Spanish (pdf)
Article in xml format
Article references
Automatic translation
Send this article by e-mail
Cited by SciELO 
Cited by Google 
Similars in
SciELO 
Similars in Google 
Permalink
Introducción
El consumo de fibra dietética está asociado con la reducción del riesgo de desarrollar enfermedades cardiovasculares crónicas en el ser humano. La Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA), recomienda que la ingesta mínima diaria de fibra sea de 25 g, de los cuales se espera que el 80% sea fibra insoluble y el 20% fibra soluble 1. Las fibras de tipo soluble como las gomas, mucílagos, polisacáridos, hemicelulosas y pectinas están presentes en alimentos como cebada, avena, algunas algas comestibles, verduras y frutas (manzana, guayaba, curuba y las frutas cítricas) 2 , 3.
Por su parte, las pectinas son polisacáridos de alto peso molecular que forman polímeros de unidades de ácido D-galacturónico unidos por enlaces glicosídicos α (1→4), cuyos grupos carboxilo están parcialmente esterificados con metanol y en algunos casos con etanol. Las cadenas de la pectina están interrumpidas por unidades de L-ramnosa unidas por enlaces glicosídicos α (1→2), aunque también se pueden encontrar unidades de galactosa, arabinosa, glucosa y xilosa, generalmente en forma de cadenas laterales cortas 4. Las pectinas se solubilizan en agua formando soluciones viscosas y en condiciones apropiadas son capaces de formar geles; este comportamiento varía en función del número de grupos carboxilo esterificados con metanol. De esta manera, las pectinas con más del 50% de los grupos carboxilo metoxilados (pectinas de alto metoxilo) forman geles a pH entre 2,8 y 3,5 con un contenido de sólidos solubles cercano al 65%, mientras que las pectinas con esterificaciones menores al 50% (pectinas de bajo metoxilo) requieren la presencia de cationes divalentes para formar el gel 4. Las pectinas no pueden ser digeridas en el intestino delgado debido a su resistencia a la acción hidrolítica de las enzimas digestivas 5.
Cuando se consume pectina de forma regular, se obtiene un efecto benéfico en la salud ya que disminuye los niveles séricos de lípidos y glucosa, ayudando a prevenir enfermedades como diabetes y dislipidemias 6 - 8. Estas propiedades hacen a la pectina idónea para enriquecer en fibra soluble alimentos de alto consumo, como la arepa de maíz, en grupos poblacionales donde los carbohidratos prevalecen en la dieta diaria debido a su bajo costo y fácil disponibilidad. Esta costumbre (prevalencia de carbohidratos), constituye un factor de riesgo frente a varios problemas de salud. Según la Encuesta Nacional de Situación Nutricional (ENSIN) del 2015, más de la mitad de los adultos colombianos entre 18 y 64 años (56%) tiene sobrepeso u obesidad 9, factor de riesgo para adquirir enfermedades crónicas no transmisibles (la primera causa de muerte en Colombia). Estas enfermedades pueden ser cardiovasculares y respiratorias, cáncer o diabetes. Adicionalmente, en el país una de cada tres personas no consume frutas a diario y 2 de cada 3 no consumen verduras, lo que demuestra el bajo consumo de fibra en la población 10.
Estudios previos en nuestro grupo de investigación han demostrado que el consumo de arepas enriquecidas con pectina extraída de guayaba (Psidium guajava L.) disminuye los niveles séricos de colesterol total y de colesterol unido a lipoproteínas de baja densidad (cLDL) 11. En otra investigación se comparó el efecto fisiológico de la pectina extraída de guayaba (Psidium guajava L.), con la pectina cítrica comercial, encontrando que ambas disminuyeron significativamente los niveles séricos de colesterol total, cLDL y glucosa 12. Basados en los efectos biológicos variables que produce la pectina dependiendo de su origen, en el presente trabajo se buscó evaluar el efecto sobre los niveles de lípidos y glucosa empleando pectina extraída de cáscara de curuba (Passiflora tripartita var. mollissima), buscando, además, dar un valor agregado a este desecho frutícola.
