de un antioxidantes puro. Sin embargo al compararla vitamina E con los diferentes niveles de papa la peroxidación lipídica fue similar excepto en el nivel 360 donde se observó una mayor peroxidación en papa (4.15 mg/ g) (Tabla 11).. En promedio las papas S. phureja comparadas con las S. tuberosum presentaron 0.7 mgJg más peroxidacl6n (?<0,01). Dentro de las S. phureja la menor peroKidacíón la presemó el grupo suplementado con S. phurejs Col ambla (3.17 mg/g) y dentro d e 1as S. tuberosum la menor permudación fue para el grupo S. tuberosum Tooarreña (3.14 mg/g) Tabla 11. Prueba de TBARS pechuga de pollo Contraste. Vulor-P. Control vs resto Vit E Vs papa BHT 36 vs papa 360 Vit E 36 vs papa 36 Vit E 36 vs papa 144 Vit E 36 vs papa 252 S. phureja vs S. tuberosum S. phureja clon C067 vs S. phureja Colombia. 9,35 3,34 1.45 3 ,34 3 ,34 3,34 3,52 3,87. Vs Vs Vs Vs Vs Vs Vs Vs. 3,64 3,66 4,15 3,17 4,46 3 ,14 3,8 3 ,17. < 0,0001 0.2958 < 0,0001 0,6556 0,1514 0,9731 0,0069 0,0095. S tvbflrosum Pastusa vs S. tuberosum Tocarret'ia. 4146. Vs. J:14. < 0.0001. La pechuga tiene una mayor estabilidad oxidativa que el musculo del muslo, la cantidad de sustratos fácilmente oxidables, el alto nivel de prooxidantes procedentes de la mioglobina y otras proteínas que contienen hierro, son factores que pueden contribuir a que se presente una menor estabilidad oxidativa en el músculo del muslo. La carne de pierna de pollo tuvo una mayor cantidad de MDA por tanto tiene una mayor susceptibilidad a la oxidación, lo cual se explica por el mayor contenido absoluto de los ácidos grasos poliinsaturados en el músculo (Jensenycol., 1997). Los resultados obtenidos en este estudio, indican que la papa podría usarse como fuente de antioxidantes naturales y conservar ácidos grasos como omega 3 y 6 en la came de pollo. De esta forma los procesadores de alimento podrían aumentar el contenido de los ácidos grasso polilnsaturados en la dieta. sin tener que hacer modíftcactones sustanciales en los hábitos alimenticios (Ackman y Ratnayake, 1990) . 29.

(32) 4 . EFECTO PREBIÓTICO DEL AlMIDON EN DIETAS PARA POLLOS DE ENGORDE El almidón como carbohidrato de reserva en las plantas, se genera a través de la fotosíntesis, en los cloroplastos de las hojas y es almacenado en los amiloplastos ubicados en el tubérculo de papa (Tetlow y col., 1994). El almidón está compuesto por amilosa (estructura lineal, 15 a 20%) y amilopectina (estructura ramificada, 80 a 85%), ambos formados por unidades de glucosa (BNF, 1990) (Figura 9). El almidón se almacena en los amlloplaS'fos de la papa. Gránulos de almidón al interior del amiloplasto. El almldOn es slntebz.ado en los cloroplastos de las hojas Resíntesis y almacenamiento en los amiloplastos. Amilopectina. o. ,.. Unidad de Glucosa. Figura 9. Síntesis y composición del almidón de papa. 30. Composición del almidón.

