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CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DE ESTUDIOS AVANZADOS

DEL INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

UNIDAD DE BIOTECNOLOGÍA E INGENIERÍA GENÉTICA DE PLANTAS DEPARTAMENTO DE BIOTECNOLOGÍA Y BIOQUÍMICA

“Diversidad Genética y Caracterización Nutricional y Nutracéutica del frijol (Phaseolus

vulgaris L.)”

Tesis que presenta

Laura Gabriela Espinosa Alonso

para obtener el grado de

Doctor en Ciencias

en la Especialidad de

Biotecnología de Plantas

Director de Tesis: Dr. Octavio Paredes López

Irapuato, Guanajuato. Octubre del 2006

ii

Este trabajo titulado Diversidad genética y caracterización

nutricional y nutracéutica del frijol (Phaseolus vulgaris L.) fue realizado en

el Laboratorio de Biotecnología de Alimentos del Departamento de

Biotecnología y Bioquímica del Centro de Investigación y de Estudios

Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, bajo la dirección del Dr.

Octavio Paredes López.

iii

Dedico este trabajo a Dios

A mis padres por todo su amor, su apoyo, sus enseñanzas, su esfuerzo y por haberme brindado la oportunidad de existir y

contribuir a lo que soy ahora.

A mis queridas hermanas por su amistad, su cariño y por la alegría que siempre me han brindado.

A mi pequeño Ian por ser la alegría de mi familia.

A Carlos por todos los momentos compartidos, por el camino

que recorrimos juntos lleno de amistad, compañerismo, amor, alegría, emociones, esperanzas, esfuerzos, triunfos, por todo tu

apoyo, por haber sido mi inspiración … y por brindarme una nueva oportunidad de crecer y ser mejor …

iv

AGRADECIMIENTOS

A mi director de tesis Dr. Octavio Paredes López por aceptarme en su laboratorio y formar parte de su grupo de trabajo, por su asesoría y confianza durante el desarrollo de este trabajo, por compartir sus experiencias como buenas enseñanzas sobre la vida, y sobre todo por su aprecio y amistad.

A mis sinodales * Dr. Jorge Acosta Gallegos por formar parte de mi comité tutorial, por brindar ideas y sugerencias durante el desarrollo del trabajo, por su gran interés y contribución en el estudio del frijol al realizar las colectas y proporsionar el material analizado, así como por la minuciosa revisión de ésta tesis y por todo su apoyo . * Dr. Horacio Salvador Guzmán Maldonado por formar parte del comité tutorial, por todas las sugerencias y colaboración durante el desarrollo de este trabajo, por las facilidades prestadas en su laboratorio y por todos sus comentarios para mejorar la tesis. * Dr. Juan Pablo Martínez Soriano por formar parte del comité de sinodales y por sus comentarios en la revisión de la tesis. * Dr. Octavio Martínez de la Vega por formar parte del comité de sinodales, por las sugerencias durante el desarrollo del trabajo y por sus comentarios para mejorar la tesis.

A los Organismos gubernamentales , por el apoyo brindado sin las cuales no habría sido posible la realización y culminación de este trabajo.

* Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por la beca otorgada (No 157764).

* Al Consejo Nacinal de Ciencia y Tecnología del Estado de Guanajuato (CONCyTEG) por la beca otorgada.

* A SNICS -SAGARPA por el apoyo económico al designado al proyecto de investigación “Rescate, regeneración y caracterización de Phaseolus spp. (Fabaceae) y P. vulgaris en México”, con el cual fue posible realizar parte de éste trabajo.

A quienes participaron directamente en la realización y revisión de este proyecto : * I.B.Q. Veremundo Hernández por su colaboración en la realización de este trabajo, su gran interés, empeño, dedicación, y por hab erme permitido formar parte en la dirección de su tesis y por su valiosa amistad. * Dr. Jaime Martínez Castillo por su valiosa colaboración en el análisis de resultados del apartado de Diversidad genética del frijol y por todas sus sugerencias. * Dr. Andrés Cruz por su compañerismo y buenos consejos. * Dra. Male Valverde por todas las sugerencias durante el desarrollo del trabajo .

v

A quienes colaboraron con asesoría y apoyo técnico: * Dra. June Simpson por su confianza y apoyo en la realización de los AFLP y a todo su equipo de trabajo por su buena disposición y compañerismo , en especial a M.C. Katia Gil y a Emi por facililitarme la lectura de los AFLP. * Biol. Fernando Fernández (Güerito) por la mejor disposición que siempre me brindó y en especial en la realización de los AFLPs. * Dr. Jorge Domínguez del CIMAT, por su valiosa colaboración en el área estadística. * Dr. David Hernández del ITC por su colaboración en las determinaciones del color de las semillas analizadas. * I.A. Alma Rosa y Gerardo por todo el apoyo y disposición para el mantenimiento de la plantas de frijol en los invernaderos. * M.C. Antonio Vera por las facilidades brindadas en su laboratorio, por su asesoria y disposición.

A los científicos de la Universidad de Illinois: * Dra. Elvira González de Mejía * Dra. Elizabeth Jeffery por su valiosa contribución al vincular al PROPAC de la Universidad Autónoma de Querétaro con la Universidad de Illinois, y haber hecho posible mi estancia en la Universidad de Illinois, como parte de mi formación académica. * Dr. Jack Widholm por haberme aceptado y formar parte de su grupo de trabajo en el laboratorio de Fisiología de Plantas y Transformación del Departamento de Ciencia de los cultivos de la Universidad de Illinois. * Dr. Anatoly Lying por su colaboración y apoyo en la determinación de polifenoles en frijol.

A todas las personas que me aprecian y creen en mí: * A mi familia: Mis padres: Roberto y Pita, mis hermanas: Ady, Ili, y Flor, a mi

pequeño Ian, abuelitos Toño † y Lupe† y Paz, Tíos Rosy y Víctor, primos David† y Joel y a Chava mi cuñado, por ser parte de mi vida. * A la familia Calderón Vázquez con especial cariño, por todos las alegrías compartidas, por su entera confianza y por todo su cariño. * A migos y compañeros del lab. OPL : Sergio, Maribel, Silvia, Sugey, Karla, Angel, Fátima, Juan José, Horacio, Geovanny, Erika, Paola, Talía, Lis, Javier, Janet, Diana, Ana … aquellos que han cumplido su misión en CINVESTAV y aquellos que han compartido pequeñas estancias en el laboratorio… por todos los buenos ratos compartidos. * Amigos del CINVESTAV: Carlos Calderón, Toño Cervantes, Miriam Tejeda , Alejandra Chacón, Rodrigo Echegoyén, Chava Hernández, Hamlet Avilés, Anahí Pérez, Kike Ibarra, Juan Campos, Vero Obregón, Fulgencio Alatorre, Gus Acevedo , Felipe Carrillo, Gina Paz, Alejandro Olguín, Roger Vázquez, Lalo Tapia, Rosario Abraham, Josué, Altamirano, Gaby Mena, Alfredo Cruz, Wilson Huanta, Armando Guerrero, Humberto Valenzuela, Bety Jiménez, Memo y todos

vi

aquellos que me han brindado un sincero saludo y una bonita sonrrisa . * Otros grandes amigos: Mario Sánchez† y Oscar Servín por cuidar de mí, por su apoyo incondicional y por su infinita amistad y cariño. * Los de Illinois: Xochitl, Cecy, Areli, Male y Fernando por haber compartido la misma experiencia, por haber sido como una familia, por todo su apoyo y por todos momentos compartidos. * Los de la UMSNH : Miguel, Lucy, Rosy, Mary Carmen, Edith, Mayra, Ceci, Juan Luis, Daniel, Héctor, Zipper, Barraza, José Juan, por todos los momentos divertidos.

A todos mis profesores: quienes han contribuido con mi educación, desde el kinder hasta el postgrado, con especial aprecio a los de la Escuela de Quimico -Farmacobiología de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo y al los investigadores del Centro de Investigaciones Químico-Biológicas de la UMSNH, por iniciar y descubrir mi interés por la ciencia.

A todo el personal del CINVESTAV por la ayuda y buena disposición durante mi estancia en este centro, especialmente a Don Tibur, Dora, Carmelita, Sra. Mary Carmen, Rodolfo, David, Bety, Sarita, Marisol, Yolanda, Cristina, Lucrecia y Margarita.

Sin distinción alguna, el mayor agradecimiento a los antes mencionados, es por su

aprecio y amistad, que he llevado conmigo durante las diferentes etapas de mi vida y durante este trayecto que finalizó en CINVESTAV, donde además de una educación de calidad, me llevo muchas otras experiencias que me han hecho crecer como persona y que van dejando huella en mi camino por esta vida…

Índice

vii

ÍNDICE ÍNDICE GENERAL

vii

ÍNDICE DE CUADROS xii

ÍNDICE DE FIGURAS xiv

I. RESUMEN 1

II. INTRODUCCIÓN 5

III. OBJETIVOS 8

A. General 8

B. Específicos 8

IV. REVISIÓN DE LITERATURA 9

A. GÉNERO PHASEOLUS 9

1. Origen y domesticación 10

2. Diversificación y especies cultivadas 12

3. Frijol común 13

4. Tipos de frijol 14

4.1 Frijol silvestre 14

4.2 Frijol enmalezado 14

4.3 Frijol cultivado (criollo y mejorado) 15

4.4 Importancia del frijol silvestre,enmalezado, criollo y mejorado 16

B. IMPORTANCIA NUTRICIONAL Y NUTRACÉUTICA DEL FRIJOL 17

1. Importancia del frijol en la dieta 17

2. Características nutricionales del frijol 18

3. Nutracéuticos:salud y dieta 24

4. Compuestos nutracéuticos del frijol 25

4.1 Polifenoles 26

4.1.1 Taninos condensados 28

4.1.2. Acidos fenólicos 31

4.1.3. Flavonoides 32

4.1.4. Antocianinas 34

4.2 Fibra dietaria 35

Índice

viii

4.3 Oligosacáridos 37

C. BIODIVERSIDAD 38

1. Biodiversidad 38

2. Importancia y usos de la biodiversidad 41

3. Pérdida y mantenimiento de la biodiversidad 41

4. Biodiversidad en México 44

5. Marcadores moleculares empleados para medir la diversidad genética 46

5.1. Marcadores agronómicos y morfológicos 46

5.2. Marcadores bioquímicos 47

5.2.1. Isoenzimas 47

5.2.2. Faseolina 48

5.3. Marcadores genéticos basados en el ADN 48

5.3.1. Microsatélites (SSR) 49

5.3.2. Polimorfismo de longitud de frangmentos de restricción

(RFLP)

50

5.3.3. Polimorfismo de ADN amplificaado al azar (RAPD) 51

5.3.4. Polimorfismo de la longitud de los fragmentos amplificados

(AFLP)

51

D. DIVERSIDAD GENÉTICA DEL FRIJOL 52

1. Diversidad genética del frijol silvestre 56

2. Diversidad genética del frijol criollo 59

2.1. Razas del frijol criollo 59

2.2. Sub – razas del frijol criollo 63

3. Diversidad genética del frijol mejorado 64

E. MEJORAMIENTO DEL PERFIL NUTRICIONAL Y NUTRACÉUTICO DEL

FRIJOL

68

V. MATERIALES Y MÉTODOS 71

A. Caracterización nutricional del frijol 71

1. Germoplasma 71

2. Métodos 74

2.1 Determinación de proteína total 74

Índice

ix

2.2 Determinación de minerales: Fe, Ca, Zn. 75

B. Compuestos nutracéuticos de frijol 75

1. Germoplasma 75

2. Métodos 75

2.1. Determinaión del color de la semilla 75

2.1.1. Obtención de los grupos de color 76

2.2. Polifenoles 76

2.2.1. Obtención de los extractos para el análisis de fenoles totales,

ácidos fenólicos y flavonoides.

76

2.2.2. Determinación de fenoles totales 76

2.2.3. Determnación de taninos condensados 77

2.2.4. Determinación de antocianinas totales 77

2.2.5. Hidrólisis del extracto metanólico para la determinación de

ácidos fenólicos y flavonoides

78

2.2.6. Determinación de ácidos fenólicos y flavonoides por HPLC 78

2.2.7. Extracción e hidrólisis de antocianinas por HPLC. 79

2.3. Fibra dietaria: soluble e insoluble 80

2.4. Oligosacáridos: estaquiosa, rafinosa y verbascosa 81

C. Diversidad, estructura y relaciones genéticas del frijol común silvestre,

enmalezado y cultivado de México

82

1. Germoplasma 82

1.1 Frijol silvestre y enmalezado 82

1.2. Material vegetativo 87

2. Métodos 87

2.1. Obtención y cuantificación de DNA 87

2.2. Obtención de AFLP no radiactivos 88

2.2.1. Restricción del DNA 88

2.2.2. Ligación de los adaptadores 88

2.2.3. Pre-amplificación de los fragmentos de restricción 89

2.2.4. Amplificación selectiva 90

2.2.5. Electroforesis y visualización de los patrones de AFLP 90

Índice

x

2.3. Determinación del número mínimo de individuos que representan la

diversidad de la colecta

91

2.4. Análisis de la diversidad genética 92

2.5. Análisis de la estructura genética 92

2.6. Análisis de las relaciones genéticas 93

VI. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 94

A. Caracterización nutricional del 62 accesiones de frijol 94

1. Contenido de proteína 94

2. Contenido de minerals 99

2.1. Calcio 99

2.2. Hierro 103

2.3. Zinc 104

3. Conclusión de la caracterización nutricional del frijol 106

B. Compuestos nutracéuticos de frijol 107

1. Clasificación de las accesiones con base al colo r de las semillas de frijol 107

2. Contenido de polifenoles 111

2.1. Fenoles totales 111

2.2. Taninos condensados 113

2.3. Antocianinas totales 113

2.4. Asociación entre polifenoles y color 114

2.5. Contenido de ácidos fenólicos en semillas de frijol silvestre y

enmalezado

117

2.6. Contenido de flavonoides en semillas de frijol silvestre y enmalezado 123

2.7. Contenido de antocianinas en semillas de frijol silvestre y enmalezado 127

3. Contenido de fibra dietaria: soluble e insoluble 129

4. Contenido de oligosacáridos 137

5. Conclusiones de la caracterización nutracéutica 141

C. Diversidad, estructura y relaciones genéticas de l frijol común silvestre,

enmalezado y cultivado de México

145

1. Patrón de AFLPs de frijol silvestre, enmalezado y cultivado 145

2. Determinación del número mínimo de individuos que representan la

Índice

xi

diversidad de la colecta 145

3. Diversidad genética del frijol 148

4. Estructura genética del frijol. 154

5. Relaciones genéticas. 155

5. Conclusiónes de la diversidad y estructura genética del frijol común silvestre,

enmalezado y cultivado de México.

159

VII. CONCLUSIONES FINALES GENERALES 161

A. Caracterización nutricional y nutracéutica del frijol común 161

B. Diversidad, estructura y relaciones genéticas del frijol silvestre, enmalezado y

cultivado de México

161

VIII. PERSPECTIVAS 163

A. Caracterización nutricional y nutracéutica del frijol. 163

B. Diversidad, estructura y relaciones genéticas del frijol silvestre, enmalezado y


164

IX. BIBLIOGRAFIA 165

Índice de cuadros

xii

ÍNDICE DE CUADROS.

Cuadro 1. Composición nutricional y componentes nutracéuticos del frijol. 21

Cuadro 2. Actividad biológica de los compuestos nutracéuticos del frijol. 26

Cuadro 3. Características de los marcadores moleculares. 50

Cuadro 4. Accesiones silvestres y enmalezados empleadas en los análisis nutricionales y

nutracéuticos.

72

Cuadro 5. Accesiones de frijol cultivado, criollo y mejorado analizado. 73

Cuadro 6. Nombre, tipo, origen y provicia fisiográfica del frijol silvestre y enmalezado

de México.

83-86

Cuadro 7. Contenido de proteína en semillas de frijol silvestre y enmaleado 95

Cuadro 8. Contenido de proteína en frijol criollo y mejorado. 97

Cuadro 9. Contenido de minerales: calcio, hierrro y zinc en grano de frijol silvestre y

enmalezado.

101

Cuadro 10. Contenido de minerales: calcio, hierrro y zinc en grano de frijol criollo y

mejorado.

102

Cuadro 11. Valores de color Hunter Lab del grano de accesiones de frijol y clasificación de

los grupos de color de las colectas silvestres (S), enmalezadas (E) y cultivadas

(C) de frijol.

110

Cuadro 12. Contenido de ácidos fenólicos en semilla de frijol silvestre, enmalezado y

cultivado.

118-119

Cuadro 13. Contenido de flavonoides en semilla de frijol silvestre,enmalezado y cultivado. 125

Cuadro 14. Determinación del contenido de antocianinas en frijol silvestre y enmalezado de

México por HPLC.

128

Cuadro 15. Contenido de fibra dietaria, insoluble y soluble en frijol silvestre y enmalezado. 131

Cuadro 16. Contenido de fibra dietaria, insoluble y soluble en semilla de frijol criollo. 134

Cuadro 17. Contenido de fibra dietaria, insoluble y soluble en semilla de variedades de

frijol mejorado.

136

Cuadro 18. Contenido de oligosacáridos: rafinosa, estaquiosa y verbascosa en semillas de 139

Índice de cuadros

xiii

frijol silvestre, criollo y mejorado.

Cuadro 19. Accesiones de frijol silvestre y enmalezado con los más altos niveles de

compuestos nutricionales y nutracéuticos.

144

Cuadro 20. Comparación de la diversidad genética (H) de diferente número de individuos

de 14 accesiones de frijol silvestre.

147

Cuadro 21. Estimadores de la diversidad (% loci polimórfico, H, I) y de la estructura

genética (Gst y Nm) del frijol a diferentes niveles jerárquicos.

150

Cuadro 22 Indices de diversidad genética por estados y colecta individual: % de loci

polimórfico, diversidad genética (H), índice de Shannon (I) por estados.

152-153

Cuadro 23 Accesiones silvestres, enmalezadas y cultivadas del dendrograma. 157

Índice de figuras

xiv

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Provincias fisiográficas de México. 45

Figura 2. Distribución de las razas de frijol criollo de los dos acervos genéticos:

Mesoamericano y Andino.

60

Figura 3. Identificación de sub razas (D1, D2 para Durango; J1 y J2 para Jalisco; G1 y G2

de Mesoamérica) en frijol criollo, mediante el uso de RAPDs.

64

Figura 4. Reducción gradual en la diversidad genética en frijol silvestre, criollo y mejorado.

65

Figura 5. Distribución geográfica de las colectas silvestres y enmalezados de frijol,

utilizados en el pesente estudio .

86

Figura 6. Distribución del contenido de proteína de frijol silvestre, enmalezado, criollo y

mejorado.

98

Figura 7. Contenido de minerales en el grano de frijol silvestre y enmalezado. 105

Figura 8. Determinación de los grupos de color de las semillas de frijol. 108

Figura 9. Perfil de fenoles totales (A), taninos condensados (B) y antocianinas totales (C) de

50 accesiones de frijol silvestre, 12 enmalezadas y dos cultivadas, de diferente

origen geográfico.

112

Figura 10. Variación del contenido de fenoles totales y taninos condensados entre y dentro de

los diferentes grupos de color.

116

Figura 11. Cromatogramas típicos obtenidos por HPLC en frijol silvestre y enmalezado. 120

Figura 12. Representación gráfica de las colectas de frijol silvestre y enmalezado de diferente

color con los mayores contenidos de ácidos fenólicos y flavonoides dentro de cada

grupo de color

122

Figura 13. Contenido de fibra dietaria en semilla de frijol silvestre y enmalezado. 132

Figura 14. Contenido total de oligosacáridos (rafinosa, estaquiosa y verbascosa) en semilla de

frijol silvestre, enmalezado, criollo y mejorado.

140

Figura 15. Patrón de AFLPs no radiactivos obtenido con la combinación Eco

ACG_800:M_CTC (imagen a ?=800 nm) en accesiones de frijol silvestre y

enmalezado.

146

Índice de figuras

xv

Figura 16. Dendrograma (UPGMA) basado en la distancia genética de Nei (1972) de 124

accesiones silvestres, 17 enmalezadas y 5 cultivadas de frijol común de México.

156

Resumen

16

I. RESUMEN

En los últimos años se ha incrementado el interés por aprovechar en forma eficiente y

sobretodo conservar los recursos biológicos del planeta; en particular este trabajo abordó un

aspecto relacionado a un cultivo del más alto interés alimentario. El frijol (Phaseolus vulgaris

L.) está ampliamente distribuido en todo el mundo y es de gran importancia en Latinoamérica

y Africa, en donde forma parte de la alimentación básica de la población. El frijol junto con el

maíz, satisface una buena parte de los requerimientos básicos necesarios de la alimentación.

México ha sido considerado el centro de origen y domesticación más importante y diverso del

frijol común. La presente investigación se enfocó en tres aspectos de gran importancia

relacionados con este grano: el mensaje alimentario, después nutracéutico, y finalmente la

diversidad genética del mismo. En la primer parte de este estudio se realizó una caracterización

nutricional de proteína y minerales en materiales silvestres y enmalezados con el fin de

identificar posibles variabilidades de los materiales como fuentes alimenticias y se incluyeron

criollos y mejorados para comparación. Se observó un mayor nivel de proteína y minerales (Fe,

Ca y Zn) en los materiales silvestres. No hubo diferencias entre criollos y mejorados para la

proteína. No se encontró relación entre el contenido de proteína y el origen geográfico de los

materiales. En el caso de los minerales, las colectas de Jalisco y Oaxaca fueron muy

homogéneas.

La segunda parte del trabajo se dirigió hacia el aspecto de la salud, debido al carácter

nutracéutico del frijol, ya que contiene componentes que ayudan a prevenir o reducen el riesgo

de enfermedades crónico degenerativas. Se caracterizó el contenido de polifenoles, fibra

dietaria y oligosacáridos en frijol silvestre y enmalezado y se compararon con el frijol criollo y

mejorado, buscando fuentes con actividad biológica superior.

Resumen

17

Los polifenoles analizados fueron taninos condensados, antocianinas, ácidos fenólicos y

flavonoides, y se intentó esclarecer la polémica relación entre estos compuestos y el color de la

semilla. Para este fin se determinó el color de las semillas con base a los parámetros de color

del Hunter lab y las colectas se agruparon de acuerdo a su similitud, formando grupos de

semillas negras, gris moteado, café claro, amarillo paja y también hubo mezclas heterogéneas,

que no se consideraron para definir la correspondencia entre compuesto fenólico y color.

Además, se midieron los fenoles totales como una prueba rápida para estimar el contenido de

compuestos fenólicos. Los resultados mostraron que el grano de frijol tiene compuestos

fenólicos en cantidades comparables a los arándanos, ampliamente estudiados por sus

propiedades antioxidantes. En general, se observó una amplia variación en el contenido de los

diferentes compuestos analizados (taninos, ácidos fenólicos, flavonoides y antocianinas), y esa

variación fue consecuencia del genotipo de las accesiones analizadas; no se encontraron

perfiles distintivos entre el contenido y origen de la colecta, ni relación entre el color de la

semilla y el contenido de los compuestos. En el caso de los taninos condensados, éstos tuvieron

una correlación moderada entre el contenido y la claridad de las semillas; los más altos

contenidos correspondieron a semillas amarillo claro. Las antocianinas sólo se encontraron

presentes en frijol negro, y se observó variación entre las diferentes colectas analizadas.

Mediante HPLC se determinó el perfil de las diferentes antocianinas; se identificaron los seis

tipos básicos, siendo delfinidina la preponderante, seguida por petunidina, cianidina,

malvidina, pelargonidina y peonidina. El mayor contenido de antocianinas correspondió a la

variedad Negro Jamapa (mejorado). El análisis de ácidos fenólicos y flavonoides por HPLC,

brindó un perfil de la composición cualitativa y cuantitativa en frijol silvestre, enmalezado y de

dos cultivados. Los principales ácidos fenólicos identificados fueron ácido ferúlico, vanílico, p-

Resumen

18

hidroxibenzoico y sinápico y en menor cantidad aldehído vanílico, ácido cafeico, siríngico y p-

coumárico. En el caso de los flavonoides, el mayoritario fue kaemferol, seguido de quercetina.

El isoflavonoide daidzeína se encontró en cantidades muy bajas, así como coumestrol, mientras

que la genisteína no fue detectada. El contenido de ácidos fenólicos y flavonoides fue muy

variable y no se encontró una relación respecto al origen geográfico ni al color de la semilla.

En general se observó que las colectas de frijol silvestre y enmalezado presentaron mayores

contenidos de polifenoles en comparación con el frijol cultivado, a excepción del contenido de

antocianinas que fue mayor para el cultivado.

La fibra dietaria fue otro componente encontrado en mayor proporción en frijol silvestre

y enmalezado, en comparación de los cultivados (criollos y mejorados). La porción

sobresaliente fue la correspondiente a la fibra insoluble, siendo las colectas de Oaxaca las que

presentaron los más altos valores. No se observaron diferencias entre los contenidos de fibra

del frijol criollo y mejorado.

En el caso de los oligosacáridos, el de mayor concentración fue la estaquiosa, seguida por

rafinosa y en bajas cantidades verbascosa. Los valores más altos de oligosacáridos totales

correspondieron a frijol criollo; sin embargo, no se encontraron diferencias significativas entre

frijol silvestre y enmalezado, criollo y mejorado.

Con base a los resultados se proponen accesiones frijol silvestre y enmalezado con los

mayores contenidos de los diferentes componentes de importancia alimenticia y nutracéutica

evaluados, para ser considerados en programas de mejoramiento del frijol cultivado, enfocados

a incrementar las propiedades nutricionales y nutracéuticas del frijol que consumimos

actualmente.