Materiales y métodos
Extracción de la pectina
La extracción de la pectina de curuba se realizó en la planta piloto de la facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Colombia (sede Bogotá), siguiendo el método clásico de extracción con HCl 13. En una marmita abierta calentada a vapor (Inmelcolsa S.A., Bogotá, Colombia), se trataron 7 kg de cáscara de curuba (epicarpio y endocarpio) con 60 L de agua a 90 °C durante 24 h en agitación, manteniendo el pH en 1,2 con HCl 37% (p/v). Posteriormente, se filtró sobre lienzo y al sobrenadante se le adicionaron 150 L de etanol 96% (v/v), dejando en reposo a temperatura ambiente por 24 h, con el fin de precipitar la pectina. La pectina se recuperó después de filtrar la solución en un filtro prensa (Aguatec S.A.S., Medellín, Colombia), seguidamente se sometió a tres lavados con etanol 96% (v/v). La pectina húmeda obtenida (5 kg) se sometió a un proceso de secado a 60 °C durante 24 h (secador Unimac, Bogotá, Colombia). Finalmente, se pasó por un molino de aspas y se obtuvo una muestra homogénea (650 g), utilizada para la preparación de las arepas con 10% (p/p) de pectina.
Productos
Se prepararon arepas blancas de maíz peto de 30 g sin pectina, arepas con 10% (p/p) de pectina cítrica comercial CIMPA® (PM 262 ± 5 KDa y grado de metoxilación de 62,8 ± 0,7 expresado como moles de metil ésteres/100 moles de ácidos urónicos) 14 y arepas con 10% (p/p) de pectina extraída de cáscara de curuba (PM 339 ± 5 KDa y grado de metoxilación de 43,3 ± 1,6) 15. La formulación del 10% (p/p) se escogió con base en resultados encontrados previamente 16. Las arepas fueron preparadas en la fábrica de arepas El Pilón, Bogotá, sin adición de sal ni margarina.
Voluntarios
Se realizó un estudio clínico que evaluó 17 individuos adultos sanos, voluntarios del grupo de investigación “Química de Alimentos” del Departamento de Química de la Universidad Nacional de Colombia. Estos individuos tienen un rango de edad comprendido entre 27 y 59 años (7 hombres, 10 mujeres), los cuales diligenciaron una encuesta con sus datos personales y sus hábitos, además de firmar un consentimiento informado. El criterio de exclusión fueron los niveles sanguíneos fuera del rango normal de los parámetros a evaluar. Este estudio contó con la aprobación del Comité de Ética de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Colombia (Acta 05-2015).
Teniendo en cuenta que en dos trabajos previos realizados se emplearon, en un caso, 18 individuos por grupo y, en el otro, 75 individuos, y se encontraron resultados similares respecto al efecto fisiológico 11 , 12, se decidió realizar esta investigación con 18 individuos, de los cuales uno desertó del estudio.
Se registraron las medidas antropométricas de cada individuo: índice de masa corporal (IMC), que corresponde al peso en kilogramos dividido por el cuadrado de la talla en metros (kg/m2), perímetro de cintura (perímetro medio del abdomen en su parte más estrecha o más angosta (cm)) y la presión arterial sistólica y diastólica (mm Hg) 10.
Después de un ayuno de 9-12 h, se extrajo una muestra de 5 mL de sangre venosa del antebrazo para determinar niveles de glucosa y perfil lipídico (colesterol total (CT), colesterol HDL (cHDL), colesterol LDL (cLDL) y triglicéridos (TG)). Inicialmente, los individuos consumieron al desayuno una arepa sin pectina durante 7 días, con el propósito de habituarse a su consumo. Posteriormente, se inició el consumo de una arepa con 10% (p/p) de pectina cítrica comercial por un periodo de 20 días, intervalo establecido previamente 12. Finalizado este tiempo, se inició el consumo de una arepa con 10% (p/p) de pectina extraída de cáscara de curuba por un periodo de 20 días; en ningún ensayo se modificaron los demás hábitos alimenticios de cada individuo. Al finalizar el periodo de consumo de cada producto, se realizó la toma de muestra de sangre venosa para los respectivos análisis 11 , 12.