(33) Las plantas sintetizan el almidón en forma de gránulos compactados para minimizar el espacio de almacenamiento y la concentración de energía almacenada.. Los gránulos de a.lmldén tienen una super1ioie lisa. constituida por liamos finales de cadenas de almidón y una matriz proteica. No son solubles en agua pero se hidratan fácilmente en una soluqtón acuosa. El tamaño y forma del gránulo de almidón varfa entre especie$ e · incluso entre varl!=Jdades, En general, los grál'lulos de tubérculos (ej. papa) son grandes y esféricQ5, mientras que los de los cereales son pequeños y pollédrioos, y los de las leguminosas tienen forma de riñón (Gallant, 1992).. 4.1 USO DE ALMIDÓN PARA LA ALIMENTACIÓN DE POLLOS DE ENGORDE El almidón representa cerca del 70% de ra composición de la dieta para los pollos de engorde (Van der Aar; 2003a). aportando cetca del SO% de. la energía metabollzable aparente (EMA) tWeurdlng y col., 2001), por lo qua la dlge!))Ubllldad del almld6n puede afectar el contenido de EMA de la dista (Wiseman y col., 2000). De otra parta, las dlnamloas de digest¡ón del aJmidon o1recen la oportunidad de mejorar al desempeño productivo valorado a través del crecimiento del ave y el estatus sanitario (Van d er Aar, 2003 b). El desarrollo del tracto digestivo es primordial para digerir los nutrientes del alimento que el ave necesita para las funciones de mantenimiento, crecimiento y producción. Durante los 14 primeros días de vida se presenta un incremento tanto en la secreción como en la actividad de las enzimas, siendo la amilasa salival, la amilasa pancreática secretada a nivel del duodeno y la actividad microbial a nivel del ciego, los principales factores relacionados con la digestión del almidón. Los pollos de engorde, como otras especies animales, no degradan completamente el almidón en el intestino delgado y los coeficientes de digestibilidad de este varían dependiendo del ingrediente de origen del almidón (Weurding y col. , 2001).. 31.

(34) La resistencia del almidón a la degradación enzimática, esta determ·lnada por la estructura molecular del gránulo de almidón, la cual es dada por su proporción de amilosa 1 amilopectina, y difiere entre ingredientes. Los tratamientos térmicos y el contenido de humedad pueden alterar esta conformación; por ejemplo, la gelatinización aumenta la superficie expuesta a la acción de las enzimas, incrementado la degradación del almidón. La temperatura es un factor que puede modificar la estructura primaria del granulo de almidón como se muestra en la figura 1O.. Figura 1O. Efecto de diferentes temperaturas sobre almidón de papa. l. ••. -!'.:!....:....,.7 ,.;. -. f. :: '. Adaptado de Karlsson y col. ,(2007) 1. \. •. Almidón resistente. El almidón resistente (AR) es aquella fracción del almidón total ingerido. y los productos de su degradación que escapan de la acción de las enzimas digestivas en el intestino delgado de los individuos sanos (Asp y col., 1992 y Devries, 2004), es considerado como un recurso fibroso con efectos fisiológicos y benéficos para la salud humana y animal. Los AR fueron subdivididos así: los AR tipo 1 es aquel almidón ffsicamente inaccesible, presente en granos o semillas, los AR tipo 2 corresponden a gránulos de almidón nativo (i.e. papa cruda) que resisten la digestión dada la conformación estructural del gránulo; los AR tipo 3 formados por el almidón no granular y materiales derivados formados después de someterlos a una temperatura por encima de la óptima de gelatinización y un proceso de enfriado, que conducen a un reordenamiento de las regiones amorfas y cristalinas del almidón (retrogradación, i.e papa cocida) y el AR tipo 4, que es generado por alteraciones qufmicas en la estructura del almidón.. 32.

(35) ~tracción del almidón. .... Reg ión amorfa. f. Región cristalina. \~. Organización formas amorfa y cristalina en un g ranulo de almidón (Sajilata y col. , 2003). Estructura del AA IJpo 2. lSaplata y col., 2003). aa. '. Proceso térmico. Calor · Frío. ..,...,.___...,~?. .,. Estructura del AR tipo 2 (Sajilata y col. 2003). Estructura del AA tipo 3 lSajilata y col. , 2003). Almidón resistente nativo de papa. Almidón resistente retrogradado de papa. Figura 11 . Visualización del almidón nativo y retrogradado de papa. 33.