Resumen

19

Además se consideró la importancia de estudiar a nivel genético la diversidad, estructura

y las relaciones genéticas entre poblaciones silvestres y enmalezadas de frijol común del país,

distribuidas y colectadas en diferentes regiones fisiográficas de la República Mexicana. Se

encontraron altos índices de diversidad genética a nivel del país y una gran variación genética

entre las colectas analizadas; las provincias del Eje Neovolcánico y de la Sierra Madre del Sur

fueron las más diversas. A nivel de país, de provincias fisiográficas y de colectas

independientes, se determinó que las mismas fueron altamente diferenciadas, es decir, no están

influenciadas por flujo génico entre ellas, lo que puede deberse al aislamiento geográfico. Por

otra parte, las colectas de frijol silvestre mostraron los más elevados índices de diversidad,

seguido por el frijol enmalezado y más bajo en el cultivado, siendo éste último menos

diferenciado como resultado del proceso de domesticación y selección. Además, se estimó que

la alta variación genética presente está dada hasta en un 75% entre las colectas y por un 25%

dentro de las colectas. Se propone que cinco individuos de cada colecta pueden representar en

análisis genéticos la diversidad de cada colecta de frijol silvestre y enmalezado.

La información obtenida en este trabajo se puede utilizar para tomar en consideración

cuáles son las regiones menos diversas y menos representadas en los bancos de germoplasma y

que puedan ampliarse las colectas en estas regiones y tener mejor representada la diversidad

del frijol silvestre del país en los bancos de germoplasma.

Introducción

20

II. INTRODUCCIÓN

La enorme riqueza biológica que nuestro país ha albergado desde tiempos inmemorables

hasta nuestros días ha estado en constante evolución y ha mantenido un cierto equilibrio con

todos los organismos que habitan en los diferentes ecosistemas incluyendo al hombre; sin

embargo, su insaciable dominio sobre todas las cosas ha provocado el desequilibrio natural,

teniendo importantes consecuencias en el ambiente, que en la actualidad resultan muy visibles.

Una de las principales causas de deterioro del equilibrio en la naturaleza ha sido el increíble

aumento de la población y como consecuencia el incremento de las necesidades para el

abastecimiento de alimento, hábitat, energía, lo que ha dado lugar a la desestabilización de los

recursos renovables y pérdida de los no renovables.

La población mundial sigue en constante incremento y se ha estimado que para el año 2030

seremos alrededor de 8.9 x 1012 habitantes, por lo que se requerirá una gran cantidad de

alimento para satisfacer las necesidades básicas. A la fecha ha sido posible satisfacer la

demanda de productos derivados del campo incrementando la productividad agrícola; sin

embargo, el panorama se complica debido a la reducción de la tierra laborable, de las reservas

acuíferas, y del desgaste de la tierra fértil, por lo que resulta difícil pensar en un futuro

incremento de los niveles actuales de producción del campo. Para resolver este problema, se

han establecido estrategias para aumentar la seguridad y el abastecimiento de los recursos

alimentarios; se recomienda hacer uso de materiales silvestres, criollos y materiales novedosos

que poseen mayor variabilidad genética y puedan ampliar las bases genéticas que permitan

obtener cultivos de mejor calidad agronómica y nutricional. De las 150 especies de plantas que

se cultivan sólo 12 proporcionan alrededor del 75% de los alimentos que se consumen; con

arroz, maíz, trigo y papa se alimenta a más de la mitad de la población, dando lugar a que

Introducción

21

muchos cultivos locales, que tradicionalmente han sido importantes para alimentar a los

sectores más pobres de la sociedad, hayan sido descuidados o abandonados, incrementado la

vulnerabilidad de la agricultura y empobrecido la alimentación humana. Tan sólo el 2% de un

total de 2.5 millones de accesiones de especies de plantas han sido utilizadas, desaprovechando

su amplio potencial en el desarrollo de nuevas variedades. México no es la excepción, a pesar

de ser considerado centro de origen, domesticación y diversificación de cultivos de importancia

alimentaria como maíz, jitomate, chile, amaranto, calabaza, camote, cacao, vainilla y frijol.

En particular el frijol tiene un gran valor en la cultura gastronómica de nuestro país y ha

sido consumido desde tiempos prehispánicos y en la actualidad es considerado la segunda

fuente de proteína y de otros varios nutrimentos. Posee un amplio valor nutricional porque

contiene además de proteína, minerales, vitaminas del complejo B, ácidos grasos

polinsaturados, carbohidratos y fibra dietaria; sin embargo, se ha descuidado, sobre todo las

formas silvestres y criollas, perdiendo su biodiversidad en forma irreversible. En adición a

estos importantes nutrimentos tiene la distintiva y sobresaliente característica – y ésta es bajo

nuestra óptica la más importante- de complementarse maravillosamente con los suministrados

por el maíz. Se sabe que México cuenta con aproximadamente 12,000 colectas de frijol; sin

embargo, son pocos los estudios sistemáticos realizados para analizar la biodiversidad de

materiales silvestres, criollos y mejorados, lo que es esencial para mantener y aprovechar los

recursos genéticos, e identificar los materiales que puedan incrementar la diversidad, que ha

sido disminuida en los materiales cultivados como resultado de la domesticación y el

mejoramiento de este importante cultivo.

En la actualidad, el frijol ha atraído la atención en países desarrollados y en vías de

desarrollo debido a su carácter nutraceútico, que adicionalmente a su valor nutritivo, aporta

Introducción

22

compuestos que ayudan a prevenir o reducir enfermedades de tipo crónico degenerativas como

el cáncer, enfermedades cardiovasculares, obesidad y diabetes, entre ellos, fibra dietaria,

oligosacáridos, compuestos fenólicos, ácido fítico, inhibidores de proteasas, etc.

Tomando en cuenta la importancia del frijol, la biodiversidad, el carácter nutricional y

nutracéutico, nos hemos encaminado hacia el estudio de la diversidad genética del frijol

silvestre y las relaciones genéticas entre colectas de diferente origen geográfico, así como la

exploración a nivel nutricional y nutracéutico. Esto con la finalidad de analizar el posible

aporte del frijol silvestre en la nutrición e identificar materiales con altos niveles de nutrientes

que puedan servir para el mejoramiento genético de las variedades modernas ampliamente

consumidas. Al incrementar su valor nutricional y nutracéutico, contribuyendo así con el

enorme reto de abastecer alimento de mejor calidad a la población.

Objetivos

23

III. OBJETIVOS

A. OBJETIVO GENERAL

Determinar el potencial alimentario y nutracéutico de una colección de frijol silvestre,

enmalezado, criollo y mejorado y estimar la variabilidad y estructura genética del frijol

silvestre y enmalezado por medio de AFLP (Polimorfismo de la longitud de los fragmentos

amplificados).

B. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Realizar la caracterización nutricional de una colección de frijol silvestre, enmalezado y

cultivado (criollo y mejorado).

2. Determinar el contenido de compuestos con carácter nutracéutico en una colección de

frijol silvestre, enmalezado y cultivado (criollo y mejorado).

3. Estimar el número mínimo de individuos que puedan representar la diversidad genética

de una población de frijol silvestre y enmalezado.

4. Determinar la diversidad genética de la diferentes colectas de frijol silvestre y

enmalezado de México.

5. Determinar la estructura y relaciones genéticas entre las diferentes colectas de frijol

silvestre y enmalezado de México.

Revisión de la literatura

24

IV. REVISIÓN DE LA LITERATURA A. GÉNERO PHASEOLUS El género Phaseolus pertenece a la subtribu Phaseolinae, que forma parte de la tribu

Phaseolae, clasificada dentro de la subfamilia Papilionoideae, y familia Leguminosae.

(Debouck, 1991). Este género pertenece al grupo de las leguminosas de gran importancia

económica y alimentaria. Posee características botánicas distintivas: follaje con tricomas

anclados, nodos de inflorescencia que perdieron los nectarios extraflorales, de bracteolos

florales aún concluída la floración y estilo no extendido por debajo del estigma, pétalos que

están equilibrados tanto en la parte lateral como en los extremos y fuertemente enrollados, y

nodos de la inflorescencia que pierden los nectarios extraflorales (Debouck, 1998). Estudios

basados en datos morfológicos, clasificación taxonómica tradicional, análisis fenéticos y sitios

de restricción de DNA de cloroplasto, sugirieron que el género Phaseolus es originario de

América, y que posee alrededor de 55 especies silvestres que han sido encontradas desde el

Suroeste de Estados Unidos hasta el norte de Argentina (Delgado-Salinas et al., 1988). Se

considera que la especiación o formación de las diferentes especies del género se efectuó en los

neotrópicos, y fue favorecida por el conjunto de características geográficas, climáticas y

ecológicas, así como del área de transición entre climas templados y de alta elevación,

desiertos y trópicos secos. Sin embargo, sólo cinco de ellas han sido domesticadas (Debouck,

1987). El género Phaseolus es monofilé tico y originario de América; posee nueve especies: P.

vulgaris, P. filiformis, P. lunatus, P. polystachius, P. leptostachyus, P. pauciflorus, P.

tuerckheimii y P. peicellatus y P. microcarpus (Delgado-Salinas et al., 1999), formadas a su

vez por subgrupos, de tal forma que las cinco especies domesticadas en el género provienen de

los grupos P. vulgaris y P. lunatus (Delgado-Salinas et al., 1999).


25

Además de la cercanía entre especies, pueden establecerse diferentes acervos genéticos

que comparten frecuencias alélicas similares y que pueden estar asociadas a una distribución

geográfica. Para frijol común, el acervo genético primario está conformado por una especie de

frijol cultivado y sus materiales silvestres que no presentan barreras genéticas entre ellos y que

sólo pueden diferenciarse en unos cuantos genes; mientras que un segundo acervo genético está

formado por especies relacionadas y un tercero por aquellas mucho menos relacionadas y así

sucesivamente (Debouck, 1998).

1. Origen y domesticación

Inicialmente se pensaba que el frijol común era originario de Mesoamérica debido a la

gran riqueza de cultivares, poco a poco otras evidencias arqueológicas, botánicas, históricas y

lingüísticas fueron dilucidando que el frijol existe en América desde antes del descubrimiento

de este continente, hace unos ocho a diez mil años atrás (Debouck, 1991). Finalmente, una de

las más importantes evidencias de su origen fue la presencia de frijol silvestre (que

corresponde a los ancestros contemporáneos del frijol que actualmente conocemos) (Gepts y

Debouck, 1991). Los primeros estudios enfocados a conocer más acerca del origen de frijol

común y como se fue extendiendo a lo largo del continente, consistieron en la observación de

las características morfológicas de los materiales silvestres y cultivados de las dos principales

zonas de frijol o acervos genéticos: Mesoamérica y Los Andes, encontrando una marcada

diferencia entre sus características (Gepts y Debouck, 1991; Singh, 1991a). Inicialmente se

pensaba que el acervo Andino derivó del Mesoamericano debido a que en Mesoamérica se

encuentra la mayor variedad de especies silvestres (Debouck, 1986). Sin embargo, era difícil

soportar esta hipótesis ya que el acervo andino presenta características morfológicas,

bioquímicas y moleculares propias; además de la presencia de materiales silvestres (Debouck y


26

Tohme, 1989; Singh, et al., 1991a; Khairallah et al., 1992); y del proceso reproductivo

incompleto que provoca la letalidad en muchas de las cruzas entre materiales de los distintos

acervos genéticos (Koinange et al., 1996), y que por tanto se considera un factor de

divergencia. También se encontraron diferencias nivel molecular, sugiriendo la presencia de

acervos genéticos distintos que pueden representar dos subespecies que eventua lmente podrían

convertirse en dos especies aisladas geográficamente (Gepts, 1998). Por otro lado, el hallazgo

de materiales silvestres procedentes de una zona intermedia entre los dos acervos genéticos

(del oeste de Venezuela hasta el norte de Perú) sugiriendo como una nueva hipótesis que esta

zona pudo haber sido el núcleo inicial o tronco común para los dos acervos genéticos, o bien

un sitio de origen menor (Gepts, 1998). Esta hipótesis fue apoyada por el patrón de a loenzimas

que presentaron una posición intermedia entre ambos acervos genéticos (Koenig y Gepts,

1989) y polimorfismos únicos observados mediante RFLPs (Khairallah, 1992); estableciéndose

tres centros de origen, dos principales y uno menor o intermedio.

El frijol común silvestre presentó una completa divergencia desde antes de la

domesticación formando los dos acervos genéticos, que continuaron evolucionando de forma

independiente, de tal manera que después de la domesticación se presentaron patrones de

variación paralela a los silvestres, con características morfológicas, moleculares y de

aislamiento reproductivo distintivas entre los dos acervos genéticos domesticados; que muy

probablemente pudieron haber tenido un ancestro común (Gepts, 1998). Sin embargo para

comprender la extensa variedad de formas de frijol que evolucionaron a partir de un ancestro

común y como se extendieron hacia todo el continente desde los centros de origen debemos

considerar los cambios que el frijol ha sufrido durante los últimos 10,000 años. La

domesticación que fue influenciada por la selección natural y la mano del hombre dio lugar a

una serie de cambios fisiológicos, bioquímicos, fisiológicos y genéticos, donde generalmente


27

se ven afectados los mecanismos de dispersión y fertilización provocando una dependencia

entre la planta y los cuidados del hombre para su reproducción efectiva (Harlan, 1987). Como

resultado de la domesticación, el frijol silvestre experimentó importantes cambios, los más

notables fueron la aparición de diferentes tipos de crecimiento (determinado e indeterminado),

insensibilidad al fotoperiodo, gigantismo de la hoja, vaina y semilla, pérdida de la dormancia y

supresión de la dehiscencia de las vainas, así como la aparición de variedad de tamaños, formas

y colores de las semillas. La aparición de estas últimas características en la semilla de frijol fue

influenciada por un segundo proceso de selección hecha por el hombre que inicia con el

comienzo de la agricultura hasta nuestros días, lo que provocó la reducción de la posibilidad de

éxito y mantenimiento de una gran variedad de genotipos, dando oportunidad sólo a aquellas

que poseen características valiosas para el agricultor, como fueron el color, tamaño,

rendimiento, etc. (Sonnante et al., 1994; Gepts y Debouck, 1991; Gepts et al., 1998).

2. Divers ificación y especies cultivadas

En México se han encontrado 45 de las 55 especies que abarca el género, y se ha

aceptado que es el principal centro de origen, así como de domesticación (Debouck, 1986). La

mayoría de las especies ocupa más de una zona de distribución en México, mientras que otras

son endémicas y sólo se encuentran en un área delimitada (Debouck, 1987).

Las cinco especies domesticadas y cultivadas son: P. vulgaris L, P. polyanthus

Greenman, P. coccineus L, P. lunatus L y P. acutifolius Asa Gray. La especie con mayor

aceptación y desarrollo en la agricultura y la leguminosa más ampliamente consumida en

Latinoamérica y África es P. vulgaris L., mientras que las otras son cultivadas a nivel de

subsistencia para cubrir los requerimientos alimenticios de los campesinos que las cultivan

(Delgado-Salinas, 1988; Debouck, 1991).


28

3. Frijol común

El frijol común es un cultivo de amplia distribución en el mundo, tanto en países

desarrollados como subdesarrollados y su producción mundial es de 16,248,219 Mt. En

México es la segunda actividad agrícola más importante, así como de superficie cultivada

(1,650,000 Ha) con una producción anual de 1,000,000 Mt. (FAO.). Es una importante fuente

de alimento, principalmente en forma de semillas maduras y en menor proporción como vainas

verdes o ejotes ; además, en algunos países de América Latina así como en el este y centro de

Africa las hojas o flores tiernas son cosechadas y consumidas como vegetales frescos. Su uso

no sólo es exclusivo del hombre, el ganado es alimentado con hojas, tallos, cáscara de las

vainas y rastrojo seco, que finalmente es incorporado al suelo para incrementar la materia

orgánica (Singh, 1999). Además de ser fuente directa de alimento, su cultivo trae otras ventajas

como el suministro y biodisponibilidad de nitrógeno a otros cultivos por su asociación

simbiótica con el género Rhizobium. También como alternativa en la rotación de cultivos,

adiciona fertilidad a los suelos y reduce costos de producción, evitando la contaminación de

aguas subterráneas, y aumentando la producción de proteína de las leguminosas. En

comparación con otras leguminosas, el frijol se ha considerado una planta pobre en la fijación

de nitrógeno, posiblemente por la baja eficiencia de su simbiosis; sin embargo, la principal

razón por la que se cultiva en cantidades importantes en México es para la alimentación.


29

4. Tipos de frijol

4.1. Frijol silvestre

Desde el origen del frijol, las primeras formas existentes sobre la tierra fueron los

materiales silvestres y aunque han ido evolucionando a través del tiempo se considera que son

las formas contemporáneas a partir de los cuales se domesticaron las formas modernas de frijol

común. Debido a que estos materiales no han sido manipulados por la domesticación ni por la

selección del hombre, donde sólo las fuerzas evolutivas naturales han tenido efecto sobre ellas,

la diversidad genética se considera inalterada y por tanto mayor que en las formas cultivadas

(Guzmán-Maldonado y Paredes-López, 1999). El frijol silvestre posee características notables,

entre ellas se sabe que son plantas anuales o raramente perennes, trepadoras, florean y dan

frutos al primer año de vida, su germinación empieza con las lluvias del verano y termina en

otoño, alcanza 2.5 a 3m de largo, y crecen esparcidos sobre arbustos y malezas. Sus flores

generalmente son de color lavanda, rosas y más raramente blancas, varían de tamaño y

proporción al igual que el tallo y las hojas, de acuerdo al sitio y factores genéticos. Las vainas

provienen de un racimo de 2 a 10 y varían en tamaño y color, pueden ser rojas o púrpura, son

dehiscentes y sus semillas varían en forma y color, aunque la mayoría son pequeñas (5 mm x 4

mm x 2.5 mm). Estas plantas desarrollan un tallo delgado y sus raíces son fibrosas y se

difunden profundamente. En México, el frijol silvestre se se ha encontrado desde 1969 en

Durango, Sinaloa, Nayarit, Jalisco, Colima, Michoacán, Guerrero, Morelos y Oaxaca (Gentry,

1969).

4.2. Frijol enmalezado

Un grupo de frijol genética y fisiológicamente intermedio entre el frijol frijol silvestre y

el domesticado es el tipo enmalezado que crece de manera natural en las zonas aledañas a las


30

zonas de cultivo, sin la intervención del hombre. Estos materiales son originados por

introgresión de genes, generalmente de frijol domesticado al silvestre, principalmente por

cruzas naturales entre las formas silvestres y las cultivadas (criollas o mejoradas), y mantienen

características agronómicas muy parecidas a los silvestres, pero el aspecto de las semillas

cultivadas (largas y modificadas en su color) (Zizumbo et al., 2005).

4.3. Frijol cultivado (criollo y mejorado)

Dentro del grupo de frijol cultivado se encuentra el frijol criollo y mejorado, los cuales

son utilizados para el consumo humano. El frijol criollo surge de manera natural como

resultado del proceso evolutivo de domesticación, sus cambios han sido descritos

anteriormente, de manera que también se aprecia una disminución de la diversidad genética en

comparación con sus progenitores silvestres. El frijol criollo no ha sido manipulado

genéticamente e históricamente ha sido sembrado por los campesinos en forma local en casi

todos los estados de la República, representando una amplia variedad en la morfología y color

de las semillas.

Por otro lado, el frijol mejorado ha sido producto del mejoramiento genético a través de

selecciones dirigidas por el hombre para obtener las características de su interés, ya sea

conferir resistencia a ciertos patógenos, tales como virus, hongos y bacterias, o incrementar el

rendimiento y tamaño de la semilla, etc. Las variedades mejoradas han sido generadas por

programas de mejoramiento genético mediante la cruza de materiales criollos relacionados

genéticamente, los cuales con el tiempo van excluyendo la base genética en la cual está basado

el mejoramiento, amenazando la base genética de sus antecesores, de tal manera que la

diversidad genética de estos materiales es menor (Harlan, 1987). Dentro de las características

más importantes del frijol cultivado podemos mencionar que son plantas arbustivas, de estatura


31

corta, semillas de rápida maduración, la vaina es ideal para abrirla, es una planta de vida corta,

anual y de tallos frágiles, posee pedúnculos cortos y grandes vainas suculentas con dehiscencia

no violenta, de grandes semillas y más permeables al agua, además poseen una gran variedad

de colores y adaptaciones fisiológicas, aunque estas últimas son debidas a la selección hecha

por el hombre (Guzmán-Maldonado y Paredes-López, 1999).

4.4. Importancia del frijol silvestre enmalezado, criollo y mejorado

Considerando el excesivo aumento de la población y que se estima que para el año 2030

se incrementará en un 50%, resultará un gran reto el abastecimiento de alimento a toda la

población mundial y considerando que las tierras de cultivo disminuirán, así como los recursos

naturales (agua, fertilidad del suelo, etc.), resulta necesario y urgente adoptar sistemas de

producción y agricultura más eficientes y sustentables. En la actualidad el hombre ha

satisfecho la demanda de alimento mediante el incremento de producción a través del uso de

mejoramiento genético, fertilizantes, pesticidas, agua, así como el empleo de más tierras de

cultivo, pero los recursos se escasean día con día. Una estrategia viable es la utilización de las

ventajas que aportan los materiales silvestres, que no han sido explotados ni utilizados. Para

diferentes cultivos como trigo, soya, cebada, avena, melón, papa, tomate, etc., se ha

demostrado que la transferencia de genes de organismos silvestres hacia los cultivados puede

generar mejores características en la progenie, razón por la cual los fitomejoradores recurren a

las especies silvestres para ampliar las bases genéticas de los cultivos modernos, con lo que

pueden tener una fuente adicional e impredecible de nuevos caracteres (Gentry, 1969).

Para un gran número de cultivos y específicamente para el frijol, se ha descrito que la

mayor variabilidad genética se encuentra contenida en materiales silvestres (Sonnante et al.,

1994; Gepts, 1998). En cierta forma este hecho se comprueba con la arcelina, proteína


32

encontrada en frijol silvestre que previene el ataque del gorgojo; así como características

agronómicas favorables a ambientes adversos como sequía, etc.; y en el aspecto nutricional se

han relacionado a un mayor contenido de proteína y minerales en comparación con el frijol

cultivado (Guzmán-Maldonado et al., 2000). Se sugiere entonces que los materiales silvestres

puedan ampliar las bases genéticas que permitan obtener cultivos más favorables, sustentables

y sobre todo más nutritivos. Se considera que el frijol silvestre representa el 5% o menos de la

colección de germoplasma en el mundo, sin embargo, se están tomando importantes medidas

de conservación de recursos genéticos de frijol. Así mismo se están estudiando sus relaciones

genéticas, estructura, diversidad, evolución, caracterización agronómica y nutricional para

poder dar un buen uso a estos recursos genéticos en programas de mejoramiento y

conservación de la diversidad. Considerando la gran importancia que tiene el frijol en México,

segunda actividad agrícola, con una superficie cosechada de 2.22 millones de hectáreas, así

como la gran diversidad de frijol criollo que sólo se consume a nivel de subsistencia, y a las

variedades mejoradas que ya se les han conferido algunas características de interés, se

considera primordial conservar la gran diversidad de frijol que hay en nuestro país, y así

mismo explotar al máximo el valor nutricional y nutracéutico de estos materiales silvestres.

B. IMPORTANCIA NUTRICIONAL Y NUTRACÉUTICA DEL FRIJOL

1. Importancia del frijol en la dieta

El frijol es una de las leguminosas más importantes en el mundo, en Latinoamérica y

Africa constituye la segunda fuente de proteína vegetal. En México el frijol ha formado parte

importante de la cultura gastronómica, su consumo per capita anual es de 22 Kg y se ha venido

consumiendo desde tiempos prehispánicos. Junto con el maíz ha constituido la dieta básica de


33

una gran parte de la población, llegando a constituir hasta el 15% de la dieta en las zonas más

marginadas (el maíz aporta hasta el 65%). La combinación frijol-maíz logra el aporte de hasta

el 70% de las calorías requeridas y el 50% del requerimiento de proteínas (Castellanos et al.,

1997). Además, la combinación potencializa el valor nutritivo de la proteína ingerida ya que el

frijol aporta la lisina y triptófano deficientes en maíz y éste a su vez aporta los aminoácidos

azufrados (metionina y cisterna) deficientes en frijol (Reyes-Moreno y Paredes-López, 1993).

Existen hábitos preferenciales en el consumo del frijol en México, las principales

características que utilizan los consumidores para definir sus preferencias se basan en el tiempo

de cocción y sabor, además del color, tamaño y brillantez. Se estima que en el Noroeste de

México el 90% de los encuestados consume frijol azufrado, en el Noreste el 70% consumen

frijol pinto o bayo, en el Sur el 90% consume frijol negro y en el Centro se consumen todas las

clases comerciales, sobresaliendo Flor de Mayo y Flor de Junio (Castellanos et al., 1997).

Evidentemente, las costumbres en el consumo del frijol son muy arraigadas, por lo que se debe

tener en consideración las preferencias del consumidor antes de establecer alguna estrategia de

mejoramiento genético, para que éste no sólo resulte satisfactorio genética y fisiológicamente,

sino también en la aprobación y demanda de la población.

2. Características nutricionales del frijol

Dentro de las características más importantes que destacan el valor nutritivo de las

leguminosas en la nutrición humana es que tienen de 2 a 3 veces más proteína que los cereales.

Además de un alto contenido de minerales, especialmente Fe, Ca y Zn (Deshpande, 1992). En

particular, se considera que el frijol es un alimento rico en macronutrientes tales como proteína

(16 – 33%), carbohidratos (60 - 70%), aunque escaso en grasa (1 – 3%), además contiene


34

vitaminas y micronutrientes que elevan aún más su valor nutricional; sin embargo, la

importancia del frijol se ha incrementado debido a que se considera un alimento nutracéutico

que contiene otros componentes que brindan un beneficio a la salud.

