Download GENERALES Título del proyecto: Estudio del panqué de frijol negro

GENERALES
Título del proyecto:
Estudio del panqué de frijol negro Frijozac en células cancerígenas, para su
prevención en cáncer de colon.
Cadena/Sistema producto:
Frijol
Eslabón:
Alimentos
Tipo de proyecto:
Investigación aplicada
Demandas que atiende:
Propiedades nutracéuticas presentes en los productos agroindustriales de frijol.
Fecha de inicio:
Junio 2010
Fecha de término:
Junio 2011
Institución ejecutora:
INIFAP
Responsable técnico:
Juan José Figueroa González
PROTOCOLO
Finalidad: Investigar las propiedades funcionales y nutracéuticas de los productos
agroindustriales de frijol, para determinar su contenido nutricional y funcional,
para que nos permita presentar al frijol y sus productos agroindustriales como un
alimento altamente nutritivo, capaz de competir con la comida chatarra existente
en el mercado.
Propósito: Hacer una investigación nutracéutica y funcional de los productos
agroindustriales ya elaborados a base de frijol, para hacer de estos alimentos
funcionales y nutritivos que aporten un bien al organismo.
Resumen ejecutivo
El frijol, tiene innumerables beneficios, de acuerdo con la compilación realizada
por Duke (1985): es anticáncer, antidepresivo, antileucemia, antimelanómico,
antiprostático, apoptósico, cardioprotector, hipocolesteronémico, hipotensivo,
lipolitico, lipotrópico, además de antibacteriano, antidiabetes, diurético, antiviral,
mutagénico,
antipirético,
fungicida, emoliente, e
carminativo,
depurativo,
hipoglicémico
(FLEMING,
diaforético,
1998). En
emenagogo,
los
países
industrializados ha cambiado el concepto de nutrición, pasando del papel de la
dieta de aportar los nutrientes necesarios a la idea de que la dieta puede contener
alimentos que, además de nutrir, promuevan específicamente la salud. Así surge
el concepto del “alimento funcional” (AF), amplio abanico de productos nutritivos y
no nutritivos que no solo alimentan, sino que modulando o actuando sobre
determinadas funciones y elementos del organismo, tienen un efecto beneficioso
en la salud del individuo (DIPLOCK AT, et al, 1999). Es por ello, que al tener un
estudio minucioso de investigación de estos productos agroindustriales de frijol,
sobre todo, del panque de frijol negro Frijozac y del totopo con harina de frijol bayo
zacatecas, al tener su función en células cancerígenas podemos vender y
recomendar este tipo de alimentos como funcionales y/o nutracéuticos de acuerdo
a sus componentes que se encuentren durante esta investigación de alimentos.
Introducción.
En la actualidad los estudios referentes al frijol son de suma importancia debido a
sus propiedades benéficas. La piel del frijol tiene gran cantidad de flavonoides con
poder antioxidante. Los principales componentes del grano son: proteínas (1630%), fibra (3-8%), glúcidos (55-65%), lípidos (1-5%) y minerales (3-5%) (Rodiño,
2000). El concepto actual de nutrición está evolucionando. La «nutrición
adecuada», entendida como «suficiente», dirigida a evitar déficits, ha dejado de
ser la meta en las sociedades desarrolladas. Emerge la concepción de la
alimentación como «nutrición óptima». Su objetivo es la calidad de vida y el
bienestar integral del individuo. La nutrición adquiere un nuevo enfoque
terapéutico y preventivo; participa en la promoción de la salud y es ya considerada
como factor de protección ante una larga serie de circunstancias patológicas. El
reto futuro es la nutrición «a la carta», diseñada a medida de los factores
genéticos y medioambientales que constituyen y moldean al ser humano. Uno de
los primeros pasos son los llamados alimentos funcionales (AF) (SILVEIRA et al,
2003). Un alimento funcional es el que tiene una apariencia similar a la de un
alimento convencional, se consume como parte de una dieta normal y, además de
su función nutritiva básica, se ha demostrado que presenta propiedades
fisiológicas beneficiosas y/ o reduce el riesgo de contraer enfermedades crónicas.