(36) • Consecuencias fisiológicas de la inclusión del almidón resistente en la dieta En la alimentación humana, el almidón resistente a generado gran interés en las poblaciones occidentales, como estrategia para incrementar el consumo de fibra dietaría, reducir la obesidad y la diabetes, pero también patologías digestivas como la constipación , diverticulosis y cáncer de colon, enfermedades que aquejan a gran parte de la población y disminuyen su expectativa de vida. De otra parte, en muchos estudios, la utilización de cerdos y aves como modelos experimentales, por su similitud al hombre desde el punto de vista anatómico, fisiológico y de composición de la microbiota intestinal (Graham y Aman , 1987; Rowan y col., 1984; Miller y Ullrey, 1987), han permitido grandes avances para en el conocimiento de losAR. Se ha demostrado que las bacterias alojadas en el intestino grueso de humanos y animales monogástricos son capaces de generar ácidos grasos volátiles (AGV) a partir del almidón resistente. Estos AGV, pueden estimular el crecimiento de algunas poblaciones de bacterias ácido lácticas y bifidobacterium que son benéficas para la salud del individuo, sugiriendo que el AA puede ser un potencial prebiótico, al promover la integridad de las células del lumen del colon o colonocitos (Gibson y Robertroid, 1995). Sin embargo, lad"1námica poblacional de la microtlora intestinal puede ser afectada por el tipo de almidón suministrado en la dieta, lo cual posibilita nuevas alternativas frente al uso de antibióticos promotores de crecimiento, por lo cual la valoración del almidón resistente de papa en pollos de engorde representa una potencialidad para el país.. · Selección de variedades de papa para la extracción del almidón Los porcentajes de materia seca (MS), almidón total (AD. almidón retrogradado (AA) como porcentaje del almidón total y porcentaje de rendimiento en la extracción de almidón de las 1O variedades comerciales se observan en la Tabla 12. Las variedades Única, Suprema y Galeras mostraron un contenido mayor del 80% para AT, mientras que el contenido de AA retrogradado como porcentaje del AT fue mayor al18% para las variedades Galeras, Guaneña, Latina y Pastusa.. 34.

(37) Las variedades pertenecientes a la especie S. phureja mostraron una correlación negativa entre la concentración de AT y AR retrogradado como porcentaje del AT (r: 0.80, P<0.016). Las variedades pertenecientes a la especie S. phureja tuvieron un mayor porcentaje de extracción frente a las variedades de la especie S. tuberosum, con excepción de la variedad Mambera, cuyo rendimiento de extracción fue más bajo, debido a un t iempo de espera más largo (una semana) para su procesamiento, generando degradación del almidón, ya que se observó una capacidad más rápida para brotar que en todas las variedades de la especie S . phureja.. Tabla 12. Contenido de almidón total (AT) y almidón resistente (AR) retrogradado (como porcentaje% del AT) de variedades comerciales de papa cultivadas en Colombia. Esp&c-lo •. •. ~. l. . Vancsdad. MS, 'Yo ;. .., AT. •• ,. •. A.R retrognd;ldo •), dellot41'. % de Rrmdim ionto le. Con la información anterior, se realizó una técnica de puntaje para seleccionar las variedades comerciales (S. tuberosum y S. phureja) para ser utilizadas en un bioensayo con los pollos de engorde, dando un ponderante a cada una de las características enunciadas en la Tabla 12, de acuerdo a su grado de importancia, con el fin de obtener un puntaje global para cada una de las variedades comerciales como se muestra en la Tabla 13. Las variedades que mostraron los mayores puntajes y disponibilidad en el mercado fueron las variedades Pastusa (77 .5 %) y Guaneña (70.5%),. 35.

(38) Tabla 13. Puntaje para la selección de las variedades comerciales a utilizar en el bioensayo animal Variitc:bd Latina Guaneña Galeras Colombia Mambera Pastusa Única Suprema Tocarreña. R12. Especie S phul'fJjfl S. phureja S. phureja S. phureja S. phureja S. tuberosum S. tuberosum S. tuberosum S. tuberosum S. tuberosum. PUNTAJE. 85.0 70.5 47.5 45.5 42.0. ns. 63.0 39.0 30.0 30.0. Luego se procedió a extraer el almidón de las variedades de papa seleccionadas con base en el protocolo desarrollado en eiiCTA de la Universidad Nacional de Colombia, modificando el porcentaje de inclusión de NaCI (de 5% a 3%), proceso realizado en el Laboratorio de Nutrición Animal del CBB, como se muestra en la figura 12.. .. a. ··4(,~ «'. ~. 1. Figura 12. Pasos establecidos para la extracción del almidón de papa. 36.