El frijol es un alimento rico en proteína, pero el valor nutricional de esta es pobre debido

a factores intrínsecos de la semilla, tales como la presencia de inhibidores de tripsina que

inhiben de forma irreversible a las proteasas intestinales; sin embargo, la actividad de los

inhibidores puede ser eliminada hasta en un 90% durante la cocción (Deshpande, 1992). Por

otro lado, la faseolina que es la principal proteína de reserva presenta bajos niveles de

digestibilidad, la cual mejora con la cocción (Deshpande y Damodaran, 1989). Así mismo,

otros componentes tales como taninos y ácido fítico forman complejos con las proteínas

disminuyendo su solubilidad y su hidrólisis; sin embargo, pueden ser removidos en una buena

proporción durante el remojo (Maga, 1982; Barampama y Simard, 1994).

En el Cuadro 1 se resumen las principales características nutricionales del frijol común.

La relación de la eficiencia proteínica (PER) que mide la relación que existe entre la ganancia

en peso con respecto a la cantidad de proteína consumida es relativamente baja (0.9 – 1.7)

comparado con 2.5 de la caseína (proteína modelo de comparación). El valor biológico de la

proteína de frijol cocido es de 77 – 92%, mientras que el de caseína es de 95 - 97.1%, además

presenta un alto nivel de digestibilidad (52 – 75%), más bajo que la caseína (92%). Una

característica importante en el frijol es su alto contenido de lisina (8.7 g/100 g) y fenilalanina

más tirosina (5.3 – 8.2 g/100 g de proteína), y aunque es deficiente en metionina y cisterna,

(aminoácidos limitantes en muchos alimentos) (2.24 – 2.53 g/100 g) y triptófano, se ve

complementado cuando es ingerido con cereales como maíz o arroz (deficientes en lisina),

incrementando el valor de la proteína ingerida (Guzmán-Maldonado y Paredes-López, 1998).

Las proteínas de origen animal, la caseína de la leche y la albúmina de huevo son las proteínas


35

con los más completos perfiles de aminoácidos; sin embargo, en años recientes se ha

considerado que es más saludable sustituir en una buena proporción su ingesta por proteínas de

origen vegetal debido a que el excesivo consumo de proteínas de origen animal puede ser

calciurético y con el tiempo provocar mayor riesgo de fracturas. Debemos considerar además

que en muchas ocasiones la proteína de origen vegetal es la única opción de consumo, debido a

la escasez económica de un gran número de la población, por lo que el frijol representa la

segunda fuente de proteína en México y cubre las necesidades básicas para el buen desarrollo y

funcionamiento del organismo.

También se considera al frijol un complejo rico de carbohidratos, éstos constituyen desde

un 50 - 60% del contenido de la semilla, formado principalmente por almidón (35 – 60%) y

fibra dietaria (14 – 19%), y en menor proporción por oligosacáridos (2 – 6%), además contiene

pectinas, arabinogalactanos y xiloglucanos. Diversos estudios han mostrado que de todo el

almidón consumido, al menos 10% puede ser resistente a las enzimas digestivas y entra al

colon en forma similar a la fibra dietaria. Cabe mencionar que se puede provocar la

transformación del almidón convencional a almidón resistente por medio de la retrogradación,

que consiste en el enfriamiento del almidón que ha sido previamente calentado, modificando su

forma cristalina y haciéndolo resistente a la digestión (Guzmán-Maldonado y Paredes-López,

1999). Dentro de este grupo se considera a la fibra dietaria y a los oligosacáridos (rafinosa,

estaquiosa y verbascosa), su aporte nutricional es casi nulo, sin embargo brindan un beneficio

adicional a la salud, ya que se consideran componentes nutracéuticos.


36

Cuadro 1. Composición nutricional y componentes nutracéuticos del frijola.

COMPONENTE CONTENIDO RDA

(FAO/WHO/UNU) EFECTO BIOLOGICO

niños adultos Proteína 16 – 33%

PER 0.9 – 1.7

Digestibilidad de la proteína (%)

52 – 75

Metionina+cisteína (g/100g proteína)

2.24 – 2.53 1.7 2.5

Construcción, mantenimiento y reparación de tejidos

Lisina (g/100g proteína) 8.7 1.6 5.8 Síntesis de carnitina

Carbohidratos Ingesta calórica

Almidón (%) 35 – 60

Fibra dietaria (% bs) 14 – 19 25 – 30 g

Fibra soluble (%) 3.3 – 7.6 30

Fibra insoluble (%) 0.1 – 13.1 70

Baja los niveles de colesterol, mejora la tolerancia a la glucosa, reduce los requerimientos de insulina, promueve el buen funcionamiento del intesino.

Oligosacáridos (g/100 g) 3 – 12 g

Rafinosa 0.19 – 0.22

Estaquiosa 1.84 – 2.45

Verbascosa 0.15 – 3.8

Reducción de los niveles de colesterol y presión sanguínea y anticancerígeno

Minerales (mg/100 g)

Hierro 3.3 – 8.0 12 – 15 mg Transporte y almacenamiento de O2 Calcio 70 – 210 1000 – 1200 mg Contracción muscular y transmisión

de impulsos nervio sos. Constitución osea

Zinc 1.9 – 6.5 15 mg

Magnesio 160 – 230 350 mg

Fósforo 380 – 570 800 mg

Potasio 1320 – 1780 750 mg

Sodio 4 – 21 500 mg

Cobre 0.5 – 1.4 0.0015–0.003 mg

Manganesio 1 – 2 2 -5 mg

Transportador de CO2 e Inmunoestimulante

Acidos grasos (g/100g de aceite)

Linoleico 21 – 28

Linolénico 37 – 54

Inmunoestimulante y substituto de drogas para reumatismo

Vitaminas (g/100 g)

Acido fólico 0.17 – 0.59 0.18– 0.20 0.03 Previenen la anemia megaloblástica

Niacina 1.16 – 2.68 15 – 19 5 – 6

Riboflavina 0.14 – 0.27 1.3 – 1.7 0.4 - 0.5 Tiamina 0.9 – 1.2 1.1 – 1.5 0.3 – 0.4 Implicaciones cardiovasculares

Piridoxina 0.34 – 0.64

Acido fítico (mg/g) 6.0 – 28

Taninos (mg eq. cat./mg) 9.6 – 35 Anticarcinogénico

Inhibidores de tripsina (TIU/g) 13 – 29

aRDA: Dosis diaria recomendada; PER: Indice de eficiencia proteica; mg eq. cat: miligramos

equivalentes de catequina; TIU: Unidades inhibidoras de tripsina.


37

Además, el frijol es fuente importante de minerales tales como: Fe, P, Mg, Mn, K, y en

menor grado Zn, Cu y Ca (Cuadro 1). Sin embargo la disponibilidad de los minerales está

determinada por las interacciones entre minerales y otros componentes del frijol que pueden

promover su biodisponibilidad, formando complejos solubles de tal manera que puedan ser

absorbidos directamente o bien transferir el mineral al receptor específico. Metionina, cisteína,

histidina y lisina, ácido ascórbico, fitoferritina y vitamina A, promueven la biodisponibilidad

de minerales (Vattem et al., 2001; Glahn et al., 2002). Sin embargo, también existen

componentes que reduzcen su biodisponibilidad, actuando como secuestradores o formando

complejos insolubles (Graham et al., 2001). Acido fítico (inositol penta y hexafosfato) y los

polifenoles (taninos) inhiben la absorción, formando complejos insolubles con Ca, Fe, Zn y Cu

(Suoth y Millar, 1998; Matuschek y Svanberg, 2002), sin embargo, ensayos en ratas no

muestran ningún efecto, tal vez debido a la actividad de susu fitasas, y que también pueden

estar presentes en humano (Welch et al., 2000). Por otro lado, el ácido fítico y los productos de

su hidrólisis pueden ser absorbidos en el intestino, desarrollando algún papel en el control de

transducción de señales y en la regulación de la absorción de nutrientes (Graham et al., 2001).

Welch et al. (2000) no encontraron correlación entre el porcentaje de hierro biodisponible con

el contenido de taninos y fitatos de frijol, ni tampoco entre el contenido de hierro

biodisponible y de fitatos, utilizando un sistema de biodisponibilidad con líneas celulares

Caco-2, pero sí con el contenido de taninos en ensayos con arroz )Glahn et al., 2002).

El contenido de lípidos es del 1 – 3% de la composición total del frijol, constituido

principalmente por ácidos grasos insaturados (65 – 87%) y lípidos neutrales (32 – 45%), tales

como, triglicéridos, pequeñas porciones de ácidos grasos libres, esteroles, ésteres de esterol y

fosfolípidos, éstos últimos, componentes esenciales de membranas celulares (Patte et al.,

1982). Debido a que los ácidos grasos polinsaturados tales como ácido linoleico y linolénico no


38

pueden ser sintetizados en el organismo deben ser suministrados como parte de la dieta.

Además son esenciales para el crecimiento normal, estructura celular, funcionamiento de todos

los tejidos y síntesis de eicosanoides (prostanglandinas, tromboxanos y leucotrienos),

importantes para el tratamiento de asma, artritis, migraña, nefritis y cáncer de pecho, próstata y

colon y arterosclerosis, ya que se ha demostrado que tienen el efecto de bajar los niveles de

colesterol en sangre en ratas (Reyes-Moreno y Paredes-López, 1993; Shahidi, F., 2000).

El frijol es considerado una buena fuente de vitaminas solubles en agua, especialmente

tiamina, niacina, riboflavina, piridoxina y ácido fólico (ver Cuadro 1), cuya función se canaliza

en el buen funcionamiento del organismo. Un interés especial ha atraído el ácido fólico ya que

es esencial para el desarrollo del feto, del tubo neuronal y se considera que una porción de

frijol provee más de los requerimientos diarios necesarios (0.18 - 0.20 mg/100 g) (Messina, M.

J., 1999). La reducción del valor nutricional de las vitaminas con la cocción varía de acuerdo a

la vitamina, sin embargo la reducción va de un 25 – 30% (Agustin et al., 1981).

Como se ha descrito anteriormente, el frijol es un alimento altamente nutritivo y

completo; sin embargo, desde hace varias décadas se han investigado los componentes que

afectan su valor nutritivo, a estos compuestos se les conoce como factores antinutricionales,

entre ellos los inhibidores de proteasas, hemaglutininas (lectinas), compuestos fenólicos

(taninos), fitatos y lecitinas (alergenos), además de los oligosacáridos que reducen las

preferencias de consumo debido a que son los responsables de la flatulencia y a largos tiempos

de cocción. Sin embargo, numerosos estudios han señalado que la mayor parte de estos

factores pueden ser removidos en gran proporción durante el remojo (compuestos fenólicos,

ácido fítico y oligosacáridos) e inactivados durante la cocción (inhibidores de proteasas,

lectinas y lecitinas) (Reyes-Moreno y Paredes-López, 1993). Sin embargo, en años recientes se

ha encontrado que estos componentes tienen un carácter dual, debido a que se han asociado


39

con la prevención de enfermedades de tipo crónico degenerativas, de tal manera que se ha

enfocado mayor interés hacia el frijol por su carácter nutracéutico.

3. Nutracéuticos: salud y dieta

En los últimos años se ha reconocido que las enfermedades crónico degenerativas,

asociadas a los problemas de obesidad, tales como diabetes, enfermedades cardiovasculares,

hipertensión y cáncer, están afectando a una gran parte de la población mundial, no sólo en

países desarrollados en los cuales existe abundancia de alimento, sino también en los países en

vías de desarrollo, donde existe malnutrición ya que no se satisfece la demanda de alimento,

además de ser de baja calidad nutricional (WHO, 2003). Dos factores principales son la causa

de este importante problema de salud, la dieta y la falta de actividad física. Desde tiempos

remotos, Aristóteles sugirió la importante relación entre salud y dieta, poniendo como

manifiesto “que tu alimento sea tu medicina”, sin embargo los patrones de alimentación han

cambiado hacia una dieta no balanceada. Así mismo, debido al creciente aumento de la

población el principal objetivo en cuanto a nutrición ha sido alcanzar los requerimientos

calóricos necesarios sin tomar en consideración el balance o calidad de los alimentos ingeridos.

Por otra parte, en Latinoamérica se han presentado cambios en los patrones de alimentación

debido al desarrollo, la industrialización, los estilos modernos de vida, etc., que han afectado

los patrones alimenticios de la población, incrementando el consumo de alimentos ricos en

carbohidratos y grasas y reduciendo la ingesta de cereales, leguminosas, frutas y verduras

(Bermudez y Tucker, 2003). Para tratar de frenar y combatir estos problemas de salud, la

Organización Mundial de la Salud ha propuesto que la mejor estrategia es la prevención y en

los últimos años se ha dado gran importancia a cambiar los hábitos alimenticios. En la

actualidad se recomienda una dieta rica en frutas y verduras y baja en carbohidratos y grasas,


40

así mismo campañas publicitarias recomiendan la ingesta diaria de al menos cinco porciones de

frutas y vegetales. Estos nuevos patrones alimenticios han surgido como consecuencia de

estudios que demuestran la presencia de componentes bioactivos presentes en los alimentos y

que juegan un papel importante en la salud. A estos alimentos se les ha denominado

“nutracéuticos”, alimentos que más allá del aporte nutricional contienen otros componentes

que participan en la prevención o disminución del riesgo de enfermedades crónico

degenerativas ya que poseen propiedades antioxidantes, anticancerígenas, antimutagénicas,

moduladores enzimáticos, reductores del colesterol, reguladores de la actividad intestinal y de

la actividad hormonal, etc. Entre los principales componentes podemos mencionar a la fibra y

oligosacáridos, polifenoles, ácido fítico, inhibidores de proteasas, ácidos grasos insaturados,

etc.

4. Compuestos nutracéuticos de frijol

El carácter nutracéutico del frijol ha llamado la atención en los países desarrollados hacia

esta leguminosa debido a que aporta importantes beneficios a la salud, incluyendo la reducción

del contenido de colesterol en sangre, el aporte de tolerancia a la glucosa, disminución de

enfermedades cardiovasculares y prevención de ciertos tipos de cáncer (Messina, 1999;

Guzmán-Maldonado y Paredes-López, 1998).

Fibra, oligosacáridos, lectinas, inhibidores de proteasas, ácido fítico y polifenoles juegan

un papel fundamental en la prevención de enfermedades ya que presentan diferentes

mecanismos de acción, y pueden actuar de diferente manera, como: antioxidantes,

antitumorales, moduladores enzimáticos, reductores del colesterol, promotores de la actividad

intestinal y con efecto hormonal (Cuadro 2).


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Cuadro 2. Actividad biológica de los compuestos nutracéuticos del frijola.

Compuesto bioactivo Antioxidante Antitumoral Modulador enzimático

Reductor del colesterol

Actividad intestinal

Efecto hormonal

FIBRA * * * OLIGOSACARIDOS * * * INHIBIDORES DE PROTEASAS

* ACIDO FITICO * * * POLIFENOLES Flavonoides/Isoflavonoides

* * * Acidos fenólicos * Taninos * * Antocianinas * *

aAdaptado de Messina, (1999) y Slavin et al., (1999).

4.1. Polifenoles

Los compuestos fenólicos son originados a partir de una de las principales clases de

metabolitos secundarios en plantas, derivados de la fenilalanina. Las plantas y los alimentos

contienen una gran variedad de derivados fenólicos, incluyendo simples fenoles,

fenilpropanoides, derivados del ácido benzoico, flavonoides, stilbenos, taninos, lignanas y

ligninas, suberina y cutina. Los compuestos fenólicos son esenciales para el crecimiento y

reproducción de plantas, actúan como antipatógenos. Contribuyen con la pigmentación de las

plantas y son atrayentes de polinizadores. Además actúan como pesticidas naturales y

participan en el establecimiento de la simbiosis con el género Rhizobium. Protegen a las plantas

de la luz UV y son antioxidantes naturales. Esta última propiedad atrae enormemente nuestra

atención debido a la constante formación de radicales libres que ocurre de forma natural en

nuestro organismo, originados como productos del metabolismo, algunos de ellos son

esenciales para un buen funcionamiento del organismo; sin embargo, ciertos factores

ambientales como la luz solar, fumar y la contaminación de las industrias incrementan la


42

formación de radicales libres en el cuerpo. Los radicales libres son inestables y altamente

reactivos, pero su reactividad puede ser contrarestada por medio de los antioxidantes. Los

antioxidantes pueden actuar a diferente nivel, pueden disminuir la concentración de oxígeno,

prevenir la formación de la reacción en cadena por secuestramiento de los radicales de

iniciación, unión a los iones metálicos catalizadores y descomposición de los productos

primarios de oxidación, previenen la unión a proteínas y la mutación del ADN y el daño a

tejido (Shahidi, F., 2000). Además de su actividad antioxidante, presentan actividad

antimutagénica y anticancerígena y juegan un papel muy importante en la salud debido a que

se han asociado con la reducción de enfermedades crónicas-degenerativas (Rui Hai, L., 2004).

El consumo de compuestos fenólicos en la dieta está afectado por los hábitos y

preferencias del consumidor. Las principales fuentes de compuestos fenólicos son frutas,

vegetales, cereales y leguminosas Se ha estimado que el consumo diario de compuestos

fenólicos en personas que comen varias raciones de fruta y vegetales al día es de 1g. La

Academia Nacional de Ciencias de EU recomienda el consumo de al menos 5 raciones de

frutas o vegetales diarios para un buen funcionamiento del organismo y para la prevención de

enfermedades crónico degenerativas. Co ntrario a la recomendación, en países de

Latinoamérica se observan cambios en los patrones de consumo, en la actualidad, se ha

incrementado el consumo de alimentos de origen animal, productos ricos en grasa y azúcares, y

al mismo tiempo, la disminución de la ingesta de cereales, frutas y algunos vegetales

(Bermudez y Tucker, 2003). De tal manera que el consumo de compuestos fenólicos es cada

vez menor y para algunos sectores de la población resulta inaxesible el consumo de frutas,

debido a sus condiciones socio económicas. Se ha descrito que la semilla de frijol contiene

diferentes compuestos fenólicos, contenidos principalmente en la cascarilla y que su color está

determinado por la presencia y concentración de polifenoles tales como flavonoides


43

glicosilados, taninos condensados y antocianinas (Takeoka et al., 1997; Beninger et al., 1999;

2003; Choung et al., 2003; Romani et al., 2004; Salinas-Moreno et al., 2005). Y se han descrito

diferentes propiedades antioxidantes, anticancerígenas y antimutagénicas en diferentes

cultivares de frijol. (González-De Mejía et al., 1999; Cardador-Martínez et al., 2002; Beninger

et al., 2003; Aparicio-Fernández et al., 2006). Sin embargo, la correlación entre contenido de

polifenoles y actividad antioxidante con respecto al color de la semilla no ha sido clara,

algunos estudios muestran correlación directa entre las más altas actividades antioxidantes y el

frijol más colorido (Islam et al., 2003; Iniestra-González et al., 2005), mientras que para otros

la correlación no es clara, debido a que encuentran alta capacidad antioxidante en frijol blanco,

debido a la presencia de taninos condensados (Beninger and Hosfield, 2003), ni tampoco para

el contenido de taninos en las semillas más coloridas (Guzmán-Maldonado et al., 1996;

González-De Mejía et al., 2003; Espinosa-Alonso et al., 2006), por lo cual se sugiere más

investigación al respecto. De tal manera que se está considerando al frijol como una buena

fuente de compuestos fenólicos en la dieta, tomando en cuenta que es un alimento de costo

accesible y que se tiene bien incorporado a los hábitos tradicionales de alimentación.

.1.1. Taninos condensados

Los taninos son compuestos fenólicos de peso molecular intermedio (más de 30,000 Da),

son moléculas altamente hidroxiladas y pueden formar complejos insolubles con carbohidratos

y proteínas y son los responsables de la astringencia en los alimentos debido a la precipitación

de las enzimas de la saliva. Se clasifican en dos grupos: hidrolizables y no hidrolizables o

condensados. Los primeros constan de unidades de ácido gálico que por condensación dimérica

forman ácido hexahidroxidifénico (galoil) que se esterifica como poliol, contienen

principalmente 18 unidades de glucosa que puede condensarse a otra molécula galoil y así


44

formar polímeros de alto peso molecular, además pueden ser hidrolizados por acción química o

enzimática. Los no hidrolizables, llamados también proantocyanidinas, son polímeros de alto

peso molecular y estructuralmente más complejos, formados por unidades de catequina

(flavan-3-ol) con una molécula leucoantocianidina (flavan-3,4-diol) como precursor,

condensados entre el carbón 4 del heterociclo y el carbón C6 y C8 de 18 unidades adyacentes

(Parr y Bolwell, 2000). En los alimentos se encuentran predominantemente los taninos

condensados, mientras que los hidrolizables sólo en cantidades traza. Una gran variedad de

diferentes alimentos de origen vegetal contienen taninos, tés, vinos, frutas y granos (manzanas,

plátanos, uvas, ciruelas, peras, duraznos, fresas, sorgo, mijo, haba, cebada, chícharos,

algarrobo, y otras leguminas entre las que destaca por su importancia alimentaria el frijol

común).

Además de los efectos negativos de los taninos en la precipitación de proteínas ó

inhibición en forma no competitiva la actividad enzimática de celulasa, pectinasa, amilasa,

lipasas, enzimas proteolíticas, β-galactosidasa, así como enzimas microbianas que participan

en la fermentación de cereales, también pueden reducir la biodisponibilidad de iones metálicos

como Fe, Ca y Zn y de vitamina B12, y afectan la mucosa del tracto gastrointestinal alterando

la excreción de ciertos cationes, proteínas y aminoácidos esenciales endógenos (Chung et al.,

1998). Otro efecto negativo que fue asociado al consumo de alimentos ricos en taninos es la

incidencia de cánceres del esófago, hígado, etc. Al investigar este efecto en animales de

laboratorio utilizando extractos de taninos (fruto del betel y té de hierbas) se observó el

desarrollo de tumores, lo que sugirió el posible efecto carcinogénico; sin embargo, otros

reportes indicaron que la actividad carcinogénica puede estar relacionada a componentes


45

asociados a taninos, más que a ellos en sí ya que se han visto asociaciones negativas entre el

consumo de té y la incidencia de cáncer (Chung et al., 1998).

Contrario a los efectos negativos de los taninos, también se les ha asociado a efectos

anticancerígenos, antimutagénicos y antimicrobianos (Chung et al., 1998; Parr y Bolwell,

2000). Estos efectos están ligados al carácter antioxidante de los taninos, protegiendo los

componentes celulares del daño oxidativo al reducir el nivel de radicales libres, así como la

peroxidación y la inhibición de compuestos inductores de tumores. Además presentan gran

efectividad contra bacterias, hongos, levaduras y virus, por la formación de complejos con

enzimas o sustratos indispensables para los microorganismos, así como al mecanismo de

toxicidad que actúa en las membranas inhibiendo el sistema de transporte electrónico o la

formación de complejos insolubles con nutrientes y iones metálicos, reduciendo así la

disponibilidad y por tanto la capacidad de sobrevivencia de los microorganismos.

Los taninos son los principales componentes de la cascarilla de frijol, han sido reportados

en todos los colores de semilla, desde el negro, rojo, café, amarillo, crema e inclusive en el

blanco; sin embargo, no está muy clara la relación entre el contenido de taninos y la actividad

antioxidante de éstos. Inicialmente se asociaba una mayor actividad en los frijoles negros y

más coloridos, contradictorio a lo reportado por Beninger et al. (2003) que encuentra la mayor

actividad antioxidante en frijol blanco, así como una correlación con el contenido de taninos.

Es necesario incrementar los estudios en lo que respecta al papel que los taninos juegan

en la alimentación ya que por un lado ofrecen beneficios preventivos a la salud,

anticarcinógenos o antimutágenicos y por otro lado, pueden estar involucrados en la promoción

de cáncer o actividad antinutricional, seguramente la dosis es la que marca el destino final o la

acción en el organismo.


46

4.1.2. Acidos fenólicos

Los ácidos fenólicos se encuentran ampliamente distribuídos en las plantas, pueden estar

en forma esterificada, glicosilada y polimerizada pudiendose unir a proteínas, lípidos y otros

componentes. Los ácidos fenólicos no se encuentran uniformemente distribuidos en el tejido

de las plantas, y protegen a la planta de la oxidación y de los depredadores o patógenos. Los

ácidos fenólicos se clasifican en dos tipos, los derivados del ácido hidroxibenzoico (p-

hidroxibenzoico, vanílico y gálico) y los derivados del ácido cinámico (ferúlico, p-coumárico y

cafeico). Los primeros se encuentran en plantas comestibles en un nivel bajo, a excepción de

ciertas frutas rojas, rábano negro, cebollas y tés. Los ácidos hidroxicinámicos son más

comunes y están conformados por ácido coumárico, cafeico, ferúlico y sinápico. Se encuentran

en alto contenido en arándanos, kiwis, ciruelas, cerezas y manzanas. El ácido ferúlico es el más

abundante en cereales y granos, se encuentra en la capa más externa y constituye la principal

fuente dietaria (Manach, et al., 2003).

El interés por los ácidos fenólicos se incrementó debido a los estudios epidemiológicos

que mostrado que dietas ricas en frutas y vegetales brindan un efecto benéfico a la salud de los

consumidores. La combinación de los diferentes ácidos fenólicos y otros compuestos fenólicos

presentes en frutas, vegetales y plantas pueden brindar un efecto sinérgico, cuya naturaleza

química promueve actividad antioxidante y anticancerígeno, específicamente acción

quimiopreventiva en la inducción de hepatocarcinogénenesis en ratas (Tanaka et al., 1994;

Pietta, et al., 2000).