Análisis proximal de los productos
Los productos utilizados en el trabajo (arepa sin pectina, arepa con 10% (p/p) de pectina cítrica comercial y arepa con 10% (p/p) de pectina de curuba) fueron sometidos al siguiente análisis proximal: humedad (método AOAC 930.15) 16, cenizas (método AOAC 942.05) 17, grasa total (método AOAC 920.39) 17, proteína (método AOAC 920.152) 17, fibra dietética total, soluble e insoluble (Kit Sigma TDF100A, método AOAC 991.43) 17 y carbohidratos determinados por diferencia. Las muestras se procesaron por triplicado en todos los casos.
Análisis clínicos
Las muestras de sangre venosa se recolectaron en tubos BD Vacutainer® sin anticoagulante (código 367812, Becton Dickinson de Colombia Ltda, Bogotá, Colombia) y se centrifugaron a 3500 rpm durante 5 min para obtener 2 mL de suero, con el cual se realizaron las siguientes determinaciones bioquímicas: glucosa, CT, TG y cHDL, empleando métodos colorimétricos enzimáticos; glucosa (GOP-PAP), CT (CHOD-PAP), TG (GPO-PAP), cHDL (precipitación con ácido fosfotúgstico seguido del método para colesterol total CHOD-PAP, y utilizando el equipo VITROS® 5600 (Ortho Clinical Diagnostics, Raritan, NJ. EE. UU.); cLDL se estableció mediante la fórmula de Friedewald (cLDL = CT-cHDL-TG/5)).
Panel sensorial
Al finalizar el consumo de cada producto, se constituyó un panel sensorial (no entrenado) que consistió en una encuesta de aceptación de consumidores con escala hedónica de 1-5 puntos, formulada a los 17 sujetos participantes en el estudio, quienes evaluaron las características de apariencia, color, aroma, sabor y textura.
Análisis estadístico
El efecto hipoglicemiante e hipolipemiante se analizó mediante el programa Stat Graphics Plus 5.1 para la prueba de Mann-Whitney-Wilcoxon. Al análisis proximal de las arepas se le aplicó un ANOVA de una sola vía para determinar diferencias significativas entre macronutrientes, si p ≤ 0,05. A los resultados del análisis sensorial se le aplicó un ANOVA no paramétrico de una sola vía (Kruskal-Wallis), para determinar diferencias significativas en la aceptación de los tres tipos de arepas, si p ≤ 0,05.
Resultados y discusión
Extracción de la pectina de curuba
La pectina de curuba obtenida presentó un color ligeramente amarillo y el rendimiento en la extracción fue de 9,7% (p/p), valor superior al obtenido en otras frutas (guayaba 1% (p/p) 13, badea 1,8% (p/p) 19). Este mayor rendimiento puede deberse a que la extracción se hizo sobre el endocarpio y mesocarpio de la curuba. Sin embargo, esta técnica de extracción no podría ser empleada comercialmente por el bajo rendimiento y el alto consumo de etanol 96% (v/v).
Medidas antropométrica
De acuerdo a los valores promedio obtenidos de las medidas antropométricas: IMC 23,3 ± 3,4 (kg/m2) (normal: 18,5 - 24,99 (kg/m2)), perímetro de cintura 83,6 ± 11,0 (cm) (normal: mujeres ≤ 88 cm, hombres ≤ 102 cm), presión sistólica 122 ± 12 (mmHg) y presión diastólica 76 ± 8 (mmHg) (normal: sistólica 90 - 130 y diastólica 60 - 80 (mmHg)), se confirmó que estos parámetros estaban en el rango considerado normal en todos los individuos que participaron en el ensayo 10.