(39) • Retrogradación del almidón papa Para la retrogradación del almidón se empleó la metodología descrita por Leeman y col. {2006). Se realizó una mezcla de papa con agua, en una relación de 1 a 3, la cual se sometía en un recipiente sellado a una temperatura de 60GC, agitando cada 3 minutos, luego el recipiente se introdujo en un baño maría a temperatura de ebullición por 15 minutos Después de que las muestras se enfriaron fueron sometidas a dos tratamientos de temperatura (OºC 1322C x 24h c/u y OºC /1 OOºC x 24h cfu), estableciendo que la combinación ooc /32ºC x 24h c/u permitio obtener un mayor porcentaje de almidón resistente retrogradado para cada una de las variedades de papa escogidas.. 4.2 BIOENSAYO CON POLLOS DE ENGORDE Para evaluar el efecto del AR retrogradado de las variedades Pastusa (Solanum tuberosum andigena) y Guaneña (Solanum tuberosum goniocalyx por Solanum tuberosum phureja) sobre los parámetros de digestibilidad de nutrientes, balance energético e integridad del tracto gastrointestinal en pollos de engorde, se utilizaron 600 pollos de un día de edad de la línea Ross 208, fueron divididos aleatoriamente en grupos de 12 aves y cada grupo fue alojado en un corral de las baterías experimentales (Foto 3), ubicadas en las instalaciones avícolas de la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria CORPOICA CI-Tibaitata, ubicado en el municipio de Mosquera (Cundinamarca).. Foto 3. Baterias experimentales. 37.

(40) los tratamientos e>eperimentales utilizados fueron: Dieta control sin suplementacfón de AA retrogradado y 3 d1etas con niveles de mclusión del 0.5. 1.0 y 1.5% para AA retrogradado proveniente de las variedades Pastusa, Guaneña y una fuente comercial de manano"oUgosacáridosl t eniendo un total de 1Ogrupos expenrnen1ales. FJgura 13. Mezcla de ingredientes para elaboración de dietas Las aves tuvieron acceso libre al agua de bebida y al alimento. Se registró el peso corporal de las aves (Foto 4) , así como el consumo de alimento y la mortalidad diaria para cada grupo experimental, durante las fases de preiniciación e iniciación de pollos de engorde.. A partir de los datos recolectados se. Foto 4. Pesaje inicial. 38. establecieron los siguientes parámetros productivos: peso corporal al día 5 y al dfa 25 de edad, la ganancia de peso corporal acumulada, el consumo de alimento acumulado y la conversión acumulada. No se encontró diferencias significativas entre los diferentes grupos experimentales..