Sosulski y Dabowski (1984) analizaron el contenido de los ácidos fenólicos encontrados

en diez diferentes especies de leguminosas, entre ellos el frijol, encontrándose en un rango de

18 – 163 mg/kg de harina, siendo el ácido ferúlico, hidroxibenzoico, coumárico y sinápico los

principales. Sin embargo, no se encontró una asociación entre el contenido de los mismos y el


47

color de los extractos metanólicos de la cascarilla, por lo cual se sugiere que los ácidos

fenólicos no son los responsables del color de la semilla (Sosulski y Dabowski, 1984). Estudios

posteriores mostraron que los ácidos fenólicos se encuentran principalmente en la cascarilla del

frijol, debido a que el contenido total encontrado en cotiledones de frijol Carioca (4.89 mg/kg)

fue muy bajo comparado con los niveles del frijol completo (García et al., 1998).

Recientemente, se realizó un estudio para identificar y cuantificar los ácidos fenólicos de tres

diferentes clases de frijol consumido en EU (Pinto, Gran Norteño y Frijol Negro), separando

16 diferentes ácidos fenólicos, el ácido ferúlico fue el más abundante, seguido por p-coumárico

y sinápico. El contenido total fue de 19.1– 48.3 mg/100 g de frijol, del cual hasta el 83% fue

conservado después del proceso de cocción y sólo el 2% perdido durante toda la noche de

remojo (Lutria y Pastor-Corrales, 2006). El efecto en la reducción del contenido de ácidos

fenólicos por la cocción también fue confirmado en estudios realizados en materiales silvestres

y cultivados de México, la reducción fue diferente dependiendo del material analizado y la

germinación provocó un incremento del ácido vanílico y p-coumárico, mientras que p-

hidroxibenzoico se vio disminuido y removiendo la cascarilla sólo ácido vanílico y p-

coumárico fueron sintetizados de novo (Díaz-Batalla et al., 2006).

4.1.3. Flavonoides

Los flavonoides son un grupo importante y diverso de compuestos fenólicos que

presentan diferente estructura química. a) Los flavonoles son los más comúnmente encontrados

en los alimentos, principalmente quercetina y kaemferol y están presentes en baja cantidad en

forma glicosilada entre 15 a 30 mg/kg de peso fresco; sin embargo se pueden encontrar en

cantidades importantes en cebolla, col, puerro, brócoli, zarzamoras, vino y té. b) Las flavonas

son menos comunes y las principales son luteolina y apigenina, que se encuentran en perejil y


48

apio. Otras representantes son tangeretina, nobiletina y sinensetina encontrados en aceite

esenc ial de mandarina. c) Las flavanonas se encuentran en tomate y menta y en mayor cantidad

en cítricos. Las principales agliconas son naringenina en uvas, hesperetina en naranjas y

eriodictiol en limón. d) Las isoflavonas se encuentran exclusivamente en leguminosas, en gran

cantidad únicamente en soya y se conocen como fitoestrógenos debido a que su estructura es

similar a los estrógenos y poseen propiedades pseudo hormonales. e) Los flavanoles existen en

forma de monómeros como las catequinas y de polímeros como las proantocianidinas o taninos

condensados. Galotaninos y elagitaninos son productos de la hidrólisis de los taninos que estan

constituidos de unidades de ácido gálico glicosiladas. Las catequinas se encuentran

principalmente en frutas como chabacano, vino tinto, té verde y chocolate. Mientras que

gallotaninos y epigalotaninos están en leguminosas, uvas y té. Los taninos condensados están

desglicosilados y comprenden dímeros, oligómeros y polímeros de catequina (Hollman, 2000).

En frijol se ha descrito la presencia de flavonoides en semillas de color amarillo, café y

negro, los taninos están ampliamente distribuidos en frijol, además de kaemferol y quercetina

(Hempel y Böhm, 1996; Romani et al., 2004). El efecto biológico de los flavonoides depende

del tipo, la composición de los sustituyentes de sus moléculas y de la composición de sus

mezclas, numerosos estudios epidemiológicos sugieren un mayor efecto cuando éstos se

consumen a partir del fruto o vegetal completo, ya que se potencializa el efecto de sus

diferentes compuestos (Rui Hai, L., 2004). Dentro de los posibles efectos que brindan al

organismo están la modulación de las enzimas de detoxificación, relacionadas con la

proliferación celular (Marchand, 2002) y sus reconocidas actividades antioxidantes (Pietta,

2000).


49

4.1.4. Antocianinas

Las antocianinas son pigmentos de tejidos epidermales que imparten el color rojo, azul, y

morado a las plantas y a los alimentos. De acuerdo al pH pueden estar en forma no colorida o

colorida y se encuentran en forma de mono y diglucósidos principalmente. Se encuentran más

abundantemente en frutas, hojas y raíces de algunos vegetales coloridos y en algunos cereales

como el trigo y maíz, y en vino tinto. Estos compuestos han atraído enormemente el interés

debido a que han mostrado efectos antinflamatorios, vasotónicos y propiedades antioxidantes

(Tsuda et al., 1994; Clifford, 2000). En la industria alimentaria son una alternativa atractiva

para el remplazo de colorantes sintéticos debido a su alta solubilidad en agua (Macz-Pop et al.,

2006).

La presencia de antocianinas en frijol sólo ha sido descrita para frijol negro y rojo

(Takeoka et al., 1997; Beninger et al., 2003; Choung, 2003; Romani et al., 2004). Inicialmente

sólo se habían identificado malvidina 3-glucósido, petunidina 3-glucósido y delfinidina 3,5-

diglucósido, extraídas de frijol negro. Sin embargo con el desarrollo de técnicas y equipos más

eficientes se ha logrado identificar en frijol negro cultivado todos los grupos principales de

monoglucósidos de antocianinas: delfinidina, petunidina, cianidina, malvidina, pelargonidin, y

peonidina (Takeoka et al., 1997; Romani et al., 2004; Salinas-Moreno et al., 2005).

Las antocianinas proporcionan enormes beneficios a la salud cuando se consumen de 180

a 215 mg diar ios, siendo las principales fuentes las frutas y vegetales rojos y morados

(arándanos, zarzamoras, betabel, etc.) y vino tinto. Sin embargo, para la mayor parte de la

población Mexicana estas fuentes no son tan disponibles, por lo quel se sugiere que 100 g de

frijol negro puede aportar altas cantidades (340 mg) de antocianinas en la dieta (Clifford,

2000).


50

4.2. Fibra dietaria

La fibra dietaria es una mezcla compleja de numerosos polisacáridos, entre ellos celulosa,

himicelulosa, ß-glucanos, pectinas y lignina, que comparten una característica fundamental,

son resistentes a la hidrólisis por acción de las enzimas digestivas humanas y se consideran no

absorbibles por el tracto gastrointestinal; sin embargo, mucha de la fibra dietaria es susceptible

a la fermentación microbiana en el intestino delgado (Selvendran Trowell et al., 1976).

También se consideran como parte de la fibra dietaria las gomas, mucílagos, polisacáridos de

algas y polisacáridos sintéticos, así como el almidón resistente que pasa al colon sin haber sido

hidrolizado (Asp, 1990). La fibra dietaria se ha clasificado en soluble e insoluble de acuerdo a

la propiedad de solubilizarse. La fibra soluble es altamente fermentable y está asociada al

metabolismo de carbohidratos y lípidos; mientras que la insoluble contribuye a la formación

del bolo fecal y a la reducción del tiempo de tránsito intestinal (Madar y Odes, 1990a). Hasta la

década de los 1970 se creía que la fibra dietaria tenía un valor nutricional inerte y su uso era

sólo de tipo laxante. Sin embargo en la actualidad se sabe que muchas fibras son fermentadas

en el intestino delgado, producen hidrógeno, metano, dióxido de carbono y ácidos grasos de

cadena corta (SCFAs, por sus siglas en inglés), que son rápidamente absorbidos en el intestino

y contribuyen al suministro de energía (Cummings, 1991). Se ha sugerido que el aporte

calórico promedio es de hasta 3 Kcal/g de fibra (Livesey, 1990). Los SCFAs estimulan la

proliferación celular en el intestino delgado produciendo hipertrofia intestinal, sin embargo,

pueden tener un efecto quimiopreventivo en el colon. El butirato ha mostrado normalizar el

crecimiento de líneas celulares transformadas, estimular el crecimiento de células normales con

inhibición del crecimiento de líneas celulares cancerosas (Gallaher, 2000)

La fibra dietaria ayuda a reducir la obesidad y numerosos estudios epidemiológicos han

examinado la asociación inversa entre el consumo de fibra e incidencia de enfermedades


51

crónicas, principalmente cáncer de colon. Algunos trabajos han asociado la fibra dietaria a

múltiples efectos benéficos en el organismo, entre ellos el buen funcionamiento del tracto

intestinal por la reducción de los tiempos de tránsito intestinal y debido a que funciona como

agente laxante alivia el estreñimiento (Gallaher, 2000). Por otro lado, la relación entre el

consumo de fibra y la reducción del cáncer de colon es apoyada por algunos autores (Trock et

al., 1990), mientras que para otros no la hay (Potter y McMichael, 1986). Se han propuesto

varios mecanismos por los cuales la fibra podría prevenir el desarrollo de cáncer de colon. 1)

Debido a que la fibra incrementa el volumen fecal y diluye el contenido de materia, reduce las

interacciones entre la mucosa intestinal y los agentes carcinogénicos y cancerígenos o agentes

promotores de tumores (Gazzaniga y Luptol, 1987), además absorbe agentes mutagénicos

atrapándolos hasta excretarlos evitando el contacto con las células del colon (Roberton et al.,

1991). La ingesta de fibra no fermentable previene la formación de compuestos carcinogénicos

que surgen como parte del metabolismo de las bacterias del colon cuando metablolizan fibra

fermentable e inducen la producción de sales biliares que actúan de la misma forma. El cambio

de pH en el colon a un nivel ácido también puede promover la formación de cáncer, debido a

que puede modificarse la actividad enzimática y la naturaleza química de los productos del

metabolismo de las bacterias, de algunos carcinógenos y de sales biliares (Lupton et al., 1988).

La fibra presenta un efecto importante mejorando el control glicémico por la taza de reducción

de absorción de la glucosa, este efecto puede deberse principalmente al retraso del vaciado

gástrico y retaso en la absorción de la glucosa debido a la viscosidad dentro del intestino

delgado. También contribuyen la movilidad intestinal alterada y una taza reducida de digestión

del almidón (Jenkins et al., 1980). Por otro lado, desde 1960 se sabe que la fibra disminuye los

niveles de colesterol en sangre y el riesgo de enfermedades cardiovasculares. Este fenómeno

está asociado al incremento de la absorción del colesterol, la fermentación y al incremento en


52

la excreción de ácidos biliares (Raymond et al., 1977; Bazzano et al., 2005). Existe poca

evidencia de que el propionato (SCFAs) disminuye la síntesis de colesterol en células de

hepatocitos in vitro. Por otro lado, se ha postulado que las sales biliares (compuestos

esteroidales) pueden ser las responsables del efecto de reducción de colesterol ya que son

sintetizadas a partir de éste. Participan en la absorción de lípidos y se excretan hacia el

intestino delgado en respuesta al alimento ingerido y son activamente reabsorbidas en el

intestino grueso; sin embargo, pequeñas cantidades se pierden en las heces fecales. Se cree que

la fibra incrementa esta pérdida, por lo que al ser sintetizadas nuevamente a partir del

colesterol, este baja su nivel en sangre; sin embargo, muchos reportes manifiestan que aunque

la fibra incrementa la excreción de sales biliares, no explica completamente la reducción del

colesterol (Gallaher, 2000).

4.3. Oligosacáridos

Los oligosacáridos son carbohidratos de bajo grado de polimerización y no se pueden

hidrolizar por las enzimas gástricas del humano ya que no posee la enzima a-galactosidasa por

lo que pasan al intestino grueso donde son hidrolizados por bifidobacterias de la flora normal

bacteriana, produciendo CO2, H2 y CH3 (estos últimos responsables de la flatulencia) y

diferentes ácidos carboxílicos de cadena corta (acetato, propionato, butirato y lactato) que

juegan un papel importante en la regulación del metabolismo y la diferenciación de la división

celular y posiblemente como anticancerígenos. Además de la reducción del colesterol sérico y

presión arterial (Roberfroid et al., 2000), se ha propuesto que los oligosacáridos pueden tener

un beneficio adicional en la absorción de minerales ya que estos al ser enlazados por los

oligosacáridos no son absorbidos en el intestino delgado, sino que son transportados hasta el


53

intestino grueso y por medio de la hidrólisis con enzimas bacterianas, el mineral es liberado en

condiciones más favorables para su absorción (Slavin, 1999; Roberfroid et al., 2000).

Los oligosacáridos de importancia en frijol son rafinosa, estaquiosa y verbascosa, se les

considera factores que producen flatulencia y por lo tanto están involucrados en la disminución

de la aceptación del consumo de frijol. El contenido de rafinosa en frijol está en el rango de 4.4

a 11.4 mg/g; estaquiosa de 50.9 a 63.8 mg/g y verbascosa (2.2 a 5.1 mg/g), estaquiosa es el

principal oligosacárido en frijol .

C. BIODIVERSIDAD 1. Biodiversidad

La diversidad biológica se refiere a la variabilidad existente entre los organismos vivos en

función de los genes dentro de una misma especie, a la variación entre especies diferentes que

integran los diversos ecosistemas, constituyendo los tres niveles fundamentales de

organización biológica (Moreno, 2001). La variación biológica es sumamente importante ya

que determina la forma en que una población interactúa con su ambiente y con otras especies,

cómo evoluciona y persiste a través del tiempo (Tilman, 2006). La diversidad genética surge a

nivel molecular y consiste en los cambios que ocurren en los ácidos nucleicos que pueden

repercutir en el fenotipo y puede darse a nivel de organismos independientes y de poblaciones.

La estructura genética de una población Mendeliana puede describirse por medio de las

frecuencias alélicas de cada locus, así como de las frecuencias de los diferentes genotipos en

una población. Las diferencias en las frecuencias alélicas miden la cantidad de variación en

una población y las frecuencias genotípicas muestran como la variación genética de una

población está distribuida entre sus miembros. Sin embargo, existen fuerzas evolutivas que


54

pueden cambiar la estructura genética de una población. El flujo génico implica la

introducción de alelos nuevos en la población y generalmente aumenta la diversidad genética.

Los cambios en las frecuencias génicas se producirán ya sea por la presencia de mayor número

de copias de un alelo ya presente en la población o por introducción de nuevos alelos. La

deriva génica se refiere a las fluctuaciones en las frecuencias alélicas que ocurren por

casualidad (en particular en las poblaciones pequeñas) como resultado del muestreo al azar

entre los gametos. La deriva disminuye la diversidad dentro de una población porque tiende a

causar la pérdida de alelos poco usuales, reduciendo el número total de alelos dando lugar a la

formación de los llamados cuellos de botella. El apareamiento dirigido puede alterar también

la frecuencia alélica, pudiendo sobre expresar los homocigotos dejando a los heterocigotos

poco representados en la población y por tanto una disminución de la variabilidad genética.

Finalmente, la selección natural es el mecanismo por el cual los individuos o las poblaciones

con los alelos más exitosos logran adaptarse a las nuevas condiciones ambientales, trayendo

como resultado un cambio en la frecuencia alélica. La selección natural puede ser

estabilizante, si se conserva el promedio de las características de una población; direccional

cuando unos individuos contribuyen más en la descendencia y las características de la nueva

generación se mantienen a un extremo; o disruptiva cuando dos grupos de individuos a ambos

extremos de la población contribuyen más con la descendencia y se producen dos picos en la

distribución de los alelos en la población (Purves et al., 2004). Además de los mecanismos

evolutivos antes mencionados que varían la frecuencia alélica y que en algunos casos

provocan la pérdida de la diversidad, también existen otros mecanismos que contribuyen con

el aumento de la diversidad. Las mutaciones son las principales responsables de la variación

genética ya que de manera aleatoria pueden originar un cambio en el ADN. Son ventajosas

cuando restauran alelos que fueron removidos en las poblaciones por algún agente evolutivo y


55

neutrales cuando no afectan la región de un locus y por tanto la capacidad del individuo o su

adaptabilidad. Por otro lado, la recombinación sexual genera una interminable combinación de

alelos y por tanto una gran variedad de nuevos genotipos que incrementan el potencial

evolutivo en las poblaciones. La obtención de nuevos genotipos incrementa la posibilidad de

que éstos puedan ser más exitosos, aún en los ambientes más impredecibles (Purves et al.,

2004).

Para tratar de estimar la diversidad biológica se deben de considerar tres diferentes tipos

de diversidad: a, ß, y ?. La diversidad a se refiere a la riqueza de las especies, es decir, al

número total y homogeneidad de especies distintas localizadas en un área geográfica

determinada. El cambio gradual que presentan las especies entre las diferentes comunidades a

través de un gradiente de hábitats se denomina diversidad ß y los factores biogeográficos,

topográficos y climáticos que influyen en la variación de los hábitats y que repercuten en la

diversidad alfa y beta consituyen la diversidad ? (Moreno, 2000; Neyra González y Durand

Smith, 1998).

Se ha estimado que el número de especies en el mundo oscila entre dos y cien millones y

sólo 1.4 millones han sido descritas. Por otro lado, entendiendo como población una especie

contenida en una entidad geográfica, que puede ser distinguida ecológica y genéticamente de

otras. Hughes et al., (1997) estimaron que el número de poblaciones del planeta puede ser de

1.1 hasta 6.6x109. Debemos tomar en cuenta que las estimaciones de la diversidad son

aparentemente muy grandes; sin embargo, está expuesta a muchos factores que pueden ponerla

en peligro. La mayor riqueza genética se localiza en los trópicos, donde coexisten las mejores

condiciones climáticas para suministro de energía, alimento, establecimiento, estabilidad y

heterogeneidad del hábitat, interacciones interespecíficas, equilibrio entre el tamaño de


56

población y su espacio geográfico, etc., dando como resultando altas tasas de especiación y

bajas probabilidades de extinción (Purvis y Hector, 2000).

2. Importancia y usos de la biodiversidad

Los recursos fitogenéticos para la alimentación y la agricultura constituyen la base

biológica de la seguridad alimentaria mundial y sustentan directa o indirectamente la vida de

toda la población mundial ya que proporcionan alimentos, medicamentos, forrajes para los

animales domésticos, fibras, vestido, vivienda, energía y un gran número de otros productos y

servicios que son el sustento de la vida. Son la materia prima utilizada para la producción de

nuevos cultivares y especies. Constituyen la reserva de adaptabilidad genética que sirve de

protección contra cambios ambientales y económicos que pueden ser nocivos. La diversidad

genética de los cultivos comprende las variedades tradicionales, los cultivares modernos y las

especies silvestres emparentadas con los cultivos modernos (www.ipgri.org).

3. Pérdida y mantenimiento de la biodiversidad

Uno de los principales problemas que atrajo la atención de la sociedad a finales del siglo

XX fue la pérdida de los limitados recursos biológicos y genéticos como consecuencia de las

actividades humanas que contribuyen directamente con la “erosión genética”, proceso continuo

de pérdida de la biodiversidad. Dentro de las principales causas de reducción de la

biodiversidad debido a la actividad humana tenemos: crecimiento desmedido de la población

que trae como consecuencia destrucción de reservas naturales para su utilización como

vivienda, extensión de áreas de cultivo a fin de abastecer los requerimientos de alimento; así


57

mismo, cambios climáticos resultado de urbanización, industrialización y contaminación. Todo

esto ha provocando la destrucción de hábitats y la reducción de los centros de origen y

diversificación de los cultivos. Así mismo, la sustitución de cultivos tradicionales por

cultivares mejorados, y por tanto, la distribución de pocos genotipos da lugar a los llamados

“cuellos de botella”, donde la sub utilización de materiales estrechamente relacionados con una

base genética reducida provoca la disminución de la diversidad genética (Tanksley y

McCouch, 1997). Por otro lado, no se ha dado la debida importancia al resguardo y utilización

de las fuentes genéticas, y se sabe que la riqueza genética de los primeros ancestros ha sido

descuidada y se ha perdido. Por muchos años, no se contemplaron en el mejoramiento; sin

embargo, en la actualidad se sabe que cuando se transfieren genes de organismos primitivos

hacia cultivados resurge un cultivo con mejores características, como ha sido demostrado en

trigo, soya, avena, papa, tomate y cebada (Harlan, 1987). A lo largo de la historia, el ser

humano ha utilizado miles de especies vegetales para su alimentación; sin embargo, en la

actualidad sólo 150 especies de plantas se cultivan y sólo 12 proporcionan alrededor del 75%

de los alimentos consumidos. Arroz, maíz, trigo y papa producen más de la mitad de nuestros

alimentos, por lo que muchos cultivos locales tradicionalmente importantes para alimentar a

los sectores más pobres de la sociedad han sido descuidados o abandonados, incrementado así

la vulnerabilidad de la agricultura y empobreciendo la alimentación humana (www.ipgri.org).

Aunque la mayor parte de la diversidad biológica se encuentra en las zonas tropicales y

subtropicales cuyos países son los más ricos en genes, paradójicamente son muchas veces los

más pobres en términos económicos. A pesar de la importancia vital que tienen para la

supervivencia humana, los recursos genéticos se están perdiendo a una velocidad alarmante

debido a la falta de incentivos para desarrollarlos y conservarlos. El Instituto internacional de

fuentes genéticas de plantas (IPGRI) ha planteado diferentes estrategias para conservar la


58

biodiversidad, una de ellas se basa en el compromiso internacional de reconocer la enorme

contribución de los agricultores, las comunidades locales e indígenas, y exhorta a los gobiernos

a salvaguardar y promover los derechos de los agricultores. Estos incluyen la protección de sus

conocimientos tradicionales, el derecho a la participación equitativa en la distribución de

beneficios por el uso de los recursos, así como el derecho a participar en la toma de decisiones

relativas a recursos filogenéticos y a la conservación in situ y ex situ. De forma particular, los

recursos genéticos o semillas de los cultivos de interés en la alimentación del hombre,

representan una fuente importante de variabilidad que garantiza la seguridad alimentaria. Estos

materiales desde hace un siglo han sido colectados y preservados en bancos de germoplasma.

El principal objetivo de los bancos de germoplasma ha sido recolectar, mantener, evaluar y

utilizar la diversidad genética de las semillas como fuente genética para el mejoramiento de los

cultivos, sin embargo, ha sido una tarea difícil (Tanksley y McCouch, 1997). Uno de los

organismos internacionales que supervisan los esfuerzos que en el mundo se están realizando

para recolectar y conservar la diversidad genética es el Instituto Internacional de Recursos

Genéticos Vegetales, y hasta 1997 se reportaron más de 700 bancos de germoplasma que

contienen más de 2.5 millones de accesiones de importancia económica, entre ellas frijol,

arroz, maíz, algodón, soya, papa, trigo y jitomate (Tanksley y McCouch, 1997). Para que un

banco de germoplasma se mantenga funcional se requiere de ciertas estrategias de

conservación in situ y ex situ. Las estrategias in situ mantienen la biodiversidad en su entorno

natural y en estado silvestre. En el caso de los cultivos de interés nutricional, se considera una

estrategia de conservación in situ el hecho de que muchos campesinos cultivan desde hace

muchas generaciones materiales criollos, manteniendo una parte de la diversidad genética

contenida en éste tipo de materiales. Para el caso de los materiales silvestres resulta

complicado el mantenimiento in situ, debido a su amplia distribución y a que generalmente se


59

localizan en zonas poco frecuentadas por el hombre, de tal manera que la conservación de éstos

materiales se hace de manera ex situ. Las estrategias ex situ se emplean sobre todo en la

recuperación y rehabilitación de especies amenazadas con el fin de introducirlas nuevamente a

sus hábitats naturales. La conservación se realiza fuera de su hábitat natural mediante el uso de

invernaderos, jardines botánicos y bancos de germoplasma (CONABIO, 2002). El Centro

Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) cuenta con un banco de germoplasma de frijol

con más de 38,000 accesiones domesticadas y más de 1,500 accesiones silvestres. En México

se ha estimado que el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias

(INIFAP) cuenta con cerca de 12,000 colectas del género Phaseolus, la mayoría frijol común

cultivado, aunque también posee un poco más de 500 accesiones de frijol silvestre y

enmalezado; sin embargo, tales materiales no han sido caracterizadas y no se puede asegurar

que se haya recopilado toda la diversidad existente en nuestro país. De ahí resurge el interés

para analizar sistemáticamente las colectas existentes y definir si existen materiales duplicados

y encontrar materiales con buenas características para un posteriormente usarlas en programas

de mejoramiento.

4. Biodiversidad en México

La región mesoamericana se extiende desde el Norte de la República Mexicana hasta

parte de Centro América (Guatemala, Belice, El Salvador y Honduras) y se ha caracterizado

por ser una de las zonas con mayor riqueza genética, además constituye el centro de origen y

domesticación de varias especies cultivadas. Por sus características topográficas, climáticas,

historia geológica, geográfica y biológica, nuestro país alberga una gran variedad de

ecosistemas y por tanto una gran variedad de especies (Neyra-González y Durand Smith,

1998). México constituye uno de los 12 países megadiversos (en los que el 70% de la


60

biodiversidad total del planeta se ha concentrado). Además, posee el cuarto lugar en diversidad

de plantas y se ha estimado que contiene alrededor del 10% de la flora del planeta y que de

ellas el 20 a 30% son endémicas (CONABIO, 2006). Con base a las caracteísticas topográficas

y geológicas, que influyen en las características climáticas, del suelo y de la vida silvestre, se

han reconocido 15 provincias fisiográficas: Península de Baja California, Llanura Sonorense,

Sierra Madre Occidental, Sierras y Llanuras del Norte, Sierra Madre Oriental, Grandes

Llanuras de Norteamérica, Llanura Costera del Pacífico, Llanura Costera del Golfo Norte,

Mesa del Centro, Sierra Volcánica Transversal o Eje Neovolcánico, Península de Yucatán,

Sierra Madre del Sur, Llanura Costera del Golfo Sur, Sierra de Chiapas y Oaxaca y Cordillera

Centroame ricana (Figura 1) (INEGI, 2006).