Una segunda categoría de alimentos funcionales son aquellos que han sido
fortificados para aumentar el nivel de un nutriente específico o componente
alimentario que ha sido asociado con la prevención o tratamiento de una
enfermedad u otra condición clínica (PALENCIA, 2005). El frijol posee elevada
cantidad de calcio, hierro y vitaminas tales como la Tiamina y ácido fólico. Dentro
del contenido de proteínas del frijol se destaca la abundancia de lisina, la cual
permite fortificar algunos alimentos con este tipo de aminoácidos, y poco
contenido de aminoácidos azufrados (metionina y cisteína) (BELLO, 2006). Los
conceptos de alimentación se están expandiendo, dejando de centrarse sobre la
supervivencia, la satisfacción del hambre, y la prevención de efectos adversos,
promoviendo un estado de bienestar y una mejor salud, ayudando a reducir el
riesgo de enfermedades. Estos conceptos son importantes debido al alto costo de
cuidado de la salud, el aumento constante de la esperanza de vida, y el deseo de
las
personas
mayores
para
mejorar
la
calidad
de
sus
últimos
años
(ROBERFROID, 2000). Dentro de los alimentos funcionales y de un buen valor
nutritivo encontramos el poroto común o frijol, que presenta un alto contenido de
proteínas, almidones de velocidad de digestión intermedia, un alto contenido de
fibra dietética, fitatos, taninos y oligosacáridos no digeribles (GUZMANMALDONADO, et al, 1998).
Justificación.
Como se ha probado a lo largo de la historia, la nutrición, la salud, la educación y
la cultura de los originarios de un país son parte integral de la calidad de su capital
humano, el recurso más valioso para su desarrollo social y económico
(MARTINEZ, et al, 2005).
La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha considerado a la obesidad como
una verdadera enfermedad epidémica, “El nuevo azote de la Humanidad”. México,
un país con población tradicionalmente desnutrida, no está libre de esta epidemia.
Quizás uno de los factores que explican esta transición nutricional sea la aparente
mejoría en el nivel socioeconómico de los mexicanos en la última década, aun
cuando estamos muy lejos de lograr una situación óptima, ya que la distribución
de la riqueza sigue siendo sumamente desigual en algunas regiones de nuestro
país. Estamos cambiando nuestros hábitos de alimentación dejando a un lado la
dieta tradicional, rica en cereales como el maíz, del que se hacen las tortillas y
leguminosas como el fríjol, para adoptar una nueva cultura de la comida rápida,
con alto valor energético, pero deficiente en algunos nutrientes esenciales. ¿Hacia
dónde vamos? ¿De la desnutrición a la obesidad? Finalmente, otra forma de mala
nutrición (RAMIREZ, et al, 2003).
Se ha demostrado que el consumo de bebidas gaseosas y comida chatarra está
asociado con un aumento en la obesidad; se observa un reemplazo de la leche,
dando como resultado un déficit de calcio y un aumento en las caries dentales,
asociado también al consumo de “snacks y dulces” (CASTILLO, et al, 2006). Hay
una diferencia de ingesta de legumbres, pescado, frutas y verduras. Por último, a
medida que aumenta la edad, disminuye el consumo de lácteos y aumenta el de
zumos y bebidas azucaradas (DELMAU, et al, 2004).
Esto nos lleva a investigar de manera íntegra los productos agroindustriales
elaborados a base de frijol (totopos, snacks, barra nutritiva y panqué), con la
finalidad de conocer sus propiedades nutricionales y funcionales, haciendo de
ellos, alimentos funcionales que nos permitan contrarrestar la comida chatarra que
se vende y se consume, sobre todo en las escuelas de nivel básico. El panqué
que actualmente se está elaborando en el Campo Experimental Zacatecas, tiene
una presentación sensorial y de textura aceptable por lo que se requiere de hacer
una investigación del contenido de almidones presentes en esta leguminosa,
hacer una investigación de digestibilidad in vitro, para poder determinar su uso y
su comportamiento en el tracto digestivo. De igual manera conocer cada una de
sus propiedades funcionales y nutracéuticas con la finalidad de colaborar con la
disminución de los problemas de salud antes mencionados. Todos y cada uno de
los productos antes mencionados requieren de un análisis funcional para
determinar su capacidad y competencia en el mercado.