(41) • Valor de energía y coeficientes de digestibilidad Para evaluar el efecto del almidón resistente retrogradado de la papa común y criolla sobre la digestibilidad total a nivel de excretas e ileal de la materia seca, proteína y calcular el valor de energía metabolizable aparente (EMA) y la energía metabolizable aparente corregida por nitrógeno (EMAn}, se recolectaron muestras de excretas del día 23 al25 de edad para digestibilidad total y muestras de contenido ileal de tres aves por tratamiento, luego de suministrar las dietas experimentales utilizando oxido de cromo como marcador inerte, obteniendo los coeficientes de digestibilidad de nitrógeno(%}, materia seca y balance de nitrógeno y el valor de EMAy EMAn. La suplementación de AR retrogradado de las variedades Pastusa (ARPastusa) y Guaneña (ARGuaneña) a tres diferentes niveles de inclusión no mostró diferencias significativas para las variables energía metabolizable aparente (EMA), la energía metabolizable aparente corregida por nitrógeno (EMAn), metabolicidad de la energía bruta y los coeficientes de digestibilidad de la materia seca y la proteína cruda, tanto a nivel de excretas como ileal, lo cual indica que el AA retrogradado de papa no afecta de manera negativa ninguno de los parámetros anteriormente señalados, cuando se comparan con el Control sin suplementar y el tratamiento suplementado con mananool igosacárid os.. Partiendo de los anteriores resultados, se puede observar que el nivel de suplementación del1 .0% para ambas fuentes de AR retrogradado de papa, mostraron aun cuando no significativos, valores relevantes con respecto a los parámetros anteriormente señalados, razón por la cual se planteó evaluar para estos tratamientos la morfometría del intestino delgado, para encontrar posibles explicaciones para los resultados anteriormente descritos.. • Morfometría del tracto gastrointestinal (TGI) En la avicultura actual, evaluar el efecto de ingredientes o aditivos sobre el desarrollo de la mucosa digestiva, como medio de valorar la utilización de la energía neta por parte de la aves es muy importante, ya que esta depende en gran parte de los requerimientos de manteR nimiento, crecimiento del intestino (Choct, 1999) y del desarrollo del área superficial de este órgano, visto desde el desarrollo de la. 39.

(42) macroestructura morfológica: la longitud y el área trasversal de los segmentos duodeno, yeyuno e íleon y de su estructura morfométrica, es decir, la altura de las vellosidades y el área superficial del epitelio, en cada uno de estos segmentos (Jin y col., 1998 y lji, 1999). Para determinar el desarrollo mortométrico del TGI (altura de la vellosidad intestinal, profundidad de la cripta, relación vello- cripta y el área de la vellosidad, se sacrificaron cinco pollos por tratamiento al día 25 de edad, a los cuales se les tomo una muestra de cada una de las secciones del intestino delgado (duodeno, yeyuno e íleon), las cuales posteriormente, fueron estudiadas a través de un analizador de imágenes, para medir la altura de la vellosidad (a, pm}, la profundidad de la cripta (b, pm) y el ancho medio de la vellosidad (e + d 12, J.lm) y el área aparente de la misma, calculado a través de la fórmula: [(e+ d)/2 * a] (Figura 14) .. (e) ancho medio. de la vellocidad. (b) Profundidad ~9 1a cripta. vellocidades. (d) área aparente de la vellocidad. Duodeno. Yeyuno. Figura 14. Morfometría del tracto gastrointestinal. 40. Íleon.

(43) • Morfometría del intestino delgado El grupo suplementado con manano-oligosacáridos (Mos), a nivel del duodeno (Tabla 14), al día 25 de edad mostro la mayor área aparente de la vellosidad (179743.6 J.lm 2), pero la menor relación vellosidad cripta (8.3), mientras que el tratamiento con almidón resistente retrogradado de papa Pastusa (ARPastusa) obtuvo la mayor altura de la vellosidad (1414.0 ¡.1m) y numéricamente menor profundidad de la cripta (117.4 ¡.1m), lo cual se vio reflejado en una mayor relación vellosidad 1 cripta (12.3). La altura de la vellosidad y la profundidad de la cripta son indicadores importantes de la salud intestinal del ave, y se encuentran relacionados directamente con la capacidad de absorción a nivel de la mucosa (Buddle y Bolton, 1992). Los resultados anteriores en relación a una mayor altura y área aparente de la vellosidad están asociados posiblemente con una mayor tasa de renovación de la mucosa intestinal, debido a la importancia que representa el segmento del duodeno dentro del proceso digestivo, pues es en esta sección que ocurre la secreción de enzimas pancreáticas y secreciones biliares. Por otro lado, es el primer segmento del intestino en recibir estímulos físicos, químicos y hormonales, desencadenados por la presencia de nutrientes en ellumen intestinal (Macari y col., 2002).. Tabla 14. Efecto del AR retrogradado de dos especies de papa utlizadas como suplemento al 1.0% sobre la morfometría del duodeno de pollos de engorde a los 25 días de edad Altura (¡ml}. Araa (JJm ~). Pro! Cripla (~m). Relación vellosidad/cripta. Qmtrol 'MP!;. ~098,9 te. 1196.9 ". 132768.0 b:; 1197;43.8.. 123,0 149,8. ARGuaneña ARPastusa p-Valor. 911,0 e 1414,0 a <.0001 59,74. 10005,9 e 165665,0 ba <.0001 10169,71. 155,7 117,4 0.452 20,73. 9,7 ba 8,3 b 9,6 ba 12,3 a 0.002 0,788. Tralaml~nlo. EE. M os, Manano-ollgosacáridos; ARGuaneña, almidón resistente retrogradado de la variedad Guaneña; AAPastusa, almidón resistente retrogradado de la variedad Pastusa; EE= Error estándar; p-Valor(alpha=O.OS). Con respecto al segmento yeyuno (Tabla 15), no se encontraron diferencias entre los diferentes tratamientos para el parámetro altura de la vellosidad. El tratamiento Control mostro la mayor área aparente de la vellosidad (68688.3 J.1m2) y una mayor profundidad de cripta (94.2 Jlm), 41.