Figura 1. Provincias fisiográficas de México (INEGI, 2006).


61

Además, México es considerado el centro de origen, domesticación y diversificación de

algunos cultivos de interés económico y alimentario, estimaciones sugieren que más de 118

especies de plantas, pertenecientes a 70 géneros y 39 familias han sido domesticadas en nuestro

país, dentro de las más importantes se considera al maíz, amaranto, calabaza, camote, chile,

cacao, jitomate, vainilla y frijol común (Hernández-Xolocotzi, 1993; Neyra González y Durand

Smith, 1998). Sin embargo, la variabilidad genética de las especies cultivadas y sobre todo de

las especies silvestres mexicanas ha sido poco estudiada.

En México y en el mundo, organizaciones educativas e institutos de investigación están

colaborando en la conservación de los recursos genéticos. En nuestro país, principalmente el

Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) y otras

Universidades se encargan de esa importante labor.

5. Marcadores moleculares empleados para medir la diversidad genética

La diversidad genética puede medirse en dos niveles: fenotipo y genotipo. A nivel del

fenotipo se describen los caracteres individuales o rasgos morfológicos que resultan de un

genotipo y de su interacción con el ambiente, mientras que a nivel de genotipo se mide la

constitución genética particular de un organismo. Una diferencia fenotípica o genotípica puede

actuar como marcador genético si identifica en un individuo y puede hacerse un seguimiento a

su herencia a través de varias generaciones (www.ipgri.org).

5.1. Marcadores morfológicos y agronómicos

Los marcadores morfológicos evalúan la variación fenotípica y miden características que

definen forma y apariencia de un conjunto de individuos y las debe determinar un experto en la

especie. Sin embargo este tipo de marcadores está sujeto a cambios debido a factores


62

ambientales y pueden variar en las diferentes etapas de desarrollo del organismo; además su

número es muy limitado (Gepts, 1993).

5.2. Marcadores bioquímicos

El avance y la disponibilidad de nuevas técnicas de laboratorio permitieron superar las

limitaciones de los marcadores morfológicos, desarrollando marcadores bioquímicos basados

en la detección de polimorfismos, es decir, diferencias detectables en un grupo de individuos.

Los marcadores bioquímicos más empleados han sido las proteínas de reserva, se comparan los

patrones enzimáticos obtenidos mediante electroforesis, se pueden detectar diferencias

genotípicas con base a sencillas bases moleculares. Cubren el genoma entre 10 a 50 loci,

dependiendo de la especie; sin embargo, el polimorfismo es bajo; aunque sencillo de realizar y

de bajo costo. Al igual que los marcadores morfológicos, éstos también son limitados por la

influencia del ambiente y los cambios que ocurren a diferentes etapas del desarrollo. Las

principales ventajas de esos marcadores es la presumible neutralidad selectiva que permite

distinguir similaridades debidas a la ancestría común o a la convergencia evolutiva (Gepts,

1993).

5.2.1. Isoenzimas

Las isoenzimas (diferentes formas moleculares de enzimas que presentan especificidad

por el mismo sustrato o la misma actividad catalítica) y aloenzimas (isoenzimas cuya síntesis

es controlada por los alelos codominantes de un gen) son proteínas con actividad catalítica que

permiten conocer la variabilidad genética dependiendo del polimorfismo de sus formas

moleculares y genéticas. Los genes que codifican las isoenzimas poseen dos propiedades que

los hacen interesantes: 1) una porción importante de esos genes es polimórfica (dos o más


63

alelos) y 2) los alelos de los genes codificadores de las enzimas son generalmente

codominantes (Parker et al., 1998).

5.2.2. Faseolina

Las proteínas de semillas empleadas como marcadores exhiben un alto nivel de

polimorfismo y generalmente un alto nivel de estabilidad ambiental, pero las complejas bases

moleculares de sus patrones electroforéticos y de bandeo hacen difícil relacionar cambios

fenotípicos con cambios a nivel molecular, además de su bajo número de loci involucrados

(menos de 10) (Gepts, 1993). La faseolina, principal proteína de reserva del frijol es un

marcador co-dominante que se hereda como una simple unidad Mendeliana, y se ha usado en

análisis evolutivos para determinar centros de domesticación y patrones de distribución del

frijol común.

5.3. Marcadores genéticos basados en el ADN

Un marcador genético es un carácter cuantificable que puede detectar variación en la

secuencia de ADN. Se basan en la evaluación genotípica y presentan altas ventajas en

comparación con los marcadores morfológicos y bioquímicos, son ilimitados y más

informativos ya que abarcan todo el genoma, polimórficos y no son influenciados por el

ambiente o el estadío de desarrollo, confiables y reproducibles; sin embargo, son más costosos

y requieren un equipo complejo. Existen diferentes tipos y sus características son resumidas en

el Cuadro 2. Los marcadores genéticos son altamente versátiles en sus aplicaciones, así por

ejemplo, marcadores que abarquen un gran número de loci, como son AFLP, RFLP o RAPD.

Se pueden usar para medir diversidad genética y diferenciación de la estructura genética de una


64

población, estimar las tazas de flujo génico o migración o para mapeo genético e

identificación. Para la caracterización de sistemas de apareamiento, análisis de paternidad y

parentesco, caracterización de patrones de flujo génico o migración dentro de una población,

control de calidad de variedades, huella de DNA y verificación de cruzas, se requiere un alto

poder discriminativo y los microsatélites son los más convenientes. Finalmente, para aquellas

aplicaciones que requieren información de secuencias para análisis de filogenia y taxonomía

son indispensables las técnicas de PCR y secuenciación.

5.3.1. M icrosatélites (SSR)

Los micro y minisatélites consisten en secuencias cortas (1-10 pb y 2-3 pb,

respectivamente) que se repiten en serie. Son altamente variables y representan muchos loci

dispersados en todo el genoma, que pueden tener varios alelos por locus, de manera que las

hibridaciones con DNA genómico producen una individual y específica huella de DNA. Para

identificar los polimorfismos se construyen cebadores de PCR para la región del ADN que

flanquea el micro o mini satélite debido a que tienden a aconservarse dentro de las especies

(Kochert, 1994).


65

Cuadro 3. Características de los marcadores moleculares.

Marcadores moleculares más utilizados Isoenzimas RFLP SSR RAPD AFLP

No. Loci teóricos 30-50 sin límite 10,000 sin límite sin límite No. Loci prácticos 30-50 100s 10s 1000s 1000s Polimorfismo bajo +/- +/- alto muy alto +/- alto +/- alto Dominancia codominante codominante codominante dominante dominante Alelos nulos raros extra raros ocasional presencia/ausencia presencia/ausencia Locus específico si si si no no Transferibilidad de loci entre familias

entre géneros relacionados

dentro de subgénero dentro de especie dentro de especie

Muestra requerida mg tejido 2-10 mg 25-50 ng 5-10 ng 25 ng Confiabilidad/ Reproducibilidad muy alta muy alta alta baja a media media a alta

Facilidad de ensayo fácil difícil fácil a +/- fácil +/-

Automatización difícil difícil difícil + + Multiplexización (loci/ensayo) rebanadas de gel 1-3 1-9 5-20 20-100

Equipo barato caro muy caro +/- caro Desarrollo barato caro muy caro +/- +/- Ensayo barato caro +/- caro +/- +/-

a Adaptado de Tecnologías de marcadores moleculares para estudios de diversidad genética de

plantas. IPGRI y Universidad de Cornell (2003)

5.3.2. Polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción (RFLP)

Esta fue una de las primeras técnicas empleadas para detectar variaciones en la secuencia

del ADN y se basa en la comparación de patrones de bandeo generados a partir del ADN de

diferentes individuos que han sido sometidas a digestión con enzimas de restricción. Los

patrones de variación observados se deben a las diversas mutaciones que afectan la secuencia

del ADN produciendo fragmentos de longitud variable que son separados mediante

electroforesis que hibridan mediante Southern blot con una sonda específica diferenciando sólo


66

algunos fragmentos de restricción. Dependiendo de la especie analizada es el nivel de

polimorfismo obtenido y estos marcadores cubren ampliamente el genoma a estudiar.

5.3.3. Polimorfismo de ADN amplificación al azar (RAPD)

Esta técnica está basada en el PCR con iniciadores de secuencia arbitraria (generalmente

de 10 pb) que amplifica fragmentos de ADN al azar, es decir, sin que se busque un fragmento

específico. Los fragmentos se separan y detectan mediante electroforesis. La presencia de cada

producto de amplificación identifica la secuencia homóloga de nucleótidos completa o parcial

entre el ADN genómico y los oligonucleótidos del iniciador, de tal manera que cada primer

amplificará directamente varios loci en el genoma, haciendo una eficiente selección del

polimorfismo de secuencias de nucleótidos entre individuos (Williams et al., 1990). Este

polimorfismo, representado como presencia o ausencia de productos amplificables, es

resultado de la variación alélica entre dos individuos (Parker et al., 1998).

5.3.4. Polimorfismo de la longitud de fragmentos amplificados (AFLP)

Esta técnica es una combinación de RFLP y PCR, está basada en la amplificación

selectiva de fragmentos obtenidos a partir de la restricción del DNA genómico. Se emplea para

caracterizar ADN de cualquier origen y complejidad. Consta de cua tro etapas: 1) El DNA

genómico se corta con dos enzimas de restricción (EcoRl y Msel), formando una gran cantidad

de fragmentos de diferente peso molecular. 2) A los fragmentos generados se les ligan en los

extremos adaptadores (oligonucleótidos de DNA de doble cadena) con una secuencia base y el

extremo cohesivo a la secuencia de corte de la enzima de restricción, generando un templado

que servirá como sitio de unión a los iniciadores en la amplificación posterior. 3) La


67

preamplificación se realiza adicionando una base selectiva en el extremo 3´ que permita

amplificar una gran cantidad de fragmentos selectivos, los cuales son diluidos y utilizados

como fuente ilimitada de templados. 4) En la segunda etapa de amplificación, los iniciadores

tienen tres bases selectivas por lo que se reduce el patrón de bandas, lo que facilita la

interpretación de la información en el gel. 5) Finalmente se separan los fragmentos

amplificados mediante electroforesis en un gel de poliacrilamida (Vos et al., 1995). Los AFLP

se pueden ser usar para DNA de cualquier origen y complejidad, sin requerir un conocimiento

previo de la secuencia de su genoma.

Esta técnica provee un gran número de polimorfismos. En general hay una correlación

lineal entre el número de fragmentos amplificados y el tamaño del genoma; sin embargo, en

genomas complejos como el de plantas superiores se pierde esta correlación. Además, permite

diferenciar individuos en una población, hacer análisis de paternidad, de flujo genético, e

identificación de cultivares, y construir mapas genéticos de alta densidad, ya que el

polimorfismo detectado es hasta cuatro veces mayor que en RAPDs, RFLPs y SSRs.

D. DIVERSIDAD GENETICA DEL FRIJOL COMUN

La primera información sobre la organización genética del frijol común fue posible

gracias a las observaciones morfológicas y fenotípicas que diferenciaban a las semillas. Estas

características distintivas fueron usadas como los primeros marcadores para medir la

diversidad y tratar de encontrar relaciones y estructura genética. El tamaño de la semilla fue el

primer marcador utilizado en la clasificación, las semillas pequeñas pertenecían al grupo de

frijol de Mesoamérica y las semillas grandes al frijol Andino. La incompatibilidad F1 entre


68

frijol de los distintos acervos (DI-1 y DI-2, respectivamente) también refleja la existencia de

dos acervos genéticos (Shii et al., 1980).

Otras de las características morfológicas que se utilizaron como criterio de análisis fueron

la pigmentación, hábito de crecimiento, forma de las hojas, vainas, y características fenológicas

(las cuales se refieren al estudio de los fenómenos biológicos acomodados a cierto periodo,

como la brotación, la florescencia, la maduración de los frutos, etc.), y entre las agronómicas se

analizó la reacción contra enfermedades y susceptibilidad a insectos (Singh, 1991a). Las

variables más efectivas para la clasificación fueron la longitud al quinto internodo, la longitud

del nodo a la primera flor, el largo y ancho de la hoja, tamaño, peso y rendimiento de la semilla

(Singh et al., 1991a). Todas las características permitieron la identificación de los dos acervos

genéticos: Mesoamericano y Andino. Sin embargo, algunas accesiones de México y de

Colombia-Ecuador no se pudieron clasificar por las características morfológicas, ni por el

patrón de faseolina, lo que inicialmente sugirió que eran una cruza entre Mesoamericano y

Andino (Gepts y Bliss, 1986).

Los marcadores bioquímicos permitieron incrementar el conocimiento de la diversidad de

frijol. Estos incluyeron a las isoenzimas y a las proteínas de reserva de la semilla (faseolina).

Al comparar la diversidad de materiales silvestres de los dos acervos genéticos por medio de

aloenzimas (isoenzimas cuya síntesis es controlada por los alelos codominantes de un gen) se

observó una divergencia genética entre los dos grupos de accesiones, definidos como

Mesoamericano (México, Guatemala, Costa Rica , Colombia y el Sur de Perú) y Andino

(Argentina, Bolivia y el Sur de Perú), donde la variabilidad del acervo Mesoamericano fue

mayor que en el Andino (Koenig y Gepts, 1989). También se encontró una accesión del Norte

de Perú con grandes diferencias genéticas. Esto sugirió que el Norte de Perú podría ser la zona


69

de transición entre los dos grupos divergentes. Posteriormente, se investigó según el origen

geográfico si el frijol cultivado presenta un patrón de diversidad de aloenzimas similar a sus

ancestros silvestres y la identificación de posibles subgrupos dentro de los dos acervos

genéticos. Además de confirmar los dos acervos genéticos se encontraron indicios de flujo

genético de materiales silvestres a cultivados, así como cinco subgrupos para el acervo

Mesoamericano y cuatro para el Andino (Singh et al., 1991b). Por otro lado, se determinó que

la reducción en la diversidad observada bajo el proceso de domesticación no es tan

pronunciada para aloenzimas como para la faseolina (Gepts y Bliss, 1986), posiblemente esto

se deba a que las características que distinguen al silvestre del cultivado son codificadas por

pocos genes, por lo que se considera que estas diferencias fenotípicas pueden tener un simple

control genético y pueden ocurrir sin una importante divergencia al nivel molecular; además,

hay un bajo número de alelos por aloenzima (0 a 4) en comparación con faseolina (15 a 20)

(Singh et al., 1991b).

La faseolina (principal proteína de reserva del frijol) se ha usado en análisis evolutivos

para determinar centros de domesticación y patrones de distribución del frijol común. Al

estudiar el patrón de faseolina en materiales silvestres y cultivados de Mesoamérica se

identificaron dos tipos: S y M, mientras que para materiales silvestres Andinos sólo el tipo T, y

para los cultivados: T, C, H, J o I (Gepts y Bliss, 1986). Por otro lado, Colombia mostró ser un

lugar de cruzamiento entre germoplasma Mesoamericano y Andino ya que al noreste se

identificaron faseolinas del tipo S, T y C, así como una alta proporción de accesiones

heterogéneas con faseolinas del tipo T y S; además nuevos tipos: B y CH entre silvestres y

cultivados, sugiriendo que Colombia puede ser un centro menor de domesticación del frijol

común (Gepts y Bliss, 1986). La presencia de faseolina I en frijol silvestre del norte de Perú y


70

Ecuador (cuya secuencia genética se sugiere ancestral) fue encontrada en la misma zona donde

las aloenzimas de estos mismos materiales presentaron patrones totalmente diferentes, así

como intermedios entre Mesoamérica y Los Andes, sugiriendo ser una zona de transición

(Koenig y Gepts, 1989; Debouck, 1993). Esta correspondencia en la distribución geográfica de

los tipos de faseolina entre las formas silvestres y cultivadas teóricamente puede atribuirse a

tres causas: (1) domesticación múltiple, (2) ocasionales polinizaciones entre formas cultivadas

y silvestres y (3) escapes a través del cultivo (Gepts, 1988).

Debido a la distribución de la faseolina S que decrementa en forma gradual a partir de

Colombia y Los Andes y en forma inversa, cultivares de Mesoamerica presentan la faseolina

del tipo T y se sugiere que la diseminación del frijol domesticado ocurrió principalmente desde

México hacia Centroamérica, el Caribe y a las tierras bajas de Sudamérica, como son el norte

de Colombia, Venezuela y Brasil y en menor grado hacia, Europa, África y el Noreste de USA

(Gepts, 1988).

Con el desarrollo de nuevas tecnologías moleculares se pudieron realizar estudios a nivel

de DNA. Mediante RFLP se evaluaron accesiones silvestres y cultivadas de Mesoamérica y

Los Andes comparando DNA mitocondrial y se encontró más variabilidad en el frijol silvestre

que en el cultivado, lo que sugirió que el polimorfismo apareció antes de la domesticación.

También se reportó mayor variabilidad en Mesoamérica y Colombia que los Andes (Khairallah

et al., 1992). En un trabajo posterior se soportó la hipótesis de múltiple domesticación del frijol

en Mesoamérica y Los Andes (Becerra Velásquez y Gepts, 1994).

Beebe et al., (2000) mediante RAPD analizaron la estructura interna del frijol criollo

dentro de las razas del acervo Mesoamericano y encontraron gran complejidad entre las razas,


71

reportaron la presencia de sub-razas que no habían sido descritas anteriormente, por lo que

cambió la estructura establecida hasta entonces para las razas de frijol común.

Dentro de los estudios realizados con AFLPs en frijol se ha logrado conocer la estructura

genética de poblaciones silvestres (Tohme et al., 1996), las relaciones genéticas entre

accesiones silvestres de P. lunatus, así como la filogenia con otras especies relacionadas

provenientes de Sudamérica y la identificación de reservas genéticas para conservación, y se

confirmó la separación del frijol silvestre en dos acervos. Las accesiones se pudieron agrupar

de acuerdo a cuatro orígenes geográficos: Ecuador y norte de Perú, Bolivia y el noroeste de

Argentina.

También se han analizado las relaciones genéticas entre materiales silvestres de los

estados de Chihuahua, Durango y Guanajuato en México, sugiriendo que los materiales

silvestres de estas regiones guardan una correspondencia genética geográfica con los criollos

pertenecientes a cada raza. Chihuahua y Durango fueron genéticamente muy cercanas,

mientras que las accesiones silvestres de Guanajuato no mostraron ninguna relación con los

anteriores (Guzmán Maldonado, 2001).

1. Diversidad genética del frijol silvestre

Han sido pocos los estudios enfocados a analizar la diversidad del frijol silvestre y tratar

de elucidar la estructura genética, es decir, si éstos ya habían divergido en subgrupos antes de

la domesticación lo que ha reflejando la posterior presencia de sub-razas en frijol criollo o si

existen más subgrupos de frijol silvestre, así como si guardan una relación geográfica y

genética.


72

Becerra y Gepts (1994) utilizaron materiales criollos y silvestres de los dos acervos

genéticos y encontraron una clara separación de las dos regiones, así como la definición de

cada una de las razas para cada acervo; sin embargo, las agrupaciones filogenéticas entre las

diferentes razas de frijol criollo y sus formas silvestres presentaron diferencias en los patrones

RFLPs.

Tohme et al., (1996) analizaron la estructura genética de una amplia colección de

materiales silvestres e identificaron grupos bien definidos. Colombia y Ecuador formaron un

grupo alejado del Mesoamericano y el Andino, además las poblaciones Colombianas reflejan

introgresión aleatoria de frijoles silvestres locales con otros grupos, observándose el

intercambio de genes como resultado del cruzamiento abierto en esta zona. Mesoamérica y Los

Andes presentaron mayor cercanía, inclusive materiales de México fueron agrupados dentro

del Andino (Argentina, Perú y Bolivia) y la estructura del grupo de Mesoamérica (México y

Guatemala) presentó cinco subgrupos que no estuvieron asociados con un origen específico. La

cercanía entre el acervo Andino y los materiales de México puede explicarse si se considera

que hubo desplazamiento de materiales silvestres hacia ambos acervos genéticos, con una

subsecuente divergencia genética gradual o bien que pudo haber flujo genético del frijol

cultivado andino o mesoamericano hacia el material nativo (andino o mesoamericano),

considerando que el frijol cultivado de ambos acervos se siembra en su contraparte geográfica.

El acervo correspondiente al sur de los Andes formó grupos que mostraron claras relaciones

con otras características y orígenes específicos. Finalmente, las accesiones del norte de Perú

fueron las más distintas, sugiriendo que una línea evolutiva derivó a partir de un material

ancestral en Ecuador y el Norte de Perú, produciendo dos ramas evolutivas y dando como

resultado el frijol silvestre Mesoamericano y el frijol Andino.


73

Guzmán-Maldonado et al., (2000) utilizaron dos poblaciones de frijol silvestre de cada

uno de los estados de Chihuahua, Durango y Guanajuato mostraron que la relación filogenética

entre los materiales de Chihuahua y Durango fue más cercana con respecto a los de Guanajuato

y se indicó una divergencia en base al origen geográfico, así mismo se sugiere que puede haber

una asociación genético-geográfica con los materiales criollos que pertenecen a una raza.

Estudios recientes han establecido la estructura genética a nivel de complejos silvestres-

enmalezados-cultivados, que se encuentran en forma natural en zonas aledañas a cultivos de

frijol, observando el flujo de genes en ambas direcciones, lo que por un lado provoca el

incremento de la diversidad hacia las formas cultivadas, pero que a su vez, se observa un riesgo

en la disminución de la diversidad genética en frijol silvestre.

Papa y Gepts (2003) determinaron la existencia de flujo génico asimétrico, de hasta tres o

cuatro veces más del cultivado hacia el silvestre, dando origen a las poblaciones enmalezadas,

generadas por hibridación entre silvestres y cultivados que son genéticamente intermedias entre

ambos grupos, desplazando la en las poblaciones silvestres la diversidad genética debio al flujo

genético desde las poblaciones domesticadas. Por otro lado, estudiando complejos de frijol

silvestre-enmalezado-cultivado de Mesoamérica se determinó que la diversidad genética de los

tres tipos de frijol era muy similar y que las accesiones enmalezadas eran genéticamente más

cercanas a los cultivados, sugiriendo la introgresión de alelos silvestres a materiales cultivados,

donde el agricultor juega un papel fundamental en la magnitud del flujo génico entre estas

pobalaciones, manejando las distancias entre la zona de cultivo y las plantas silvestres

(Zizumbo et al., 2005).


74

2. Diversidad genética del frijol criollo

2.1. Razas del frijol criollo

La inmensa variedad de colores, formas y características fisiológicas y agronómicas de

los materiales cultivados de frijol (criollo y mejorado) dio lugar a su clasificación.

Inicialmente, los diferentes materiales de frijol criollo se caracterizaron en base a sus

características morfológicas, agronómicas, factor reproductivo, adaptación ecológica y

geográfica, lo que permitió caracterizar seis diferentes grupos denominados “razas” tres para el

acervo Mesoamericano: Durango, Jalisco y Mesoamérica y tres para el Andino: Nueva

Granada, Perú y Chile (Singh, 1991c) (Figura 2). Posteriormente fueron comprobadas por

análisis de tipo bioquímico (aloenzimas) y molecular (faseolina y ADN). Provienen del

producto de seis eventos independientes de domesticación y se encuentran distribuidas desde

México hasta el sur de los Andes.

Entre los criterios morfológicos utilizados para identificar razas podemos mencionar el

tamaño, forma y tipo de vellosidad de la hoja, longitud hasta el quinto internodo, número de

nodos en la flor, forma y tamaño de los bracteolos, inflorescencia, origen del pico de la vaina,

días a la maduración, tamaño y forma de la semilla, hábito de crecimiento, tipo de faseolina y

algunas aloenzimas (Singh, 1991b). En éste trabajo se describirán sólo las pertenecientes a la

región de Mesoamerica debido al que el enfoque del proyecto está basado en el germoplasma

de México.


75

Figura 2. Distribución de las razas de frijol criollo de los dos acervos genéticos:

Mesoamericano y Andinoa.

aAdaptado de Singh et al., 1991.

La raza Mesoamericana incluye semillas pequeñas de todos colores y de hábito

determinado e indeterminado, tamaño de hoja y longitud del internodo pequeños, intermedios y

largos. Se caracterizan por una hoja ovalada, cordatada o hastate terminal de hojas trifoliadas y

largas con amplios bracteolos cordatados o lanceolados. Las flores generalmente poseen

franjas en su base exterior, el color de los pétalos puede ser blanco, blanco con franjas rosas o

Mesoamérica

Raza Durango Raza Jalisco Raza Mesoamérica

Raza PeruRaza ChileRaza Nueva Granada

Los Andes

Mesoamérica

Raza Durango Raza Jalisco Raza Mesoamérica

Raza PeruRaza ChileRaza Nueva Granada

Los Andes


76

púrpura y las inflorescencias son multinodadas. Las vainas tienen de 8 a 15cm de longitud,

escasas, fibrosas, y fáciles de trillar, con seis a ocho semillas. Presentan insensibilidad al

fotoperiodo, resistencia al virus del mosaico del frijol común y tolerancia al virus del

manchado angular de la hoja, virus dorado del mosaico, altas temperaturas, estrés a la humedad

y baja fertilidad del suelo. El tipo predominante de faseolina es S, pero también puede haber Sb

y B. Esta raza se distribuye a través de tierras bajas tropicales y altitudes intermedias de

México, América Central, Colombia, Venezuela y Brasil. Además se han identificado otros dos

subgrupos con hábito de crecimiento II y III, respectivamente. Entre las clases comerciales que

esta raza incluye están el frijol negro pequeño, el frijol ro jo y pequeño de Centroamérica y

blanco pequeño ó Navy bean (Singh et al., 1991 a, b).