El INIFAP tiene 5 años de trabajar en los compuestos del frijol, aplicados en
células de cáncer, por lo que actualmente se tiene avances en el estudio de
células cancerígenas. Por lo que este estudio requiere de una gran parte
económica del proyecto para solventar los gastos en la investigación de
células cancerígenas de colon y mama aplicando dosis de alimentos a base
de frijol (panqué y totopos), para determinar el control, reducción y
prevención de cáncer.
Planteamiento del problema.
El frijol no cotiza en bolsa y no existe alineación de su precio con el precio de
algún genérico, éste está en función de la oferta y la demanda; sin embargo, es un
mercado muy desordenado donde acopiadores y mayoristas influyen fuertemente
en el establecimiento del precio (FIRA, 2008). En 1990, cada mexicano comía en
promedio 18 kilos 900 gramos de frijoles al año; ahora cada uno consume solo 11
kilos 900 gramos al año. Eso indica que ahora cada mexicano come 7 kilos
menos. Sagarpa dice: “Se ha reducido el consumo per cápita de frijol, debido
al cambio en preferencias de los consumidores por productos de mayor
facilidad en el consumo (alimentos preparados) y por la sustitución de la
proteína de origen vegetal por proteína animal” (EXCELSIOR, 2007). Cabe
mencionar, que la comida rápida ha traído problemas de salud severos en la
sociedad. Desde 1998 la Organización Mundial de la Salud considera la obesidad
una epidemia global. Hay un exceso de ingestión de alimentos de origen animal
(carnes procesadas) y de alimentos manufacturados ricos en azucares refinados,
sodio, ácidos grasos saturados y colesterol. De igual manera hay una deficiencia
de ingesta de legumbres, pescado, frutas y verduras. A medida que aumenta la
edad, disminuye el consumo de lácteos y aumenta el de zumos y bebidas
azucaradas (DALMAU, et al, 2004). Estamos cambiando nuestros hábitos de
alimentación dejando a un lado la dieta tradicional, rica en cereales como el
maíz, del que se hacen las tortillas y leguminosas como el fríjol, para adoptar
una nueva cultura de la comida rápida, con alto valor energético, pero deficiente
en algunos nutrientes esenciales. ¿Hacia dónde vamos? ¿De la desnutrición a la
obesidad? Finalmente, otra forma de mala nutrición (RAMIREZ, et al, 2003).
METODOLOGÍA: Se utilizará como materia prima los productos agroindustriales
de frijol ya elaborados en el Campo Experimental Zacatecas. Los productos a
utilizar serán panque de frijol Negro Frijozac.
La investigación se hará de la siguiente manera:
1. Se hará una prueba en células con cáncer de colon, utilizando como
muestras el panqué de frijol negro Frijozac .
Efecto Citotóxico sobre células de cáncer de colon. Las muestras (150 g)
de los alimentos a base de frijol liofilizado y molido serán extraídas con 250
mL de metanol:agua (80:20, v/v) por 120 min a temperatura ambiente.
Después de centrifugar las muestras, el sobrenadante será recuperado. El
sobrenadante será sometido al análisis para compuestos fenólicos como se
explica mas adelante. Para determinar el posible efecto citotóxico de los
compuestos presentes en los alimentos a base de frijol, se prepararán
concentraciones de los extractos a base de frijol (EBF) entre 0.3 y 0.001 mg
de EBF/mL de medio de cultivo libre de suero, suplementado con albúmina
sérica de bovino (Serological No. A440) al 0.5%. Brevemente, se
sembrarán células ZR-75-1 de cáncer de mama ductal o células de cáncer
de colon HeLa a 3x104 células por pozo en placas de 24 pozos (Nunc) en
DMEM alto en glucosa (Gibco, No. 11995) con 10% de suero fetal bovino
(Gibco No. 10091), L–Glutamina (Gibco, No. 25030), piruvato de sodio
(Gibco, No. 11360), antibióticos: estreptomicina (Sigma No. S9137)
100mg/L y penicilina
(Sigma No. P3032) 62.1 mg/L y antimicótico:
anfotericina (Gibco No. 04195780 D) 1mg/mL. Después de 48 horas, se les
agregarán diferentes concentraciones del extracto de los productos a base
de frijol y se determinará el número de células a las 24 h por recuento
directo al microscopio (García-Gasca et al., 2002). A mayor número de
células sobrevivientes, menor el efecto citotóxico del alimento a base de
frijol.