(44) lo cual se vio reflejado en una menor relación vellosidad cripta (7.8}. En el caso de los grupos experimentales de ARGuaneña y ARPastusa, mostraron los valores más bajos para el parámetro profundidad de cripta (75.7 y 68.3 ¡Jm, respectivamente), valores que se ven reflejados en la relación vellosidad 1 cripta, siendo mayores para ambos tratamientos (1 0.1 y 10.5, respectivamente). Con respecto a la profundidad de cripta, Yason y col., (1987) asocio una mayor profundidad de las criptas con la descamación o inflamación provocada por bacterias patógenas o sus toxinas, lo que resulta en un aumento en la tasa de renovación celular para lograr la regeneración de las vellosidades, esta renovación, se relaciona directamente con un ma-yor consumo de energía y proteína para el mantenimiento del intestino, lo cual disminuye la eficiencia productiva del animal (Xu y col., 2003).. Tabla 15. Efecto del AA retrogradado de dos especies de papa utlizadas como suplemento al 1.0% sobre la morfometría del yeyuno de pollos de engorde a los 25 días de edad Tratamiento Control Mos ARGuaneña ARPastusa p-Valor. EE. Alturu (~m). Area (~rm~). Prof. Cripta (~m). Rotación vellosidad/cripta. 721,7 732,5 715.2 681,1 0.212 17.91. 68688,3 a 60252,8 ba 53553,9 be 45938,8 e <.0001 2614.89. 94,2 a 82,6 ba 75,7 be 68,3 e <.0001 3.27. 7,8 b 9,0 ba 1 O, 1 a 10,5 a 0.005 0.552. Mos, Mananooligossacaridos; ARGuaneña, almidón resistente retrogradado de la variable Guaneña; ARPastusa, almidón resistente retrogradado de la variable Pastusa; EE= Error estándar; p-Valor (alpha = 0.05). En la tabla 16 se presentan los parámetros para el segmento íleon. El grupo de ARGuaneña mostró la mayor altura y área aparente de la vellosidad (486.2 y 38541 .O ¡Jm 2 ), así como la mayor profundidad de cripta (79.9 ¡Jm) frente a los demás tratamientos que mostraron un comportamiento similar entre ellos. De manera general, al observar los resultados arrojados en los tres segmentos del intestino delgado y de acuerdo como lo señalan Pluske y col. (1996), una mayor altura de las vellosidades intestinales se traduce en un aumento no solo de la superficie intestinal, sino de laactividad de las enzimas de borde de cepillo y de los sistemas de transporte de nutrientes, lo cual repercute directamente sobre la digestión y absorción de nutrientes.. 42.