La raza Durango es predominantemente de hábito de crecimiento indeterminado III, con

hojas pequeñas a medianas cordatadas y ovaladas, de tallo y ramas delgadas, corta longitud del

internodo, las vainas se concentran en los nodos basales, poseen bracteolos pequeños y

ovalados y un p ico puntiagudo. El grano es de tamaño medio, vainas planas con cuatro a cinco

semillas planas rombohédricas de tamaño medio, color similar al “bayo” aunque también

pueden haber amarillas, crema, gris, negra, blanco, rojo o rosa, con o sin manchas o franjas.

Esta raza puede tener una madurez temprana, tolerancia a la sequía, alto índice de cosecha,

tolerancia a algunas enfermedades virales y antracnosis. El tipo predominante de faseolina es

S, aunque también está presente el Sd. Está distribuida en la zona central semiárida y las tierras

altas del norte de México y el suroeste de Estados Unidos. Entre las clases comerciales de esta

raza tenemos frijoles pintos, gran norteño, y pequeñas semillas rojas. Puede incluir 2 a 3

grupos.


77

La raza Jalisco está frecuentemente caracterizada por hábito de crecimiento

indeterminado IV. La altura de estas plantas es de 3 m en su hábitat natural, posee hojas

trifoliares hastate, ovaladas o rombohédricas y algunas veces son relativamente largas. Sus

tallos y ramas son frágiles y tienen un tamaño medio o largo internodo. Las semillas poseen un

tamaño mediano, cordado, ovalado y bracteolos lanceolados, las vainas están distribuidas a lo

largo de toda la longitud de la planta o mayormente en la parte superior, 8 a 15 cm de longitud

y tienen un promedio de cinco semillas de tamaño medio, redondas, ovaladas o ligeramente

elongadas y cilíndricas o de forma arriñonada. Poseen faseolina del tipo S y su hábitat es de

tierras altas y húmedas de México central y Guatemala. En esta raza se encuentra alguna

heterogeneidad y algunos de sus miembros de semillas pequeñas fueron incluidos en la raza

Mesoamérica. Presenta niveles de resistencia a la antracnosis y tolerancia al manchado de la

hoja y baja fertilidad del suelo. Un ejemplo de esta raza es el cultivar garbancillo zarco.

Durante la clasificación inicial de las razas ocurrieron algunas confusiones o excepciones

que no se apegaban a los criterios de clasificación, esto puede entenderse debido a que aunque

el frijol común se considera una especie autopolinizable puede exhibir altos niveles de

cruzamiento abierto (18 – 80%) en genotipos específicos y es afectado por las condiciones

ambientales, dando lugar a la formación de complejos potencialmente enmalezados (Debouck,

1991).

Es importante hacer notar que en Mesoamérica como en Los Andes se han identificado

razas con morfología y adaptación similares, por ejemplo, Durango y Chile tienen hábito de

crecimiento y tamaño de la semilla similares y además están adaptadas a mayores latitudes;

Jalisco y Perú tienen un hábito de crecimiento trepador y están adaptadas a tierras altas

húmedas (Singh, 1991a).


78

2.2. Sub-razas de frijol criollo

Los marcadores morfológicos y bioquímicos han sido importantes instrumentos para la

identificación de los dos principales grupos de P. vulgaris, así como de sus razas, pero su

capacidad de diferenciación no parece ser definitiva en mayores subdivisiones debido en gran

parte a la falta de variabilidad entre los criollos de una raza, es por eso que debemos apoyarnos

en herramientas más poderosas que puedan abordar más a fondo la diversidad genética. Beebe

et al., (2000) encontraron subgrupos en la estructura interna de las razas del frijol criollo del

acervo Mesoamericano mediante la utilización de RAPDs (Figura 3) describieron diferentes

sub-razas, denomina J1 a un grupo principal de la raza Jalisco distribuido a través del eje

neovolcánico y J2 a otro grupo que no puede ser distinguido morfológicamente por su patrón

electroforético de faseolina, ni por su origen geográfico de la raza Jalisco y se encuentran

distribuidos a lo largo del sureste de México y zona vecina a Guatemala. Para la raza Durango,

D1 fue más extenso y sus genotipos están estrechamente relacionados a la descripción

morfológica de la raza Durango, comprendiendo Durango, Zacatecas y Aguascalientes,

principales productores de frijol y en los cuales se han enfocado las investigaciones en

mejoramiento de frijol. El grupo D2 tiene un rango más limitado, principalmente compuesto

por semillas negras que abarcan los estados de Puebla, Veracruz, Hidalgo y Oaxaca.

La raza Mesoamérica está formada por el grupo M1 que comprende el 61% de las

accesiones de México y M2 comprende genotipos de Centroamérica, en donde la mayor ía de

las semillas son pequeñas (Beebe et al., 2000).

Finalmente, dentro de este estudio hubo otros materiales criollos que no entran dentro de

ninguna de las tres razas (Durango, Jalisco y Mesoamérica) y provienen de Guatemala,

Chiapas y Ecuador, se designaron como raza o grupo G que a su vez tiene estructura genética


79

en dos grupos pequeños G1 y G2. También se observó que la estructura genética de las razas

Jalisco y Mesoamérica es más diversa que la de las razas Durango y G es muy similar entre

estos dos últimos grupos; sin embargo, se propone realizar estudios con materiales silvestres

para tratar de discernir mejor la estructura genética perteneciente a este grupo ancestral (Beebe,

et al., 2001).

Figura 3. Identificación de sub-razas: D1, D2 para Durango; J1 y J2 para Jalisco;

G1 y G2 de Mesoamérica en frijol criollo, mediante el uso de RAPDa.

a Adaptado de Beebe et al., 2000

3. Diversidad genética del frijol mejorado

Algunos estudios enfocados en observar como ha evolucionado la diversidad genética del

frijol común silvestre y cultivado (criollo y mejorado) de ambos acervos genéticos

(Mesoamérica y los Andes) han mostrado que ambos linajes presentan una marcada reducción

de la diversidad genética en los dos niveles, criollo-mejorado y silvestre-criollo. El primero

M2

M1

D1

D2

J1

J2G1G2

M2

M1

D1

D2

J1

J2G1G2


80

como resultado de los efectos del alto grado de dispersión de los materiales criollos desde sus

centros de origen, así como de la utilización de cultivares muy relacionados para producir las

nuevas variedades. Mientras que el segundo es el resultado de la selección durante y después

de la domesticación, permitiendo posteriores reducciones en la diversidad debido a la deriva

génica y a la selección hacia nuevas adaptaciones ambientales y a las preferencias del

consumidor (Gepts, 1998) (Figura 4).

Figura. 4. Reducción gradual en la diversidad genética en frijol silvestre, criollo y

mejorado a.

a Adaptado de Gepts, 1998 y Sonnante et al., 1994.

0

0.1

0.2

0.3

silvestre criollo mejorado

Div

ersi

dad

gen

étic

a

Mesoamericano

Andino

0

0.1

0.2

0.3

silvestre criollo mejorado

Div

ersi

dad

gen

étic

a

Mesoamericano

Andino

Mesoamericano

Andino


81

Sonnante et al., (1994) demostraron una marcada reducción de la diversidad genética

entre frijoles silvestres ancestrales y cultivares altamente mejorados utilizando microsatélites,

la reducción fue debido además de la domesticación, selección (reducida base genética

utilizada para desarrollar las variedades mejoradas) y adaptación a nuevos ambientes

cultivados diferentes a su centro de origen. Esto fue demostrado mediante análisis de pedigree

de muchos cultivares de EU que se desarrollaron a partir de cruzas entre genotipos

provenientes de las mismas clases comerciales.

Los RAPD también han brindado información valiosa en el estudio del frijol cultivado,

Haley et al., (1994) evaluaron el grado de diversidad entre y dentro de cultivares comerciales

de los Andes y Mesoamérica y encontraron un nivel de polimorfismo mayor entre ambos

acervos genéticos (83.4%), que fue disminuyendo a nivel de razas. Mesoamérica 61.7 y 60.4%

para Los Andes, y mucho menor entre cultivares comerciales relacionados al frijol blanco

pequeño (navy bean 39.2%) y frijol ejotero (snap bean 53.6%).

Rosales Serna et al., (2005) mostraron las relaciones genéticas dentro y entre las razas de

cultivares (criollos y mejorados) de México con AFLP, contemplando materiales de la raza

Jalisco, Durango y Mesoamérica, además de otros de la raza Nueva Granada. Se encontró que

la diversidad dentro de las razas se había ampliado, mientras que entre razas permaneció igual.

Por otro lado, el grupo de la raza Nueva Granada fue claramente diferente de las demás razas;

sin embargo, el dendrograma obtenido no muestra agrupaciones claras en la clasificación

racial. Esto puede deberse probablemente a la recombinación genética entre los dos acervos

genéticos Andino (Nueva Granada) y Mesoamérica (Jalisco, Durango y Mesoamérica),

considerando pocos y distintos parientes de las tres razas de Mexico y la raza Nueva Granada.

Por otra parte, al no haber separación racial se puede sugerir que ha habido recombinación


82

entre cultivares de las tres razas (para introducir resistencia a estrés biótico y abiótico)

ampliando la base genética de los cultivares. Sin embargo cuando se analizaron como

subgrupos en relación a su raza se observó claramente que se formaban dos grupos, uno que

correspondía a los cultivares criollos y otro para las variedades mejoradas (Rosales Serna et al.,

2005).

Para estudiar la diversidad, estructura, flujo génico y relaciones evolutivas entre

complejos de frijol: silvestre-enmalezado-domesticado, Zizumbo Villarreal et al., (2005)

realizaron un estudio utilizando ISSR y un marcador morfológico, analizando diferentes

complejos dentro del área de domesticación en Mesoamérica. Encontraron que la diversidad

total dentro de las poblaciones silvestres, enma lezadas y domesticadas era muy similar y que

las poblaciones enmalezadas dentro de cada complejo estaban más cercanamente relacionadas

a las poblaciones domesticadas que a las silvestres, sugiriendo que se originaron por

introgresión de alelos desde los silvestres hacia las poblaciones domesticadas o que predominó

el flujo genético desde las poblaciones domesticadas a las silvestres. Además, las poblaciones

silvestres fueron genéticamente más cercanas a las enmalezadas y domesticadas de su

complejo, que a las otras poblaciones silvestres de otros complejos, sugiriendo que hubo

desplazamiento de la diversidad genética de la población silvestre hacia las poblaciones

domesticadas, por flujo génico. Los altos valores de diferenciación observados entre cada

complejo sugieren una alta autogamía o resultado de la deriva génica. Tomando en

consideración los resultados obtenidos, se asume que el principal mecanismo que hace más

evidente la diferenciación entre poblaciones silvestres y domesticadas es la selección nega tiva

del agricultor, así mismo, el agricultor induce la magnitud del flujo génico entre poblaciones

del mismo complejo al disponer sus cultivos cerca de poblaciones silvestres, a la diversidad

dentro de los criollos sembrados y a la cosecha de materiales enmalezados. Finalmente se


83

estimó que las poblaciones domesticadas de los complejos analizados fueron de dos a cuatro

veces más diversas que las variedades comerciales locales y de cuatro a nueve veces más

diversas que las líneas mejoradas, concluyeron que los factores que pueden generar múltiples

linajes evolutivos después de la domesticación son las alta diferenciación geográfica de las

poblaciones silvestres, junto con las diferencias locales en prácticas de selección y manejo

agronómico.

E. MEJORAMIENTO DEL PERFIL NUTRICIONAL Y NUTRACÉUTICO

DEL FRIJOL

El mejoramiento implica la selección entre individuos o poblaciones genéticamente

variables para obtener una mayor expresión de una característica deseada. Una forma de

monitorear el mejoramiento es mediante el empleo de la selección asistida por marcadores

donde una vez seleccionado un gen de interés se hace el escrutinio masivo mediante PCR para

identificar los genes en las plantas analizadas.

Sin lugar a dudas, el frijol representa un alimento ampliament e consumido en nuestro

país, con una excelente aceptación, lo que facilitaría su uso no sólo como alimento para cubrir

las necesidades calóricas y proteicas sino también para aprovechar sus propiedades funcionales

nutracéuticas para mejorar la salud de la población. Debemos considerar además que el posible

mejoramiento de la calidad nutricional y nutracéutica del frijol debe realizarse en materiales

criollos o variedades mejoradas que tienen mayor aceptación en el consumo, tomando en

cuenta que la población tiene preferencias bien arraigadas y sería difícil introducir nuevos

materiales que estén fuera de ellas. Por otro lado, se debe aprovechar el mejoramiento

realizado previamente en variedades mejoradas que tienen amplia distribución entre los

agricultores y consumidores debido a que son materiales en los que ya se ha invertido trabajo


84

de mejoramiento para lograr principalmente la resistencia a patógenos (antracnosis, mancha

angular de la hoja, tizón bacteriano y virus del mosaico, virus del mosaico amarillo), tolerancia

a sequía y aumento del rendimiento. Desafortunadamente, se sabe que en estas líneas de frijol

la diversidad genética es reducida porque el mejoramiento se ha realizado utilizando una

estrecha base genética (‹ 5% de la diversidad genética disponible) y es ahí donde los materiales

silvestres o enmalezados podrían incluirse para ampliar las bases genéticas e introducir mejores

características nutricionales o nutracéuticas. Sin embargo para ello es indispensable conocer la

organización genética de los materiales silvestres y enmalezados y además caracterizarlos para

conocer las propiedades que podrían brindar para futuros programas del mejoramiento.

En cuanto a los factores antinutricionales, tales como a-amilasa, inhibidores de proteasas,

arcelinas, lectinas, fitatos y compuestos fenólicos podría pensarse en reducirlos y de esta

manera incrementar la biodisponibilidad de la proteína y los minerales, que son importantes en

frijol. Sin embargo, estos compuestos son útiles a la planta para conferirle resistencia a

diferentes patógenos durante el desarrollo y el almacenamiento; el mejoramiento se puede

hacer usando el acervo genético de materiales con un bajo nivel de estos compuestos, pero el

costo de esta acción puede ser la fragilidad de la planta al ataque de patógenos (Broughton et

al., 2003).

Uno de los principales objetivos del mejoramiento del frijol es el incremento de

minerales, principalmente hierro, debido a que la insuficiencia en la dieta provoca anemia. Es

una de las principales afecciones de niños, mujeres en edad reproductiva y ancianos (Welch et

al., 2000). Los materiales silvestres son una buena opción de mejoramiento porque se ha

encontrado que poseen niveles más altos de Fe que el frijol cultivado (Beebe, 1999; Guzmán-

Maldonado et al., 2000). También se debe pensar en el mejoramiento del contenido de proteína

tomando como fuente de mejoramiento al frijol silvestre que también ha mostrado más altos


85

niveles de proteína en comparación con los cultivados (Guzmán-Maldonado et al., 2000). En

cuanto al aspecto nutracéutico, es más complicado evaluar un posible mejoramiento, primero

sería necesario establecer los niveles a los cuales los componentes como taninos y polifenoles,

oligosacáridos e inhibidores de proteasas y lectinas funcionan como nutracéuticos y cuando

como antinutricionales. Otra forma de aprovechar los componentes nutracéuticos del frijol

sería utilizando en forma independiente los extractos acuosos del remojo, donde una cantidad

importante de oligosacáridos y algunos compuestos fenólicos se solubilizan y podrían ingerirse

en forma independiente al frijol cocido, evitando el acomplejamiento con minerales y proteínas

y dejándolos más disponibles al organismo. Sin embargo, se requieren más estudios a fin de

aprovechar de forma más eficiente las bondades nutricionales y nutracéuticas del frijol,

utilizando la riqueza genética de sus ancestros silvestres y todos los esfuerzos, desarrollo y

conocimientos de las variedades mejoradas.

Materiales y métodos

86

V. MATERIALES Y MÉTODOS

A. CARACTERIZACIÓN NUTRICIONAL DEL FRIJOL

1. Germoplasma

Se analizó la semilla de 62 accesiones de frijol silvestre y enmalezado. Estos materiales

fueron donados por el Banco de Germoplasma del Instituto Nacional de Investigaciones

Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP)-Celaya y provienen de diferentes regiones de la

República Mexicana (Cuadro 4). Además se incluyeron 32 materiales criollos y 23 mejorados

que fueron seleccionados de acuerdo a su importancia comercial (Cuadro 5). Para la

caracterización nutricional, se utilizó harina de los granos completos de frijol, que fue obtenida

por molienda durante 3 min por medio de un molino analítico (Tekmar, modelo A-10) y la

harina obtenida fue tamizada a través de una malla 20. La harina se almacenó a -20 ºC y fue

protegida de la luz.


87

Cuadro 4. Accesiones silvestres y enmalezadas empleadas en los análisis nutricionales y

nutracéuticosa.

# Estado/ Identificación

Tipo Color # Estado/ Identificación

Tipo Color

CHIAPAS 1 G-19026-C E Gris moteado

MICHOACAN

CHIHUAHUA 34 G-12888 S Negro 2 G-22837 S Café claro 35 G-12889 S Negro

36 G-12895 E Café claro DURANGO 37 G-12960 E Café claro

3 G-10999 E Negro 38 G-10019 S Gris moteado 4 DgoSalt2 S Negro 39 G-12896 E Gris moteado 5 G-11024 S Café claro 40 G-12896-B S Gris moteado 6 DgoCCamp S Café claro 41 JSG y LOS 151 S Gris moteado 7 DgoChInd S Café claro 42 Pátzcuaro S Gris moteado 8 DgoPaura S Café claro 43 G-11050 S Mezcla 9 DgoSBay2 S Café claro 44 JSG y LOS 80 S Mezcla 10 G-10022 S Gris moteado 11 G-11025-B E Amarillo – crema

MORELOS

12 G-11028 S Mezcla 45 G-12874-B S Negro 13 G-11029 E Mezcla 46 G-10010 S Gris moteado 14 G-11034 S Mezcla 47 G-10016 S Gris moteado 15 DgoAgBla S Mezcla 48 G-10012 E Mezcla

49 IB-UNAM S Mezcla GUERRERO NAYARIT

16 G-12878 S Negro 50 JSG y LOS 38 S Gris moteado 17 G-12879-A S Negro 18 G-1002-A S Gris moteado

OAXACA

19 G-12881-A S Mezcla 51 OaxSanMi S Café claro 52 OaxNTila S Café claro JALISCO 53 G-12871 S Gris moteado

20 G12865 S Negro 54 G-12876 S Gris moteado 21 G-12915-A E Negro 55 OaxMonAlb S Gris moteado 22 G-12930 S Café claro 56 OaxNPort S Gris moteado 23 G-12944 E Cafè claro 57 OaxSanAnt S Gris moteado 24 G-12957 S Gris moteado 58 OaxTeita S Gris moteado 25 G-12966 S Gris moteado 59 MaOax S Gris moteado 26 G-9995 S Gris moteado 60 G-12875 S Mezcla 27 G-12955 S Amarillo paja 28 G-12934 S Mezcla 29 G-12935 S Mezcla SINALOA 30 G-12945 S Mezcla 61 G-12870-A S Mezcla 31 G-12952 S Mezcla ZACATECAS 32 G-13026 S Mezcla 62 G-12987 S Negro 33 G-13029 S Mezcla

a Tipo: (S) silvestre, (E) enmalezado.


88

Cuadro 5. Accesiones de frijol cultivado, criollo y mejorado incluídas en el estudio.

COLECTAS DE FRIJOL CRIOLLO

# Estado/Identificación # Estado/Identificación

AGUASCALIENTES HIDALGO 1 Panza de puerco 23 Norvel No. 3218 CHIAPAS 24 Norvell No 3196 2 T Sesentana NAYARIT CHIHUAHUA 25 Nayarit 223 3 Apetito Vp 073 NUEVO LEON 4 Gentry 22051 26 Ojo de chiva DURANGO 27 Tres colores Flor rosada 5 Pinto Nacional (JSMM 5068) OAXACA 6 Canario, Fco. I Madero 28 San Marcial Ozolotepec GUANAJUATO 29 Frijol Delgado 7 Apetito criollo 30 Frijol Negro, Ocopetatillo 8 Criollo Pénjamo QUERETARO 9 Flor de Mayo, Pénjamo 31 Sangre de Toro 10 Higuerillo, Pénjamo 11 Moradito, Pénjamo 12 Pinto Texano 32 FM Acuña 13 Rosita de Pénjamo 14 Rosa de Castilla, Romita GUERRERO 15 Blanco bolita 16 FM arriñonado, Chilapa 17 FM arriñonado, Ostototlán 18 Itzcateopan 19 Negro arriñonado, Atzacualoya 20 Negro bolita, Cuetzala 21 Negro largo, Zitlala 22 Rojo arriñonado, Zitlala

VARIEDADES MEJORADAS DE FRIJOLa

1 Azufrado Higuera NG 13 Flor de Mayo Noura 94050 J 2 Bayo Madero D 14 Flor de Mayo Sol J 3 Bayo Mecentral J 15 Negro Altiplano D/M 4 Bayomex NG 16 Negro Cotaxtla M 5 Bibri M 17 Negro Durango D/M 6 Cacahuate 72 NG 18 Negro Jamapa M 7 Choqui NG 19 Negro Vizcaya J 8 DOR 364 M 20 Pinto Bayacora D 9 Flor de Junio J 21 Pinto Saltillo D 10 Flor de Junio Marcela J 22 Pinto Villa D 11 Flor de Junio Silvia J 12 Flor de Mayo M38 J

23 Rosa de Castilla, Corregidora

J

a Variedades de frijol provenientes de diferente raza: (NG) Nueva Granada, (D) Durango,

(J) Jalisco, (M) Mesoamérica.


89

2. Métodos

2.1. Determinación de proteína total

El contenido de proteína total se realizó por duplicado de acuerdo al método propuesto

por Faust et al., (1987). A partir de 0.5 g de harina de frijol previamente desecada, se realizó la

digestión con 7 mL de H2SO4 conc. (Fermont), 0.35 g de mezcla reactiva de selenio (Baker) y 3

perlas de vidrio para evitar la formación de espuma. La mezcla anterior se dejó predigerir toda

la noche. La digestión se realizó durante más de tres horas hasta obtener un color casi

transparente, utilizando un digestor (Tecator, 1016). Las muestras se dejaron enfriar a

temperatura ambiente, enseguida se procedió con la destilación del amoniaco obtenido a partir

del sulfato de amonio formado durante la digestión, adicionando 20 mL de agua destilada y

hervida, 30 mL de NaOH a una concentración de 40% p/v, adaptando cada tubo en el equipo

de destilación semiautomático (Tecator, 1002). La destilación consistió en la recuperación de

aproximadamente 100 mL de l destilado en un matraz Erlenmeyer de 250 mL conteniendo

previamente 35 mL de HCl 0.1N y tres gotas de indicador mixto. Posteriormente se llevó a

cabo la cuantificación del amoniaco atrapado en el ácido clorhídrico, haciendo una titulación

estequiométrica con NaOH 0.1N. El porcentaje de nitrógeno total se obtuvo de la siguiente

manera:

% N = (B1 – M) (1.4 x 100)/P

Donde:

Bl = mililitros gastados de NaOH 0.1 N en la titulación del blanco.

M = mililitros gastados de NaOH 0.1 N en la titulación de la muestra.

P = peso de la muestra en miligramos.

Para obtener el porcentaje de proteína total se utilizó el factor de conversión 6.25 (N x

6.25) (Reyes Moreno y Paredes López, 1993).


90

2.2.1. Determinación de minerales: Fe, Ca y Zn

La determinación de minerales se realizó por duplicado mediante espectrometría de

absorción atómica, basado en el método descrito por James et al., (1991). A 500 mg de harina

de frijol previamente desecada, se le adicionaron 5 mL de H2NO3 y se predigirieron por una

noche. En seguida se adicionaron 2 mL de ácido perclórico y se digirieron por una hora a 120

ºC, posteriormente, se incrementó la temperatura a 210 ºC, durante una hora más hasta obtener

un líquido transparente verdoso. En seguida se dejaron enfriar las muestras a temperatura

ambiente y se aforaron con agua desionizada a 100 mL. La cuantificación se realizó mediante

espectrofotometría Solar M5 (Thermo Elemental), equipado con lámparas de cátodo hueco

codificadas para cada elemento analizado.

B. Compuestos nutracéuticos del frijol

1. Germoplasma

Para los análisis de fibra soluble, insoluble y oligosacáridos, se utilizaron los mismos

materiales descritos anteriormente en los cuadros 4 y 5. Sin embargo, en el caso de los

polifenoles, los análisis solamente se realizaron en los 62 materiales silvestres y enmalezados

(Cuadro 4).

2. Métodos

2.1. Determinación del color de la semilla

El color de las semillas de frijol silvestre y enmalezado se determinó usando un

Colorímetro Mod. DP-400 (Konica Minolta Sensing, Inc. NJ, USA). Se obtuvieron los

parámetros de color L, a y b, en la escala Hunter lab. El valor L representa la luminosidad del

color en un rango de 0 (negro) a 100 (blanco); a representa la escala del rojo (positivo) al verde


91

(negativo) y b la escala del amarillo (positivo) al azul (negativo). El color fue expresado en

función de la luminosidad (L) y el croma (C) [croma= (a2 + b2) ½] y se reportó el promedio de

cinco determinaciones independientes.