2. Conocer las propiedades nutracéuticas presentes en los productos
agroindustriales (totopos, snacks, panqué y barra nutritiva). Determinación
de Compuestos fenólicos. Obtención de extractos para el análisis de
fenoles totales, ácidos fenólicos y flavonoides. Se utilizarán 200 mg de
harina, se mezclarán con 1 ml de metanol 80% y se agitarán a 80 rpm
durante la noche. Al siguiente día se centrifugarán a 13 000 rpm por 10 min,
la pastilla se resuspenderá en un ml de metanol 80% y se mantendrá en
agitación por 2 hr y se almacenará a 4°C hasta su uso y protegido de la luz.
Los fenoles totales se determinarán por el método de Folin-Ciocalteu,
descrito por Singleton y Rossi (1965). A partir de 50 ul de extracto se
mezclarán con 200 ul de agua y 250 ul del reactivo del Folin-Ciocalteu y se
mezclará vigorosamente durante 3 min. Se adicionarán 500 ul de Na2CO3 y
se mezclarán vigorosamente. Las muestras se incubarán a 45°C por 15 min
se leerá la absorbancia a 760 nm en espectrofotómetro. Para determinar la
concentración se preparará una curva estándar con ácido gálico y los
resultados serán expresados en mg de ácido gálico por gramo de harina de
frijol.
Los taninos condensados se determinarán por el método de la vainillina-HCl
(Deshpande y Cheryan, 1987). Se obtendrá un extracto a partir de 100 mg
de harina de frijol y 1 ml de etanol acidificado al 1% se mantendrá en
agitación por 8 h y se centrifugará a 13000 rpm para obtener el extracto. Se
utilizarán 166 ul y se adicionarán 834 ul del reactivo de vainillina al 0.5%, se
agitarán vigorosamente y serán incubados a 30°C por 20 min hasta su
lectura a 500 nm en espectrofotómetro. Se construyó una curva de
calibración de catequina y el contenido de taninos fue expresado como
miligramos equivalentes de catequina por gramo de harina de frijol.
La determinación de ácidos fenólicos se realizará a partir de extractos
metanólicos hidrolizados (Graham, 1991). 1 ml del extracto será evaporado
en rotavapor a 40°C. El residuo se diluirá con 3 ml de HCl 2N y calentado a
95°C por 2 h. Los compuestos orgánicos se extraerán a partir de la solución
acidificada con 4 ml de acetato de etilo; separando la fase orgánica del
resto de la mezcla. El acetato de etilo se removerá en rotavapor a 40°C.
Finalmente el residuo se resuspenderá en 0.1 ml de metanol 80%, y
centrifugado a 13 000 rpm y se utilizará para su análisis en HPLC. Los
análisis de HPLC se realizarán utilizando un detector PDA, módulo de
separación 2690 (Waters Milford MA USA) y una columna de separación
Platinum EPS C-18 (7X 57 ml) Rocket (Deerfield, IL, USA) el solvente A
será agua ajustada a PH 2.8 con ácido acético y el solvente B acetonitrilo.
El volumen de inyección fue 30 ul con un flujo de 2.5 ml por min. Para la
elusión de los ácidos fenólicos el gradiente lineal será: 6% B en 8 min 12%
B en 14 min, 20% B en 18 min, 35% B en 24 min, inmediatamente
3. Determinacion de fibra soluble e insoluble. Este análisis se realizará
mediante los procedimientos oficiales de la AOAC (2000), los cuales
consisten en una digestión enzimática secuencial de la muestra con una αamilasa termoestable, una proteasa y una amiloglicosidasa para la
remoción de proteína y almidón, además de un tratamiento con alcohol para
remover la fibra soluble, el contenido de fibra soluble e insoluble será
determinado mediante el filtrado y pesado de los residuos solubles e
insolubles deshidratados.
4. Capacidad antioxidante. Según la metodología desarrollada por RE et al. y
descrita por KUSKOSKI et al. el radical ABTS•+ se obtiene tras la reacción
de ABTS (7 mM) con persulfato potásico (2,45 mM, concentración final)
incubados a temperatura ambiente (±25ºC) y en la oscuridad durante 16 h.
