Composición y valor nutricional del Cajanus cajan y su mejora mediante la germinación
Las leguminosas han sido un pilar fundamental en la nutrición humana a lo largo de la historia. Entre ellas, el Cajanus cajan, también conocido como quinchoncho o gandul, destaca por su alto valor nutritivo y su importancia en la dieta de numerosos países. Este grano es una fuente rica en proteínas, carbohidratos y minerales esenciales.
Los análisis de la semilla seca de quinchoncho revelan una composición aproximada de 15,2% de humedad, 22,3% de proteína, 1,7% de grasa, 3,6% de minerales (como calcio, hierro y fósforo) y 57,2% de carbohidratos. Además, su fácil producción en áreas marginales lo convierte en el quinto cultivo de leguminosas más importante a nivel mundial.
El proceso de germinación y sus efectos
La germinación es un proceso que transforma los granos, mejorando sus características sensoriales, valor nutricional y funcionalidad. Este proceso induce cambios en la actividad enzimática y la ruptura de macromoléculas, lo que reduce los factores antinutricionales e incrementa la síntesis de otros componentes beneficiosos.
En una investigación, se germinaron granos de Cajanus cajan durante 96 horas a 20°C en oscuridad, con el objetivo de estudiar las variaciones en su composición proximal, ácidos grasos, capacidad antioxidante y bioaccesibilidad mineral. Los resultados indicaron una disminución de las proteínas y un aumento en el contenido de cenizas, grasas y carbohidratos.
El proceso de germinación se realizó de la siguiente manera:
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- Las semillas se remojaron en una solución de hipoclorito de sodio durante 30 minutos en oscuridad.
- Se lavaron con agua destilada hasta alcanzar un pH neutro.
- Se dejaron en remojo durante 4 horas y 30 minutos en oscuridad.
- Finalmente, se escurrieron y colocaron en frascos de vidrio con papel de filtro, dentro de una caja para protegerlas de la luz y permitir la circulación del aire.
- El proceso se mantuvo durante 96 horas (4 días) a una temperatura de 20 °C, regando las semillas con agua para mantener la humedad.
Cambios en la composición proximal
Las harinas de granos crudos y germinados de Cajanus cajan fueron analizadas en cuanto a su composición proximal. En la Tabla 1 se presentan los resultados obtenidos (expresados en base seca).
Los valores de composición del quinchoncho crudo (Tabla 1) coinciden con los reportados por otros investigadores. La disminución de los contenidos de proteína cruda durante la germinación del quinchoncho está de acuerdo con los valores reportados para otros granos. La respuesta observada se puede explicar mediante el proceso de hidrólisis que ocurre durante la germinación. A medida que progresa la germinación, las fracciones proteínicas de reserva se transforman en otras de menor peso molecular, especialmente pequeños péptidos y aminoácidos. Los aminoácidos liberados pueden ser utilizados en la síntesis de nuevas proteínas en la plántula en desarrollo o para proporcionar energía mediante la oxidación de su esqueleto carbonado. En las semillas, la degradación de las proteínas de reserva se corresponde generalmente con una acumulación de aminoácidos libres en los cotiledones.
El incremento observado en el contenido de grasa se traduce en un aumento en los valores de energía en las semillas de germinación debido a que la grasa contiene aproximadamente el doble de los valores de energía que las proteínas y carbohidratos.
Ácidos grasos
Se determinó el perfil de ácidos grasos, identificándose la presencia de seis ácidos grasos. El más abundante fue el ácido linoléico, y las cantidades de los ácidos grasos variaron como consecuencia del proceso de germinación.
En la Tabla 2 se muestran los porcentajes de los ácidos grasos tanto para las muestras crudas como las germinadas. Se pueden observar diferencias en las proporciones de algunos de los ácidos grasos debido al proceso de germinación.
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Del perfil de ácidos grasos, se realizó la identificación de los mismos y posterior semicuantifiación con los cromatogramas obtenidos del FID para la evaluación de los efectos de la germinación, ya que el objetivo era obtener las proporciones de los ácidos grasos y observar si habían diferencias entre los granos crudos y germinados.
En la literatura, los resultados en cuanto a la variación de la composición de los ácidos grasos por el proceso de germinación de las semilla, no han sido claros y algunas veces contradictorios, algunos autores reportan el aumento de los ácidos grasos saturados mientras que los insaturados disminuyen durante la germinación y atribuyen este comportamiento al aumento de la actividad de la enzima lipoxigenasa que se encarga de degradar los lípidos durante la germinación.
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Otro factor importante que parece tener una influencia significativa es el tiempo de germinación, ya que dependiendo de este se pueden observar variaciones en el aumento o disminución. Por otro lado, el ácido linoleico es el que se encuentra en mayor proporción en las harinas de semillas de Cajanus cajan, tanto crudas como germinadas.
Capacidad antioxidante y polifenoles
El contenido de polifenoles y la capacidad antioxidante de la semilla aumentaron debido a la germinación. Se determinó la cantidad de polifenoles totales en las harinas de los granos crudos y germinados de la leguminosa en estudio, observándose un incremento significativo (110%) producto de la germinación (Tabla 3).
Se determinó el contenido de polifenoles en la muestra siguiendo el protocolo establecido empleando ácido gálico como estándar. La preparación de los extractos se realizó de la misma forma que en el procedimiento para la determinación de polifenoles totales. Para medir la capacidad antioxidante se utilizó el procedimiento del radical DPPH.