2.1.1. Obtención de los grupos de color

A partir de los parámetros de color, se construyó un dendrograma que representa la

similitud entre el color de las diferentes colectas con la finalidad de formar grupos de color. Se

utilizó el programa computacional STATGRAPHICS Plus 5.1 y por medio del método del

vecino más cercano se compararon los parámetros de color L y C.

2.2. Polifenoles

2.2.1. Obtención de los extractos para el análisis de fenoles totales, ácidos

fenólicos y flavonoides

200 mg de harina fueron incorporados en tubos eppendorf, a los cuales se les adicionó 1

mL de metanol al 80% y se dejaron en agitación a 80 rpm, durante toda la noche.

Posteriormente se centrifugaron a 13,000 rpm por 10 min; el residuo sólido fue nuevamente

resuspendido en 1 mL de metanol 80% y se mantuvo en agitación por dos horas y en seguida

se centrifugó. Los dos extractos fueron combinados y protegidos de la luz y almacenados a 4

°C hasta su uso.

2.2.2 Determinación de fenoles totales

Los fenoles totales fueron determinados por triplicado por el método de Folin-Ciocalteu,

descrito por Singleton y Rossi (1965). El método consistió en tomar 50 µL del extracto


92

(anteriormente descrito) y adiciona r 200 µL de agua y 250 µL del reactivo de Folin Ciocalteu

(50% v/v) y se mezclaron vigorosamente. Después de 3 min, se adicionaron 500 µL de Na2CO3

(7.5% w/v) y se mezclaron vigorosamente, enseguida las muestras fueron incubadas a 45 °C

por 15 min. La absorbancia fue leída a 760 nm usando un espectrofotómetro Beckman DU 640.

Para realizar los cálculos , se preparó una curva estándar de calibración de ácido gálico y los

resultados fueron expresados en mg de ácido gálico por g de harina de frijol.

2.2.3. Determinación de taninos condensados

Los taninos condensados fueron determinados por triplicado por el método de la

vainillina-HCl, propuesto por Deshpande y Cheryan (1987). Se obtuvo un extracto a partir de

100 mg de la harina de frijol y 1 mL de metanol acidificado al 1%, manteniendo en agitación

por 8 hr, y centrifugando a 13,000 rpm por 10 min para obtener el extracto. Una vez obtenido

el extracto metanólico, se utilizaron 166 µL y se le adicionaron 834 µL del reactivo de

Vainillina al 0.5% y se agitaron vigorosamente, enseguida fueron incubados a 30 °C por 20

min. La absorbancia fue leída a 500 nm usando un espectrofotómetro Beckman DU 640. Con

el fin de corregir la interferencia de los pigmentos naturales del frijol, fue necesario preparar

una muestra blanco con todos los reactivos descritos, sin el reactivo de vainillina, para cada

muestra analizada. 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.

2.2.4. Determinación de antocianinas totales

Las antocianinas totales fueron determinadas por triplicado por el método descrito por

Abdel-Aal y Hucl (1999). Se obtuvo un extracto etanólico a partir de 100 mg de harina de


93

frijol, adicionando 5 mL de etanol-HCl 1 N (85:15 v/v), mezclando vigorosamente. La

solución fue ajustada a pH 1 con HCl 4 N. La mezcla fue agitada toda la noche y

posteriormente centrifugada por 15 min a 13,000 rpm. El sobrenadante fue colocado en un

matráz volumétrico de 10 mL y aforado con etanol acidificado. La absorbancia fue registrada a

535 nm. Para calcular las antocianinas totales, se utilizó el coeficiente de extinc ión molar

(25,965 cm-1 M-1) y el peso molecular de la cianidina 3 glucósido (C3G) (449.2) y los

resultados fueron expresados como miligramos de cianidina 3 glucósido por gramo de harina.

2.2.5. Hidrólisis del extracto metanólico para la determinación de ácidos fenólicos

y flavonoides

Los ácidos fenólicos y flavonoides fueron analizados a partir de extractos metanólicos

hidrolizados, por el método propuesto por Graham (1991). Un mL del extracto previamente

descrito fue evaporado en rotavapor a 40 ºC. El residuo fue diluído con 3 mL de HCl 2 N y

calentado a 95 ºC por 2 hr, y se dejó enfria r a temperatura ambiente. Los compuestos orgánicos

fueron extraídos a partir de la solución acidificada con 4 mL de acetato de etilo (Baker),

separando la fase orgánica del resto de la mezcla . El acetato de etilo fue removido utilizando

rotavapor a 40 ºC. Finalmente, el residuo fue resuspendido en 0.1 mL de metanol 80% y

centrifugado a 13,000 rpm por 10 min, e inmediatamente se utilizó para el análisis por HPLC.

2.2.6. Determinación de ácidos fenólicos y flavonoides por HPLC

Los análisis de HPLC fueron realizados usando un Detector PDA, Módulo de separación

2690 (Waters Co. Milford, MA, USA), y una columna de separación Platinum EPS C-18 (7 x

57 mm) Rocket (Deerfield, IL. USA). El solvente A fue agua ajustada a pH 2.8 con ácido

acético y el solvente B fue acetonitrilo . El volumen de inyección fue 30 µL con un flujo de 2.5


94

mL/min. Para la elución de los ácidos fenólicos el gradiente lineal fue : 6% B en 8 min, 12% B

en 14 min, 20% B en 18 min, 35% B en 24 min, inmediatamente después la columna fue

lavada con 95% B por 3 min y equilibrada con 100% A por 3 min, el tiempo total de cada

corrida fue de 30 min. La detección de los compuestos se efectuó en base a los tiempos de

retención y al espectro UV de absorbancia de cada compuesto. Las longitudes de onda

empleadas para la detección de ácidos fenólicos fueron 257 y 295 nm. Para la elución de

flavonoides el gradiente lineal fue: 10% B en 2.5 min, 12% B en 6 min, 23% B en 18 min y

35% B en 24 min, finalmente, la columna fue lavada con 95% B por 3 min y equilibrada con

100% de A por 3 min, el tiempo total de cada corrida fue 30 min. Las longitudes de onda

utilizadas para detectar flavonoides fueron 260 y 342 nm.

2.2.7. Extracción e hidrólisis de antocianinas por HPLC

La extracción de antocianinas fue realizada mediante el método de Romani et al., (2004)

Los extractos fueron obtenidos a partir de la adición de 15 mL de metanol al 70% ajustado a un

pH de 2 con ácido fórmico y agitando a 80 rpm durante 3 hr. Este proceso se repitió tres veces

y todos los extractos fueron combinados y evaporados a sequedad con un rotavapor, el residuo

finalmente se resuspendió en 2 mL de H2O/CH3CN/MeOH/HCOOH (45:22.5:22.5:10 v/v/v/v).

La hidrólisis del estándar (mezcla de glucosidos de antocianinas) así como de las muestras se

efectuó por el método propuesto por Takeoka et al. (1997), a 1 mL del extracto se le adicionó

1.0 ml de HCl 2 N en un baño de agua hirviendo por 60 min, y enseguida se enfrió en baño de

hielo. Las antocianinas fueron extraídas dos veces con 2 mL acetato de etilo (Baker) y

evaporadas a sequedad en un rotavapor y resuspendidas en 1 mL de ácido fórmico al 10%.

Finalmente, el extracto fue centrifugado a 13,000 rpm por 10 min y rápidamente utilizado para

su análisis


95

2.3. Fibra dietaria: soluble e insoluble

La determinación de la fibra dietaria se realizó por duplicado por el método de Lee et al.,

(1992). Se hizo una pequeña modificación al utilizar 0.5 g de la harina, en vez de 1 g como se

propone en el método, sin encontrar diferencia significativa con esta modificación. Se

colocaron 0.5 g de harina de frijol en un vaso de precipitados y se adicionaron 25 mL de buffer

de fosfatos pH 6, enseguida se llevó a cabo una digestión enzimática utilizando a-amilasa

termoestable, proteasa, y amiloglucosidasa en forma secuencial. La fibra insoluble fue

separada por filtración con papel Whatman No. 41 (90 mm de diámetro) y colocada en un

crisol de porcelana de 30 mL para ser posteriormente secada y pesada. Para obtener la fibra

soluble, el filtrado se precipitó con cuatro volúmenes de etanol al 95% previamente calentado a

una temperatura de 60 ºC. Esta mezcla se filtró a través de crisoles Gooch de 30 mL y 40 µm

de tamaño de poro, a los que se adicionaron 0.5 g de celita para favorecer la retención del

filtrado. Los residuos de ambos filtrados (crisol de porcelana y del crisol Gooch) se llevaron a

sequedad en una estufa a 120 ºC por una noche. Después de registrar el peso de los residuos,

uno fue empleado para la determinación de proteína total y otro para cenizas. La fibra dietaria:

soluble e insoluble se determinó de la siguiente manera:

Donde: Ri = Peso promedio del residuo insoluble (mg)

P= Peso promedio de las proteínas (mg)

C = Peso promedio de las cenizas (mg)

B = Peso del blanco (mg)

M = Peso inicial de la muestra (mg)

% fibra insoluble = (Ri– P – C – B)/ M X 100


96

Donde: Rs = Peso promedio del residuo soluble (mg)

P = Peso promedio de las proteínas (mg)

C = Peso promedio de las cenizas (mg)

B = Peso del blanco (mg)

M = Peso inicial de la muestra (mg)

Mientras que el porcentaje de fibra dietaria total comprende la suma de la fibra insoluble

y soluble.

% fibra total = % fibra insoluble +% fibra soluble

2.4. Oligosacáridos: estaquiosa, rafinosa y verbascosa

La determinación de oligosacáridos fue realizada por duplicado por medio del método

descrito por Muzquiz et al., (1999), con pequeñas modificaciones. A 100 mg de harina de frijol

se adicionaron 5 mL de etanol al 50%, se homogenizaron y centrifugaron por 5 min a 5,000

rpm, este procedimiento se realizó dos veces más y todos los sobrenadantes fueron recuperados

para su posterior purificación haciéndolos pasar a través de una columna Waters C18 (500mg/6

cc) previamente activada con 3 mL de etanol y 6 mL de agua. El volumen total filtrado se

colocó en cajas Petri, las cuales se introdujeron en una estufa a 50 ºC hasta sequedad. El

residuo de las cajas Petri se resuspendió en 1 mL de agua destilada y se hizo pasar a través de

una membrana Millex-LH (Milipore) de un tamaño de poro de 0.45 µm. La determinación se

hizo mediante HPLC (Agilent, 1100) equipado con un detector de índice de refracción,

empleando una columna Spherisob-5-NH2 (250 x 4.6 mm id), para ello se inyectaron 20 µL de

muestra y como fase móvil una mezcla de acetonitrilo/agua (1 mL/min), 65:35 (v/v). Se

% fibra soluble = (Rs – P– C – B)/ M X 100


97

realizaron curvas de estándares externos con rafinosa, estaquiosa y verbascosa a

concentraciones de 1-5 mg/mL.

C. Diversidad, estructura y relaciones genéticas del frijol común silvestre,

enmalezado y cultivado de México.

1. Germoplasma.

1.1. Frijol silvestre y enmalezado

El germoplasma utilizado en este estudio fue donado por el INIFAP-Celaya. El origen de

las colectas representa diferentes regiones de la República Mexicana y consistió en 141

colectas, de las cuales 124 son materiales silvestres, 17 enmalezados (poblaciones silvestres

que crecen de manera natural en campos de cultivo o regiones muy cercanas a ellos,

originados por la cruza natural entre silvestres y cultivados y poseen características fenotípicas

de ambos) y 5 cultivados; estos últimos utilizados para fines comparativos. La distribución

geográfica de las colectas es la siguiente: 18 se recolectaron en el estado de Chiapas, 1 en

Chihuahua, 18 en Durango, 11 en Guerrero, 11 en Guanajuato, 14 en Jalisco, 1 en Estado de

México, 22 en Michoacán, 23 en Morelos, 1 en Nayarit, 17 en Oaxaca, 2 en Puebla, 1 en

Sinaloa y 1 en Zacatecas (Cuadro 6 y Figura 5). Tomando en consideración que los materiales

analizados son organismos cuya distribución geográfica no obedece límites estatales, se

efectuó un reagrupamiento con base al origen y su correspondencia geográfica con las

provincias fisiográficas descritas por el INEGI (http://www.ine.gob.mx). Se obtuvieron cinco

grupos correspondientes a las cinco diferentes Provincias fisiográficas: Llanura Costera del

Pacífico (LlCP) constituida por 2 colectas, Sierra Madre Occidental (SMO) con 20 colectas,

Eje Neovolcánico (EN) con 69 colectas, Sierra Madre del Sur (SMS) con 32 colectas y Sierra


98

de Chiapas y Guatemala (SChG) con 18 colectas. Además del grupo de los cultivados (Cuadro

6).

Cuadro 6. Nombre, tipo, origen y provicia fisiográfica del frijol silvestre y enmalezado de

México.

Nombre Tipo Localidad de origen msnm Latitud Longitud Provincia fisiográfica

CHIAPAS Chiapas 11675 S Zinacatlán 1970 SChG Chiapas 11676 S 26 millas NE de Tuxtla Gutiérrez SChG G - 19026C E San Cristobal de las Casas 1200 16º45Ń 92º 38´ O SChG Chiapas 28 S Chitamá, Mpio. Venustiano Carranza 775 16º19´30´´ N 92º03´20´´ O SChG Chiapas 30 S Ejido Teopisca, Mpio. Teopisca 1780 16º28Ń 92º32´ O SChG Chiapas 32 S Ocotal, Mpio. Teopisca 1150 16º32´27´Ń 92º28´58´´ O SChG Chiapas 41 S V. de las Rosas, Mpio. Teopisca 1280 16º20´30´´ N 92º22´50´´ O SChG Chiapas 42 S Ruinas Chinkultic, Mpio. La Trinitaria 1525 16º15Ń 91º50´ O SChG Chiapas 44 S Desvío del Amo, Mpio. Teopisca 1070 16º29Ń 92º31´ O SChG Chiapas 45 S Rancho El Refugio, Mpio. Venustiano Carranza 890 16º19´40´Ń 92º26´ O SChG Chiapas 47 S Multajo Mpio. Ixtapa 1660 16º42Ń 92º51´ O SChG Chiapas 48 S Cerro Tenaltic, El Manguito, Mpio. Teopisca 1660 16º28´30´Ń 92º31´20´´ O SChG Chiapas 49 S Mpio. Ixtapa 1400 16º45Ń 92º54´ O SChG Chiapas 50 S Col. Nuevo León, Mpio. Teopisca 1150 92º31´45´´ O SChG Chiapas 51 S Río Blanquito, Mpio. Teopisca 1100 16º29Ń 92º30´45´´ O SChG Chiapas 52 S Desvío Cerro Grande, Mpio. Teopisca 1090 16º28´25´Ń 92º31´45´´ O SChG Chiapas 6 S Loc. Taniná, Mpio. Ocosingo 890 16º53-40´Ń 92º03´20´´ O SChG Chinkuetec S Chinkultic SChG CHIHUAHUA G -22837 S San Pablo Balleza 1750 26º56Ń 106º25´ O SMO DURANGO G – 10999 E Cerro Ancho, Francisco, I. Madero 1950 23º37Ń 105º50´ O SMO G – 11024 S 5 Km N de Carlos Real 1970 24º19Ń 104º27´ O SMO G – 11025A E Castillo Nájera 1930 24º20Ń 104º28´ O SMO G – 11025B E Castillo Nájera 1930 24º20Ń 104º28´ O SMO G – 11027 S Km 12 N Castillo Nájera, La Breña 1950 24º22Ń 104º28´ O SMO G – 11027A E Km 12 N Castillo Nájera , La Breña 1970 23º53Ń 104º16´ O SMO G – 11028 S Flores Magón cerro cerca del Fraile 2020 24º28Ń 104º35´ O SMO G – 11030A S I. Zaragoza, Los Campos Francisco I. Madero 2050 24º22´ N 104º28´ O SMO G – 11032 S Charco del Indio, Fco. I. Madero 2030 24º27Ń 104º14´ O SMO G – 11034 S El Salto, Dgo. 24º29Ń 104º19Ó SMO DgoCCampana S Cerro de la Campana 500 SMO G – ChInd S Charco del Indio, Fco. I. Madero SMO G - Salt2 S El Saltito SMO G – Sbay1 S Santiago Bayacora SMO G – Sbay2 S Santiago Bayacora 2 SMO G – AgBla S Agua Blanca SMO G – LuMoy S Luis Moya SMO G – 11029 S 2 Km E. de Medina, Canatlán. 2000 24º34Ń 104º36Ó SMO GUERRERO G – 1000 S Chapa, carr. Iguala- Cd. Altamirano, Teloloapan 1150 18º19´ N 99º49Ó SMS G – 10002A S Ixcateopan 1380 18º24´ N 99º46Ó SMS Gro 11647 S Tixtla, 9 Km SE Chilpancingo SMS Gro 11661 S 10 Km N. Chilpancingo 1150 SMS Gro 11666 S Acapetlahuaya, 29 Km O. de Teloloapan 1750 SMS Gro 11671 S 10 Km N. Iguala 1000 SMS Gro 11718 S 10 Km N. Iguala a Buenavista 1000 SMS Gro 11727 S Tixtla, 9 Km O. Teloloapan 1700 SMS G – 12878 S Teloloapan 1402 18º21´ N 99º46Ó SMS G – 12879A S Teloloapan 1585 18º21´ N 99º59Ó SMS G – 12881A S Teloloapan, Ixcapuzalco 1463 18º 21´ N 100º08Ó SMS


99


GUANAJUATO Gto 11667 S Yuriria, Escuela C.E.T.A. 1800 EN G – 12892 S Lagunillas, León 21º13Ń 101º48Ó EN G – 12893 S León 21º13Ń 101º48Ó EN G – 12904 E Cerro Patandos, Cuaréramo, Pénjamo 1829 20º37Ń 101º43Ó EN G – 12905 E Cerro del Banco, Pénjamo 1829 20º37Ń 101º43Ó EN G – 12906 S Cerro del Banco, Pénjamo 1800 20º37Ń 101º43Ó EN G – 12908 S Pénjamo 1800 20º37Ń 101º43Ó EN G – 12909 S Cerro Nóbile, Pénjamo 1829 20º37Ń 101º43Ó EN G – 12911 S Cerro del Sombrerito, Pénjamo 1829 20º37Ń 101º43Ó EN G – 12913 S Cerro del Toro, Pénjamo 1829 20º37Ń 101º43Ó EN Gto Churi S Churipitzeo, Pénjamo 1829 20º37Ń 101º43Ó EN JALISCO G – 9995 S Talpa de Allende 20º26Ń 104º42Ó SMS G – 9998A S Chapala 20º18Ń 103º12Ó EN G – 12865 S Tecatitlan 1219 EN G -12934 S El Tule, Arandas 1829 20º42Ń 102º21Ó EN G – 12935 E Arandas 1829 20º42Ń 102º21Ó EN G – 12939 E El Tule, Arandas 1829 20º42Ń 102º21Ó EN G – 12945 E Arandas 1829 20º42Ń 102º21Ó EN G – 12952 S Arandas 1829 20º42Ń 102º21Ó EN G – 12955 S Arandas 1829 20º42Ń 102º21Ó EN G – 12957 S Cerro del Aguila,Santa María del Valle 2134 20º54Ń 102º22Ó EN G – 12966 S Ayutla 20º07Ń 104º22Ó SMS G – 12977 S Ayutla 20º07Ń 104º22Ó SMS G – 13029 S La Garita 19º57Ń 103º00Ó EN G – 13030 S Tecatitlán 1219 19º20Ń 103º15Ó EN EDO. MEXICO 11663 S Temascaltepec, Nanchititla 1900 EN MICHOACAN G - 10018A S El Temazcal, Charo 888 19º41Ń 100º55Ó EN G – 10019 S San José Purua, Jungapeo 1250 19º28Ń 100º29Ó SMS G - 10019A S San José Purua, Jungapeo 1250 19º28Ń 100º29Ó SMS G – 11050 S Morelia 2040 19º41Ń 101º16Ó EN Mich 11652 S 4 Km de Pito Real, Morelia 2040 EN Mich 11730 S 1 Km San Felipe, Zitácuaro 1900 SMS Mich 11733 S Puerto de Arumbaro 1820 SMS G – 12888 S La Piedad 1800 20º20Ń 102º13Ó EN G – 12889 S La Piedad 1800 20º20Ń 102º13Ó EN G – 12895 E Cerro las Gallinas, Churintzio 20º08Ń 102º05Ó EN G – 12896 E Churintzio 20º08Ń 102º05Ó EN G – 12899 S Florencia, La Piedad 20º08Ń 102º05Ó EN G – 12902 S Cerro las Gallinas, Churintzio 20º08Ń 102º05Ó EN G – 12903 S Cerro las Gallinas, Churintzio 20º08Ń 102º05Ó EN G – 12960 E Cerro las Gallinas, Churintzio 20º08Ń 102º05Ó EN G – 12961 S Cerro las Gallinas, Churintzio 20º08Ń 102º05Ó EN G – 1950 S 1950 EN JSG y LOS 151 S Km 33.5 carr. Zamora- La Barca 1700 EN JSG y LOS 327 S Las Colonias, Taretan 1180 EN JSG y LOS 80 S Cojumatlán 4 Km SE 1650 EN Pátzcuaro S Pátzcuaro 2050 EN Tzintzuntzan S Tzintzuntzan EN


100


MORELOS

G – 10010 S Jiutepec 1430 18º53Ń 99º09Ó EN G – 10012 S Progreso, Jiutepec 1430 18º53Ń 99º09Ó EN G – 10016 S Progreso, Jiutepec, carr. Cuernavaca- Cuautla 1430 18º53Ń 99º09Ó EN Mor 11691 S Amatlán 1700 EN Mor 11701 S Palo Grande 1550 EN Mor 11704 S Santo Domingo 1900 EN Mor 11706 S Pantitla 1350 EN Mor 11707 S San Andrés de la Cal 1400 EN Mor 11708 S Oacalco 1250 EN Mor 11709 S Carr. Tepoztlán - Yautepec 1600 EN Mor 11710 S Los Laureles 1750 EN Mor 11711 S Carr. Tepoztlán - Yautepec 1450 EN Mor 11712 S Puente Caporal 1250 EN Mor 11716 S Tlacotepec 1800 EN G – 12872A S Tepoztlán 1828 18º58Ń 99º06Ó EN G – 12874B E Tepoztlán 1650 18º58Ń 99º06Ó EN G – 12877 S Tepoztlán 1920 18º57Ń 99º13Ó EN G – 12877B E Tepoztlán 1920 18º57Ń 99º13Ó EN G – 13019A S Jiutepec 1430 18º53Ń 99º09Ó EN G – 13505 S Progreso, Jiutepec 1430 18º53Ń 99º09Ó EN G – 443 S EN Mor Oaxtepec S Hotel El Dorado, Oaxtepec EN Mor UNAM S NE Instituto de Biología, Cuernavaca EN NAYARIT G-10538 S LlCP OAXACA Oax 11656 S 5 Km N. de Chichicapan 1800 SMS Oax 11660 S 11.5 Km NE de Sinyuvi a Tosotato 1180 SMS Oax 11695 S 3 Km N. De San Miguiel Xoatlán 1350 SMS Oax 11698 S 38 Km San José del Pacífico 1780 SMS Oax 11703 S 17 Km NE de Galera 1500 SMS Oax 11729 S 14.2 Km N. De Rizo de Oro, Tapanatepec 1380 SMS Oax 11731 S 1.7 Km SE Desciación Tlaxiaco-Putla 1650 SMS G – 12871 S Tlalixtac a 4 Mi NE rodeando a Ixtlán de Juárez 1650 17º50Ń 96º38Ó SMS G – 12875 S San Francisco Telixtlahuaca 1676 17º19Ń 96º38Ó SMS G – 12876 E Tlalixtac 3.5 Mi junto a Ixtlán de Juárez 1620 17º40Ń 96º39Ó SMS Oax Tilapa S N. de Tilapa loc. 3 km 1300 17º10' N 97º59' O SMS OaxMaOax S SMS OaxMontAlb S Monte Albán 17º03' N 96º46' O SMS OaxPort S N. de Portillo km 8 1900 16º38' N 96º35' O SMS OaxSanAnt S 6 Km. Sn Antonio Xaquia 1450 16º28' N 96º32' O SMS OaxSanMiguel S 3 Km Nte.de An. Miguel }Coatlán 1350 16º13' N 96º42' O SMS OaxTeita S Sn. J: Teita 1630 17º05' N 97º25' O SMS PUEBLA G- 23429C S Sta. Isabel Cholula 1430 18º58Ń 98º25Ó EN Xochitlán S EN SINALOA G-12870A S Copala, carr. a Durango 23º23Ń 105º56Ó LlCP ZACATECAS G-12987 E Tlaltenango, Jalpa 21º41Ń 103º03Ó SMO


101

CULTIVADOS

Apaseo 95

Flor de Mayo M 38 Negro Otomí Negro 8025 Negro Querétaro

a Tipo de frijol: (S) silvestre y (E) enmalezado. Provincias fisiográficas: Sierra Madre

Occidental (SMO), Sierra de Chiapas y Guatemala (SChG), Sierra Madre del Sur (SMS), Eje

Neovolcánico (EN) y Llanura Costera del Pacífico (LlCP).

Figura 5. Distribución geográfica de las accesiones silvestres y enmalezadas de

frijol, utilizados en el presente estudio.


102

1.2. Material vegetativo

Las semillas fueron germinadas in vitro en cajas petri bajo condiciones de temperatura,

humedad y luz controlada. Una vez germinadas fueron establecidas en macetas y crecidas en

condicio nes de invernadero. Se colectó tejido foliar de hojas pequeñas y jóvenes de diez

plantas independientes y se colocaron dentro de tubos eppendorf que fueron almacenados a -

70 ºC hasta su uso.