Una vez formado el radical ABTS•+ se diluye con etanol hasta obtener un
valor de absorbancia comprendido entre 0,70 (±0,1) a 754 nm (longitud de
onda de máxima absorción). Las muestras filtradas (antocianos) se diluyen
con etanol hasta que se produce una inhibición del 20 al 80%, en
comparación con la absorbancia del blanco, tras añadir 20 µL de la
muestra. A 980 µL de dilución del radical ABTS •+ así generado se le
determina la A754 a 30ºC, se añade 20 µL de la muestra (dilución de
antocianos) y se mide de nuevo la A754 pasado 1 minuto. La absorbancia se
mide de forma continua transcurridos 7 minutos. El antioxidante sintético de
referencia, Trolox, se ensaya a una concentración de 0-15 µM
(concentración final) en etanol, en las mismas condiciones, lo que se hace
también con ácido ascórbico (0-20 mg/100 mL). Los resultados se expresan
en TEAC (actividad antioxidante equivalente a Trolox) y en VCEAC
(actividad antioxidante equivalente a vitamina C), en este último caso por
tratarse de alimentos.
Productos a entregar:
1) Folleto técnico donde se detallen las propiedades nutracéuticas y/o
funcionales de los alimentos de frijol,
2) Folleto técnico sobre el impacto del panque en cáncer de colon.
Actividades por producto:
1) Ordenar la información de los diferentes análisis realizados, para darle
estructura al folleto técnico, donde se aprecien las diferentes propiedades
nutracéuticas y funcionales de los alimentos, y su digestibilidad in vitro,
determinando una ración adecuada de este tipo de alimentos.
2) Folleto técnico donde se detallen las propiedades nutricionales de los
productos agroindustriales elaborados.
Fecha de entrega de productos: Diciembre 2011.
Supuestos: La reducción del presupuesto y que éste no se entregue en tiempo y
forma.
BENEFICIARIOS DIRECTOS:
Nombre
Comité estatal del
Sistema Producto
Frijol
Curp
CES - 091103
- SY8
EQUIPO DE COLABORADORES
Nombre
CURP
Juan José FIGJ81011HZSGNN05
Figueroa
González
Dirección
Calle Nieve No. 26,
Cañada de la
Bufa, CP 98619,
Guadalupe;
Zacatecas
Dirección
Km 24.5 C.
ZacatecasFresnillo
Especialidad
Ing. en
Industrias
Alimentarias
Teléfono
(492) 89 9 07 18
(492) 89 9 28 75
Institución
INIFAPZacatecas
Ma.
AAND420327MZSLVL01 Km 6.5 C.
Guadalupe
CelayaHerrera
San Miguel
Hernández
Allende
Cinthya
Km 4.5
Adriana
C.
Nava
DurangoBerumen
El
Mezquital
Salvador
Km 6.5 C.
Horacio
CelayaGuzmán
San Miguel
Maldonado
Allende
M. C.
Ciencias de
los Alimentos
INIFAPBajío
M. C.
Bioquímica
de alimentos
INIFAPValle del
Guadiana
Dr.
INIFAPBiotecnología Celaya
de Alimentos
INFORMACION FINANCIERA
Presupuesto solicitado al componente de Transferencia de Tecnología.
Presupuesto año 1
$ 455,000.00
Aportación de productores
Aportación 2010
$ 195,000.00
Desglose anual del proyecto 2010
PARTIDAS
PRESUPUESTALES
Personal
IMPORTE
JUSTIFICACIÓN
30,000.00
Material de laboratorio
(baño maría, cleaner
ultrasonic, vortex
shaker, stirrer scholar y
vortex
heldolph)/Suministros
Reactivos y vidriería.
Servicios generales
350,000.00
Contratación de mano
de obra para el análisis
de muestras en el
laboratorio.
Para realizar los análisis
programados en el
proyecto.
Materiales de consumo
de uso directo
35,000.00
25,000.00
Servicio de
mantenimiento y
reparación de equipo de
laboratorio.
Combustible, afinación,
lubricantes para la
Acervos
bibliográficos/servicio de
información y de
papelería
TOTAL DE PARTIDA
15,000.00
colecta de las muestras
a estudiar.
Congresos nacionales y
presentación de
resultados, bibliografía.
355,000.00
Calendograma de ministraciones
Ministración 1 Ministración 2
Monto
150,000.00
150,000.00
Fecha
Junio 2010
Octubre 2010
Ministración 3
55,000.00
Febrero 2011
Ministración 4