Análisis proximal
La Tabla 1 muestra los resultados obtenidos en el análisis proximal de los tres tipos de arepas empleadas en el estudio. Se encontró que la arepa con pectina de curuba mostró un mayor porcentaje de fibra dietética total, soluble e insoluble (20,27 ± 2,81%, 14,91 ± 0,42% y 6,04 ± 1,14%, en base húmeda (B.H.), respectivamente), respecto a las otras arepas analizadas.
Este aumento en la fibra dietética total se debe, posiblemente, a la celulosa, gomas y mucílagos que están presentes en la cáscara de curuba y que fueron extraídos junto con la pectina.
La arepa enriquecida con pectina de curuba presentó un menor porcentaje de carbohidratos disponibles (9,5 ± 0,8% B.H, establecidos por diferencia y que corresponden a los que sufren acción enzimática en la digestión y son asimilados) con respecto a los carbohidratos de los otros dos productos. Se esperaban estos resultados, teniendo en cuenta el aumento en el contenido de fibra por la adición de la pectina extraída de curuba. La arepa con 10% (p/p) de pectina cítrica comercial mostró un contenido de carbohidratos disponibles muy semejante al de la arepa sin pectina.
Los valores representan el promedio de tres réplicas ± S.D. Letras diferentes indican diferencias estadísticamente significativas (p ≤ 0,05) en cada variable. *Determinaciones en base húmeda (B.H.)
Respecto a los contenidos de grasa y proteína no se evidenciaron diferencias significativas entre los tres tipos de arepa, siendo los contenidos muy similares, indicando que la adición de estas fibras solubles no altera dichos niveles. Resultados similares se reportan en arepas con pectina de guayaba 11.
El contenido de cenizas aumentó considerablemente en las arepas con pectina respecto a la arepa sin pectina, tanto en arepas con pectina comercial como en arepas con pectina de curuba. Esto puede deberse a que la pectina extraída de frutas pudo contribuir a obtener una mayor concentración de residuos no volátiles, aportados, en el caso de la curuba, por la cáscara del fruto. Por tanto, sería importante establecer en un posterior trabajo el contenido de minerales de esta cáscara.
Análisis clínico
La Tabla 2 presenta los valores de los niveles séricos de las determinaciones realizadas en las cuatro tomas de sangre. Se observa que el perfil lipídico (CT, cLDL, cHDL y TG) no sufrió alteraciones al consumir las diferentes muestras de arepa. En un trabajo previo se encontró que el consumo de arepas con 10% (p/p) de pectina de guayaba durante 15 días disminuye los niveles séricos de colesterol total y de cLDL. Sin embargo, debido a que se evaluó solo un tipo de pectina, no se logró establecer relación alguna entre las características estructurales de las pectinas y su efecto fisiológico 11.
En otro estudio posterior se comparó el efecto del consumo de arepas enriquecidas con 10% (p/p) de pectina extraída de guayaba (Psidium guajava L.) o con pectina de origen cítrico durante 20 días y se encontró que ambos tipos de pectina causaron disminución significativa en los niveles séricos de colesterol total, cLDL y glucosa; la pectina de origen cítrico disminuyó también los niveles circulantes de triglicéridos 12.
En este estudio, el consumo de arepas con 10% (p/p) de pectina de curuba no tuvo efecto hipolipemiante, pero sí disminuyó significativamente los niveles de glucosa, lo cual permite suponer la relación entre la estructura de la pectina y su efecto fisiológico.
Toma 1: muestra de sangre al iniciar el estudio. Toma 2: muestra después de consumir arepa sin pectina por 7 días. Toma 3: muestra después de consumir arepa con 10% (p/p) pectina cítrica comercial, por 20 días. Toma 4: muestra después de consumir arepa con 10% (p/p) pectina extraída de curuba, por 20 días. Los valores representan el promedio ± S.D. (n=17). Letras diferentes indican diferencias estadísticamente significativas (p ≤0,05) en cada variable.