(45) Tabla 16. Efecto del AR retrogradado de dos especies de papa utilizadas como suplemento al 1.0% sobre la morfometría del íleon de pollos de engorde a los 25 días de edad Tratnmlontc. Control Mos ARGuaneña ARPastusa p-Valor. EE. Altura (¡Jm). (¡Jm2 ). Are¡¡. Prof. Cripta (J.Im}. Relación vellosidad/cripta. 349,8 b 350,1 b 486,2 a 317.4 b. 22744,3 b 21662,7 b 38541 ,O a 20974,7 b. 64,7 b 62,5 b 79,9 e 66,6 b. 5,5 5,7 6,3. 5.1. <.0001. < 0001 1130,90. < .0001 2,70. 0 .0824 0,311. 11,63. Mos, Mananooligossacaridos: ARGuaneña, almidón resistente retrogradado de la variedad Guaneña; ARPastusa, almidón resistente retrogradado de la variedad Pastusa; EE= Error estándar; p-Valor (alpha= O 05). La relación vellosidad:cripta es un indicador del potencial de la capacidad digestiva del intestino delgado y un incremento en esta relación corresponde a un incremento en la digestión y absorción de nutrientes (Montagne y col. , 2003) lo cual se puede observar para los grupos ARPastusa y ARGuaneña frente a los grupos experimentales Mos y Control. Se ha sugerido que el mejoramiento del comportamiento de los pollos de engorde es debido a una significativa reducción en la profundidad de la cripta a nivel del íleon (O emir y col., 2003) , lo cual se pudo observar en este ensayo, a excepción del AA de papa Guaneña, el cual presentó un mayor valor para este parámetro a nivel del íleon, por lo cual posiblemente que no se observaron diferencias en los parámetros productivos evaluados entre los d iferentes tratamientos experimentales aldíadeedad. La suplementación de AR retrogradado de papa Pastusa a un nivel de inclusión del 1% permitió incrementar la relación vellosidad/cripta en 4 unidades con respecto al grupo que incluyo Manano-oligosacáridos. El AR retrogradado suplementado al 1% de papa Pastusa y Guaneña, permitió incrementar la relación vellosidad/cripta a nivel del yeyuno en 2.5 unidades con respecto al grupo Control sin suplementar.. 43.

(46) 5. CONClUSIONES La especie S. phureja presentó un nivel intermedio de MS (24.6%), con un alto contenido de FDN (9.5%), Almidón resistente (12.4%) y Fenoles totales (273 mg/1 OOg MS), comparado con la S. tuberosum, la cual presentó el mayor contenido de almidón total (77.8%) La especie S. tuberosum presentó altos niveles de hierro (20.8 mg/kg), sodio (100.7 10.4 mg/kg), manganeso (4.6 mg/kg) , fósforo (2132.4 mg/kg) y zinc (17.9 mg/kg), mientras que la S. phureja presentó altos niveles de calcio (90.4 mg/kg). El contenido de compuestos con capacidad antioxidante (Fenoles, ácido clorogénico y ácido ascórbico) está altamente relacionado con el color rojo y morado de la cascara de la papa de la especie S. phureja . En la carne de pollo enriquecida con omega-3 (aceite de pescado) la peroxidación lipídica puede ser prevenida alímentando los pollos con inclusiones de papa a niveles de 252 J1g ET/g de actividad DPPH, sin afectar los parámetros productivos de los pollos de engorde.. •. f. La extracción de almidón en las variedades de papa de la especie S. phureja fue 3.44% más eficiente que en las variedades de S. tuberosum.. La suplementación de AR retrogradado en dietas para pollo de engorde hasta los 25 días de edad no afectó la digestibilidad de nutrientes ni el valor de energía metabolizable de la dieta, sin embargo, la suplementación de AR retrogradado de S. tuberosum a un nivel de inclusión de 1o/o permitió incrementar la relación vellosidad/cripta tanto en el duodeno como en el yeyuno, mejorando la integralidad del tracto gastrointestinal de los pollos. Con base en los resultados obtenidos en este estudio se concluye que la papa puede ser incluida en las dietas para pollos de engorde como antioxidante natural y el almidón resistente de la papa como prebiótico para ser utilizados como alternativa al uso de antioxidantes sintéticos y antibióticos promotores de crecimiento.. 44.