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En la Tabla 3 se puede observar el contenido de compuestos polifenoles.
De acuerdo a los resultados obtenidos (Tabla 3), la eficiencia antirradical aumenta como resultado del proceso de germinación. La germinación de una especie de lupino (Lupinus albus) después de 9 días produjo una mejora en la actividad antioxidante, de acuerdo a lo reportado en la literatura, que se corresponde a un aumento en el contenido de las vitaminas E y C, siendo las variaciones en la actividad antioxidante explicados en relación con los cambios en los diferentes compuestos fenólicos identificados.
En ambos casos, (actividad antioxidante y niveles de compuestos fenólicos identificados) se produjo un incremento a medida que aumentaban los días de la germinación en los grupos de los compuestos identificados, con la excepción de los compuestos hidroxibenzoico.
Bioaccesibilidad mineral
Se obtuvieron valores de bioaccesibilidad mineral, en un rango entre 16 y 31 % para el magnesio y el potasio, respectivamente. A la harina de granos germinados se les midió el contenido de minerales (calcio, hierro, sodio, potasio, zinc, magnesio, manganeso y cobre) empleando la técnica de espectrofotometría de emisión atómica (Spectroflame ICP GBC, Australia) a partir de una solución de cenizas, posteriormente se le midió la bioaccesibilidad mineral, para lo cual se empleó el método de simulación del proceso de digestión gastrointestinal en sus dos etapas: gástrica (pH 2, concentración de enzimas: 0,5 g de pepsina/100g al 16%, equivalente a 0,005g/g alimento)e intestinal (pH 6,5, enzimas: solución pancreatina-bilis, suficiente para producir 0,01 g de pancreatina / 0,078 g de sales biliares / g de alícuota).
Los análisis fueron reportados como un promedio de tres réplicas provenientes de los tres lotes analizados y su desviación estándar.
La bioaccesibilidad se define como la cantidad de un componente de los alimentos que está presente en el intestino humano, como consecuencia de su liberación de la matriz del alimento, y puede ser capaz de atravesar la barrera intestinal. La biodisponibilidad de los minerales oscila entre menos del 1%, en algunas formas de hierro, hasta más del 90% en el sodio y el potasio. La medida de la dializabilidad de minerales es uno de los métodos in vitro más frecuentemente utilizados para medir la biodisponibilidad. Involucra una digestión con pepsina a pH ácido (digestión gástrica), seguida por una digestión a mayor pH con pancreatina y sales biliares (digestión intestinal).
En el caso de los minerales, la biodisponibilidad está determinada, en primera instancia, por la eficiencia de la absorción desde el lumen intestinal a la sangre.
En el caso del hierro, el valor obtenido de bioaccesibilidad pudiera estar influenciado por el incremento del ácido ascórbico durante el proceso de germinación, lo cual puede contrarrestar el efecto del ácido fítico y los polifenoles en la absorción del hierro. La germinación influye de manera negativa sobre el inositol fosfato ya que la planta emplea estos compuestos como fuente de fósforo durante el proceso de germinación.
Tanto para el Fe como para el Zn, las condiciones presentes en el tracto intestinal son los principales determinantes de la absorción. La absorción de hierro ocurre casi exclusivamente en el duodeno y sigue una secuencia de pasos que incluyen la reducción del hierro de los alimentos de su estado férrico a ferroso, la internalización apical del mineral, el almacenamiento intracelular o el tráfico transcelular y la liberación basolateral.
Si bien la dializabilidad sólo ha sido validada para el hierro, se utiliza también para medir disponibilidad de otros minerales tales como Zn, Ca, Mg y Cu. La Organización Mundial de la Salud (OMS), ha incluido la relación fitato: zinc como criterio para categorizar dietas de acuerdo con la disponibilidad de su contenido en zinc.
En general, una relación fitato: zinc menor de 5:1 demuestra una alta biodisponibilidad de zinc, entre 5:1 y 15:1 una mediana biodisponibilidad y superior a 15:1 una baja biodisponibilidad.
Para elementos como el Ca donde mecanismos homeostáticos complejos regulan no sólo la absorción sino también la retención, las condiciones en el lumen intestinal no serían los principales factores para regular la biodisponibilidad. Sin embargo, la evaluación de la dializabilidad del Ca es útil para determinar la proporción de Ca soluble y potencialmente absorbible.
Las harinas de esta leguminosa han sido empleadas en la preparación de alimentos como panes, galletas, pastas y arepas obteniéndose buenos resultados. No obstante, esto significa un mayor procesamiento de la leguminosa y a su vez un mayor costo tanto para el productor como para el consumidor. Además, se observa una tendencia en el mundo actual de aumentar la ingesta de productos naturales o con la menor cantidad de procesos industriales posible.
Las leguminosas germinadas son muy populares en países asiáticos. Su uso se ha difundido en barras de ensaladas y entre consumidores conscientes de la nutrición y la salud, ya que es bien conocido que estos granos son ricos en vitaminas y pobres en carbohidratos.
La germinación de Cajanus cajan, permitió obtener mayor contenido de cenizas, grasas, carbohidratos, ácidos palmítico y linoleico y compuestos con capacidad antioxidante, con una alta bioacesibilidad para potasio y cobre y valores medios para manganeso, calcio, zinc, hierro y magnesio.
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