Como se mencionó anteriormente, la pectina de curuba empleada en este trabajo tiene un peso molecular de 339 ± 5 kDa y un grado de metoxilación de 43,3 ± 1,6 % mol/mol13. Dichas características no afectarían la acción de la lipasa pancreática, teniendo en cuenta una investigación 19 en la que se evaluó, en soluciones modelo, el efecto de la concentración y del grado de metoxilación de las pectinas de origen cítrico sobre la actividad enzimática de las enzimas digestivas: lipasa (E.C. 3.1.1.3), α-amilasa (E.C.3.2.1.1), fosfatasa alcalina (E.C.3.1.3.1) y proteasa (quimotripsina, E.C. 3.4.21.1). Allí se encontró que todas las enzimas fueron inhibidas de manera parcial, siendo la lipasa pancreática la más afectada por las pectinas. En el estudio mencionado también se halló que un mayor grado de metoxilación está relacionado con un mayor poder inhibitorio de las pectinas sobre las enzimas mencionadas 20.
Adicionalmente, las pectinas afectan la viscosidad gastrointestinal, disminuyendo la velocidad de absorción de los micronutrientes, incrementando la sensibilidad a la insulina y aumentando la sensación de saciedad, lo que permite reducir el consumo total de calorías 21. Estudios más recientes han mostrado que la inhibición de la actividad de la lipasa pancreática causada por las pectinas depende de la relación entre su peso molecular y el grado de metoxilación.
Lo anterior, debido a que se estableció que las pectinas con peso molecular menor a 230 kDa y grado de metoxilación mayor a 60% mol/mol (moles de metil éster/100 moles de ácido urónico), favorecen la inhibición de la actividad de la lipasa pancreática 20.
En este estudio los niveles de glucosa tuvieron una disminución significativa del 5,88% (p = 0,023), al consumir arepas con 10% (p/p) de pectina de curuba (Figura 1).
Figura 1 Niveles séricos de glucosa al inicio del estudio (EB), y después del consumo de arepa sin pectina (SP), arepa con pectina cítrica comercial (PCt) y arepa con pectina extraída de curuba (Pcub).
En estudios clínicos previos se demostró que sólo las fibras solubles viscosas ejercen un papel importante en la reducción de la glicemia 22 - 24 y en la mejoría de otros factores de riesgo cardiovascular 25 , 26. En la mayoría de los trabajos se ha observado una reducción de la respuesta glicémica a corto plazo. El resultado obtenido en este trabajo podría considerarse como una evaluación de dicho efecto a mayor plazo.
El efecto hipoglicemiante de la fibra soluble podría estar relacionado con su capacidad para aumentar la viscosidad del contenido del estómago, lo que impediría la absorción de hidratos de carbono y de macronutrientes 27 , 28. Sin embargo, también se ha comprobado que favorece la captación de glucosa por el músculo esquelético debido a un incremento de los transportadores de glucosa sensibles a la insulina, GLUT-4 en la membrana plasmática del músculo esquelético 29.
Análisis sensorial
La Figura 2 muestra los resultados del panel de aceptación de los productos empleados en el estudio. Se observa que, en los atributos de apariencia, color y aroma, no se presentaron diferencias significativas entre la arepa sin pectina, la arepa con 10% (p/p) de pectina comercial y la arepa con 10% (p/p) de pectina de curuba. En los atributos de textura y sabor se observa una menor aceptación en la arepa con 10% (p/p) de pectina de curuba (p ≤ 0,05), debido probablemente a que la pectina adicionada, por su sabor residual y su consistencia gomosa podría alterar dichos atributos y afectar dicha calificación. Para mayor aceptación de estas arepas habría que mejorar estas características.
Conclusiones
Las arepas enriquecidas con pectina extraída de cáscara de curuba mostraron un mayor contenido de fibra total y por tanto un menor contenido de carbohidratos disponibles, respecto a arepas sin pectina o con pectina cítrica.
En la población estudiada se pudo establecer que la adición de 10% (p/p) de pectina de curuba en arepas de maíz blanco disminuye los niveles de glucosa sanguínea sin afectar los niveles circulantes de lípidos. Sin embargo, la adición de pectina disminuye la aceptación sensorial de las arepas.