2. Métodos

2.1 Obtención y cuantificación de DNA

La extracción del DNA se realizó por el método de Doyle y Doyle (1989), con algunas

modificaciones. Se pulverizaron hojas jóvenes congeladas con nitrógeno líquido con un

homogenizador Cafrano CSA (Tipo RZR. Ontario, Canadá) y se homogenizaron con 600 µL

de buffer de lisis (100 mM Tris-HCl pH 8.5; 20 mM NaCl; 20 mM EDTA pH 8.0; 1% N-

lauroilsarcocina (SIGMA). Se adicionaron 5 µL de RNAsa (Gibco) (10 mg/µL en 0.01 M

CH3COONa pH 5.2, ajustando con 1 M Tris-HCl pH 7.4), homogenizando perfectamente y se

incubó por 15 min a temperatura ambiente. La eliminación de proteínas se hizo con 400 µL de

la mezcla fenol:cloroformo:alcohol isoamílico (25:24:1) (Gibco), agitando por 20 min. Se

centrifugó a 14,000 x g por 20 min y se recuperó el sobrenadante. Se hizo un lavado con 750

µL de isopropanol a - 20 ºC y se precipitó por 1 hr. La pastilla de ADN se obtuvo

centrifugando a 12,000 rpm por 15 min y se lavó dos veces con etanol 70%. Un tercer lavado

con 750 µL de etanol absoluto y 250 µL de buffer TE 1X y se dejó reposar por 3 min a – 70

ºC; se centrifugó a 12,000 rpm por 5 min y se adicionó nuevamente 1 µL de etanol 70%,

centrifugando a 12,000 rpm por 5 min para obtener la pastilla. Se removió el exceso de etanol

y se secó la pastilla a temperatura ambiente. Finalmente, el ADN se resuspendió en 100 µL de


103

buffer TE 1X (10 mM Tris-HCl; 0.1 EDTA). Su concentración fue determinada por medio de

su absorbancia a 260 nm con un espectrofotómetro (Beckman DU 640) y la calidad del mismo

fue evaluada mediante electroforesis en geles de agarosa al 1%. Todas las muestras fueron

diluidas con buffer TE 1X hasta obtener una concentración de 100 ng y almacenadas a - 20 ºC

hasta su uso.

2.2. Obtención de AFLP no radiactivos

Se utilizaron primers IRDye marcados con fluorescencia. La separación de los

fragmentos por electroforesis se realizó utilizando el equipo IR2 Global Edition DNA

Analyzer (LI-COR Inc.) y la visualización de los mismos usando el software SAGA automated

AFLP analysis (versión 2.0) (LI-COR Inc.), bajo el protocolo de obtención de AF LP propuesto

por Vos et al. (1995); Lin y Kuo, (1995).

2.2.1. Restricción del DNA

A 1 µL de DNA (100 ng) se le adicionaron 2.5 µL de buffer RL (restricción- ligación)

(10 mM Tris-HCl pH 7.5; 10 mM MgCOOCH3; 10 mM KCOOCH3; 5 mM Ditiotreitol); 0.3

µL de EcoRI (Invitrogen, 10 U/ µL); 0.3 µL de MseI (Biolabs 10 U/ µL) y 8.4 µL de agua

destilada hasta un volumen final de 12.5 µL. La mezcla se incubó a 37 ºC por 2.30 hr , las

enzimas se inactivaron a 70 ºC por 15 min y los productos de restricción se mantuvieron a 4 ºC

y se prosiguió con el proceso de ligación.

2.2.2. Ligación de los adaptadores

Los adaptadores para la ligación se prepararon por separado, mezclando 5 pmol de

EcoRI (CTGACGCATGGTTAA y CTCGTAGACTGCGTACC) y 50 pmol de los


104

adaptadores MseI (TACTCAGGACTCAT y GACGATGAGTCCTGAG). Se hibridaron por

separado utilizando el 10% del volumen final del buffer de hibridación 10X (500 mM Tris pH

7.5; 10 mM espermidina; 100 mM MgCl2; 50 mM Ditiotreitol), dejando incubar a 65 ºC por 10

min y a 56 ºC por 1 hr. Se enfriaron por 1 hr a temperatura ambiente y se almacenaron a - 20

ºC hasta su uso. Una vez hibridados, estos se emplearon para preparar la mezcla de ligación.

Al producto de la digestión, se le adicionó la mezcla de ligación: 1 µL del adaptador EcoRI, 1

µL del adaptador MseI; 1 µL del buffer RL 10X (10 mM Tris-HCl pH 7.5; 10 mM

MgCOOCH3; 10 mM KCOOCH3; 5 mM Ditiotreitol) 1.2 µL de 10mMA de ATP; 1 µL de (1

U/µL) (Invitrogen) DNA ligasa y agua hasta un volumen final de 12.5 µL y se incubaron a 20

ºC durante toda la noche. Al término de la incubación se realizó una dilución (1:10), con 90

µL de buffer 0.1 X TE y 10 µL de la digestión-ligación y se almacenaron a - 20 ºC hasta su

uso.

2.2.3. Pre-amplificación de los fragmentos de restricción

Se realizó la mezcla de reacción con 2.5 µL del DNA de la dilución (1:10) del DNA

digerido y ligado; 2.5 µL de buffer 10X de PCR (Invitrogen); 0.9 µL de 50 mM de MgCl2

(Invitrogen); 1.0 µL de la mezcla de dNTPs (2.5 mM de cada uno, dATP, dCTP, dGTP y

dTTP) (Invitrogen); 1.0 µL del oligo EcoRI+A (5`AGACTGCGTACCAATTCA; 50 ng/ µL) y

1.0 µL del oligo MseI+C (5`GATGAGTCCTGAGTAAC; 50 ng/ µL); 0.5 µL de Taq DNA

polimerasa (5 U/µL) (Invitrogen) y 16.1 µL de agua desionizada hasta completar un volumen

final de 25.5 µL. La reacción final se sometió a un programa de amplificación de 20 ciclos en

un termociclador (MJ Research Peltier Thermal Cycler PTC -200), bajo las siguientes

condiciones: 94 ºC por 30 s, 56 ºC por 1 min y 72 ºC por 1 min. Al término de la

amplificación se realizó una dilución (1:40), utilizando 5 µL de DNA pre-amplificado y 195


105

µL de buffer TE 0.1X. La pre-amplificación y su dilución se almacenaron a -20 ºC hasta su

uso.

2.2.4. Amplificación selectiva

La mezcla de reacción consistió de 2.0 µL del DNA pre-amplificado y diluído (1:40); 1.2

µL de buffer 10X de PCR (Invitrogen); 0.4 µL de 50 mM de MgCl2 (Invitrogen); 1.0 µL de la

mezcla de dNTPs (2.5 mM de cada uno, dATP, dCTP, dGTP y dTTP) (Invitrogen); 0.5 µL del

oligo EcoRI+AGA IRDye700 (5`GACTGCGTACCAATTCAGA; 50 ng/µL); 0.5 µL del oligo

EcoRI+ACG IRDye 800 (5`GACTGCGTACCAATTC ACG; 50 ng/µL) y 2.0 µL del oligo

MseI+CAT (5`GATGAGTCCTGAGTAACAT ; 50 ng/µL); 0.3 µL de Taq DNA polimerasa (5

U/µL) (Invitrogen) y 3.1 µL de agua desionizada hasta completar un volumen final de 11.0

µL. La reacción final se sometió a un programa de amplificación en un termociclador (MJ

Research Peltier Thermal Cycler PTC-200), bajo las siguientes condiciones: 1 ciclo a 94 ºC

por 30 s, 65 ºC por 30 s y 72 ºC por 1 min; 19 ciclos cada uno con un gradual decremento de la

temperatura de alineamiento (0.7 ºC) por ciclo (desde 65 ºC hasta 57.3 ºC), 94 ºC por 30 s y 72

ºC por 1 min. y 23 ciclos de 94 ºC por 30 s, 56 ºC por 30 s y 72 ºC por 1 min. Inmediatamente

después las muestras se enfriaron y mantuvieron a 4 ºC. Los oligos MseI utilizados fueron:

5`GATGAGTCCTGAGTAACAT y 5`GATGAGTCCTGAGTAACTC. El producto de

amplificación selectiva fue almacenado a -20 ºC hasta su uso.

2.2.5. Electroforesis y visualización de los patrones de AFLP

Los fragmentos amplificados fueron separados por electroforesis en geles de

poliacrilamida al 6.5% (25 cm) (Licor), mediante un secuenciador automatizado, utilizando

buffer de corrida TBE 1X (0.089 M Tris base; 0.089 M ácido bórico; 0.002M Na2EDTA y


106

agua desionizada). Primero se efectuó una pre-corrida por 20 min, y en seguida se cargaron 3

µL de los productos de PCR previamente desnaturalizados con 2 µL de Blue Stop (LI-COR) a

94 ºC por 3 min, y la corrida se mantuvo a una temperatura constante de 45 ºC por dos horas.

2.3. Determinación del número mínimo de individuos que representan la

diversidad de la colecta

Se realizó un análisis preliminar de diversidad con el fin de establecer el número mínimo de

individuos que representaran la diversidad genética de una colecta. Para ello se analizaron los

datos de 10 individuos de 14 diferentes colectas. La diversidad genética de las diferentes

colectas analizadas fue evaluada por el polimorfismo de los marcadores AFLP. A partir de la

lectura de los geles se generó una matriz binaria de datos codificando la presencia del

fragmento como “1” y ausencia “0”. Además se asumió que las colectas o poblaciones

estuvieron en el equilibrio Hardy-Weinberg. Se utilizó el programa POPGENE 1.31 para datos

diploides dominantes (Yeh y Boyle, 1999) y se estimaron los índices de diversidad genética

(H) de diez individuos y se compararon con los valores obtenidos a partir de 9, 8, 7, 6, 5, 4 y 3

individuos, seleccionando el menor número donde se mantenían valores de diversidad genética

similares. POPGENE es un paquete estadístico útil en el análisis de la variación genética entre

y dentro de poblaciones utilizando marcadores dominantes y codominantes, utilizando datos

haploides y diploides. El programa realiza estadísticos genéticos comprensibles (frecuencia

alélica, diversidad genética, distancia genética, estadísticos G, estadísticos F), como

estadísticos complejos (flujo génico, pruebas de neutralidad, ligamiento desequilibrado,

estructura multi locus).


107

2.4 Análisis de la diversidad genética

Una vez seleccionado el número de individuos a considerar en el análisis preliminar de

diversidad, se realizaron los AFLPs correspondientes y se obtuvo la matríz de datos binarios.

Los índices de diversidad genética fueron estimados mediante el programa POPGEN 1.31 para

datos diploides dominantes (Yeh y Boyle, 1999), considerando cuatro niveles de análisis: país

(total de colectas silvestres y enmalezadas analizadas); provincias fisiográficas (colectas por

provincia fisiográfica), grupo biológico (silvestre, enmalezado, domesticado) y poblaciones.

Los estimados analizados fueron: el porcentaje de loci polimórfico, (H) índice de diversidad

genética de Nei (Nei, 1973) y (I) Indice de Shannon (Lewontin, 1972).

• Indice de diversidad de Nei

H=1 – Sxi2 [n/(n-1)]

Xi = frecuencia alélica por locus

n = número de alelos totales

• Indice de Shannon

(H’ = -Spi 1n pi)

pi = frecuencia del iesimo marcador en la población

Se aplicaron análisis de varianza de una vía y pruebas de comparación múltiple de

medias de Duncan (a = 0.05) para comparar los valores de riqueza obtenidos a nivel de

provincias y grupos biológicos, utilizando el programa STATGRAPHICS plus 5.1.

2.5 Análisis de la estructura genética

La estructura genética fue analizada por medio de tres estimadores: (1) el estadístico Gst

(Gst = Ht –Hs/Ht, donde Ht es la diversidad genética total y Hs es la diversidad genética entre


108

las poblaciones; Nei 1973), que fue estimado por medio de POPGEN 1.31, considerando tres

niveles: país, provincias fisiográficas y grupos biológicos. (2) Análisis de varianza molecular

AMOVA (Excoffier et al., 1992) considerando dos niveles : a) provincias fisiográficas (entre

provincias, entre las poblaciones de las provincias fisiográficas y dentro de las poblaciones) y

b) grupos bioló gicos (entre grupos, entre las poblaciones de los grupos y dentro de las

poblaciones). (3) Prueba exacta de diferenciación genética entre poblaciones (pairwise genetic

distance). Ambos análisis obtenidos con ARLEQUIN ver 2.0 (Schneider et al., 2000).

2.6. Análisis de las relaciones genéticas

Las relaciones genéticas entre las colectas fueron analizadas con base en la distancia

genética de Nei (1973) y para su representación se construyó un dendrograma con el método

de agrupamiento UPGMA (Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean), usando el

programa TFPGA. La confiabilidad del agrupamiento fue evaluada mediante pruebas de

Bootstrap con 1000 remuestreos por loci (Felsestein, 1985).

Resultados y discusión

109

V. RESULTADOS Y DISCUSIÓN A. Caracterización nutricional de 62 accesiones de frijol

1. Contenido de proteína

El rango de proteína de todas las colectas analizadas de frijol silvestre y enmalezado se

registró de 20.79 a 35.78 g/100 g (base seca). La colecta de Guerrero, G-12881A, fue la de

mayor contenido, mientras que Michoacán G-10019 mostró el menor contenido (Cuadro 7).

Existe una gran variabilidad en base al origen; sin embargo, las colectas de Michoacán fueron

más homogéneas. El valor medio de todas las accesiones fue 26.68 g/100 g. Nuestros

resultados fueron superiores a los reportados por Sotelo et al., (1995) y a las colectas

provenientes de Durango y similares a aquellas de Jalisco (Guzmán-Maldonado et al., 2000).

En general, se concuerda que los materiales silvestres presentaron mayor contenido de

proteína que los materiales cultivados (criollos y mejorados). Esta característica podría ser

considerada para incrementar el valor proteico del frijol cultivado. Las accesiones con mayor

contenido de proteína fueron: Guerrero G-12881A (35.78 ± 0.3 g/100 g); Morelos G-12877B

(31.63 ± 0.2 g/100 g); Durango G-11034 (31.45 ± 0.3 g/100 g); Oaxaca San Antonio (30.87 ±

0.6 g/100 g) y Jalisco G-12966 (30.45 ± 1.1 g/100 g).

El rango del contenido de proteína en el frijol criollo que fue de 18.7 a 30.0 g/100 g,

correspondientes al frijol Gentry 22051 y Negro Ocopetatillo, respectivamente. Mientras que

el promedio de todas las accesiones criollas fue de 24.07 g/100 g. Las accesiones de frijol

criollo con mayor contenido de proteínas fueron: Negro Ocopetatillo (30.0 g/100 g); Norvell

No. 3212 (28.65 g/100 g); FM Pénjamo (27.37 g/100 g) y Nayarit 223 (26.94 g/100 g)

(Cuadro 8).


110

Cuadro 7. Contenido de proteína en semillas de frijol silvestre y enmalezado.

# Estado/Identificación Proteína g/100 g # Estado/Identificación Proteína g/100 g

CHIAPAS MICHOACAN 1 G-19026-C 24.99 ± 0.23 34 G-12888 25.38 ± 0.02 CHIHUAHUA 35 G-12889 24.43 ± 0.10 2 G-22837 27.34 ± 0.11 36 G-12895 24.05 ± 1.73 DURANGO 37 G-12960 23.82 ± 0.18 3 G-10999 27.65 ± 0.02 38 G-10019 20.79 ± 0.45 4 DgoSalt2 23.88 ± 0.04 39 G-12896 25.00 ± 0.23 5 G-11024 27.39 ± 0.09 40 G-12896B 26.04 ± 0.48 6 DgoCCamp 23.74 ± 0.28 41 JSG y LOS 151 25.56 ± 0.47 7 DgoChInd 27.51 ± 0.03 42 Pátzcuaro 25.35 ± 0.44 8 DgoPaura 29.58 ± 0.28 43 G-11050 24.67 ± 0.46 9 DgoSBay2 28.37 ± 0.70 44 JSG y LOS 80 20.93 ± 0.14 10 G-10022 30.23 ± 0.06 MEDIA 24.18 ±1.77 11 G-11025B 28.81 ± 1.27 MORELOS 12 G-11028 23.72 ± 0.13 45 G-12874-B 31.63 ± 0.20 13 G-11029 26.85 ± 0.20 46 G-10010 25.32 ± 0.43 14 G-11034 31.45 ± 0.28 47 G-10016 27.31 ± 0.07 15 DgoAgBla 27.50 ± 0.06 48 G-10012 26.56 ± 0.01 MEDIA 27.53 ±2.51 49 IB-UNAM 26.76 ± 0.64 GUERRERO MEDIA 27.51 ±2.41 16 G-12878 30.21 ± 0.21 NAYARIT 17 G-12879A 28.95 ± 0.19 50 JSG y LOS 38 29.47 ± 0.19 18 G-1002A 27.97 ± 0.33 OAXACA 19 G-12881A 35.78 ± 0.27 51 OaxSanMi 27.52 ± 0.72 MEDIA 30.73 ± 3.49 52 OaxNTila 29.66 ± 0.31 JALISCO 53 G-12871 27.84 ± 1.14 20 G12865 21.82 ± 0.03 54 G-12876 24.70 ± 0.86 21 G-12915A 28.30 ± 0.38 55 OaxMonAlb 25.55 ± 0.89 22 G-12930 26.75 ± 0.04 56 OaxNPort 25.14 ± 0.20 23 G-12944 22.27 ± 1.10 57 OaxSanAnt 30.87 ± 0.62 24 G-12957 24.68 ± 0.76 58 OaxTeita 23.79 ± 0.72 25 G-12966 30.45 ± 1.06 59 MaOax 28.30 ± 0.42 26 G-9995 25.87 ± 0.37 60 G-12875 26.72 ± 0.09 27 G-12955 24.87 ± 0.25 MEDIA 27.01 ±2.26 28 G-12934 29.05 ± 0.06 SINALOA 29 G-12935 29.22 ± 0.62 61 G-12870A 22.97 ± 0.40 30 G-12945 28.07 ± 0.16 ZACATECAS 31 G-12952 26.61 ± 0.13 62 G-12987 27.41 ± 0.33 32 G-13026 23.72 ± 0.40 33 G-13029 27.30 ± 0.06 MEDIA 26.35 ±2.62


111

Tomando en consideración el origen de las colectas criollas, el promedio

correspondiente a Hidalgo y Oaxaca fue el más alto (27.13 ± 2.15 y 26.40 ± 3.25 g/100 g)

(Cuadro 8), en comparación con las de otras regiones; sin embargo, con estos datos no se

puede hacer una clara observación ya que se analizaron muy pocas colectas de cada entidad.

En el Cuadro 8 además se representa el rango del contenido de proteína de frijol mejorado, de

16.90 a 27.81 g/100 g, la variedad Negro Jamapa presentó el más bajo nivel de proteína,

mientras que Negro Cotaxtla (27.81 ± 0.01 g/100 g), FM Noura 94050 (27.5 g/100 g)Azufrado

Higuera (25.22 ± 0.18 g/100 g), Bibri (25.16 ± 1.08 g/100 g), Pinto Bayacora (25.05 ± 0.77

g/100 g) y Flor de Mayo 38 (24.56 ± 0.15 g/100 g) presentaron los mayores contenidos,

mientras que el valor medio fue de 22.74 g/100 g. Nuestros resultados son comparables a lo

reportado para frijol mejorado (Broughton, 2003).


112

Cuadro 8. Contenido de proteína en frijol criollo y mejorado.

# Estado/Identificación Proteína (mg/100g) # Estado/Identificación Proteína (mg/100g)

FRIJOL CRIOLLO AGUASCALIENTES HIDALGO 1 Panza de puerco 20.35 ± 0.41 23 Norvel No. 3218 28.65 ± 1.30 CHIAPAS 24 Norvell No 3196 25.61 ± 0.51 2 T Sesentana 22.88 ± 0.04 media 27.13 ± 2.15 CHIHUAHUA NAYARIT 3 Apetito Vp 073 24.70 ± 0.45 25 Nayarit 223 26.94 ± 0.15 4 Gentri 22051 18.65 ± 0.13 Media 21.68 ± 4.28 NUEVO LEON DURANGO 26 Ojo de chiva 24.52 ± 0.10 5 Pinto Nacional (5068) 20.85 ± 1.10 27 Tres colores flor rosada 22.88 ± 0.04 6 Canario, Fco. I Madero 21.02 ± 0.15 media 23.70 ± 1.16 media 20.94 ± 0.12 GUANAJUATO OAXACA 7 Apetito criollo 23.17 ± 0.28 28 San Marcial Ozolotepec 23.65 ± 0.93 8 Criollo Pénjamo 25.75 ± 0.07 29 Frijol Delgado 25.57 ± 0.08 9 Flor de Mayo, Pénjamo 27.37 ± 0.83 30 Frijol Negro, Ocopetatillo 30.00 ± 0.40 10 Higuerillo, Pénjamo 23.35 ± 0.66 media 26.40 ± 3.25 11 Moradito, Pénjamo 22.50 ± 0.57 12 Pinto Texano 22.19 ± 0.16 QUERETARO 13 Rosita de Pénjamo 21.71 ± 0.25 31 Sangre de Toro 23.57 ± 0.33 14 Rosa de Castilla, Romita 23.53 ± 0.09 media 23.69 ± 1.92 32 FM Acuña 24.15 ± 1.35 GUERRERO 15 Blanco bolita 23.06 ± 0.06 16 FM arriñonado, Chilapa 21.47 ± 0.11 17 FM arriñonado, Ostototlán 22.11 ± 0.77 18 Itzcateopan 24.14 ± 0.03 19 Negro arriñonado, Atzacualoya26.56 ± 0.23 20 Negro bolita, Cuetzala 25.58 ± 0.08 21 Negro largo, Zitlala 25.60 ± 0.06 22 Rojo arriñonado, Zitlala 24.17 ± 1.22 media 24.09 ± 1.79

FRIJOL MEJORADO 1 Azufrado Higuera 25.22 ± 0.18 13 Flor de Mayo Noura 94050 27.46 ± 0.08 2 Bayo Madero 23.82 ± 0.99 14 Flor de Mayo Sol 21.29 ± 0.55 3 Bayo Mecentral 23.81 ± 0.08 15 Negro Altiplano 24.03 ± 0.45 4 Bayomex 21.91 ± 0.14 16 Negro Cotaxtla 27.81 ± 0.01 5 Bibri 25.16 ± 1.08 17 Negro Durango 22.83 ± 0.16 6 Cacahuate 72 21.26 ± 1.18 18 Negro Jamapa 16.90 ± 0.47 7 Choqui 24.04 ± 0.48 19 Negro Vizcaya 19.60 ± 0.09 8 Dor 364 24.17 ± 0.13 20 Pinto Bayacora 25.05 ± 0.77 9 Flor de Junio 18.30 ± 0.14 21 Pinto Saltillo 22.24 ± 0.10 10 Flor de Junio Marcela 18.76 ± 1.05 22 Pinto Villa 21.95 ± 1.34 11 Flor de Junio Silvia 21.47 ± 0.04 23 Rosa de Castilla, Corregidora 21.48 ± 0.08 12 Flor de Mayo 38 24.56 ± 0.15


113

Finalmente, mediante un análisis de varianza y comparación de medias se mostró que el

frijol silvestre y enmalezado (A) presentaron los más altos contenidos de proteína, en

comparación con los cultivados (criollos (B) y mejorados (B)) (Figura 6).

Figura 6. Distribución del contenido de proteína de frijol silvestre y enmalezado,

criollo y mejoradoa. Silvestres y enmalezados ?, criollos ? y mejorados *. La letra junto a

cada grupo de frijol representa diferencia estadísticamente significativa (p < 0.05).

a Gráfica de una sóla variable (STATGRAPHICS plus 5.1)

Considerando la situación económica de gran parte de la población y como consecuencia

una alimentación deficiente, que en la mayoría de los casos se basa en el frijol y maíz, una

alternativa para incrementar el consumo de proteína es aumentar el contenido en esta

leguminosa básica en la alimentación. Los materiales silvestres son los mejores candidatos

para usarse en programas de mejoramiento, lo que traería beneficios a la salud y reducción de

malnutrición y mortalidad.

g proteína/100 g

silvestre y enmalezado

criollo

mejorado

16 20 24 28 32 36

A

B

B

g proteína/100 g

silvestre y enmalezado

criollo

mejorado

16 20 24 28 32 36

A

B

B


114

2. Contenido de minerales

La necesidad de encontrar fuentes alternas para incrementar el consumo de minerales

surge como una gran prioridad. La enorme deficiencia de minerales trae graves consecuencias

en la salud, como anemia por falta de hierro, osteoporosis por deficiencia de calcio o

reducción del crecimiento y deficiencia inmunológica por falta de Zn. Una excelente

alternativa para aumentar el consumo de minerales es el frijol, de ahí el interés en explorar las

fuentes silvestres y compararlas con los materiales cultivados y consumidos por la población.

El hierro, calcio y zinc fueron los minerales analizados y se encuentran en proporción

significativa en el frijol. Cabe mencionar que no se analizaron todas las colectas, tomando en

cuenta los datos preliminares arrojados del contenido de ceniza (determinación realizada para

calcular fibra dietaria), se seleccionaron accesiones silvestres y enmalezadas con los mayores

contenidos de cenizas de las diferentes regiones de origen (para el caso del frijol silvestre) y

los menores para contrastar y evaluar el rango de contenido. Seleccionando de la misma forma

para las accesiones cultivadas (criollos y mejorados) analizadas.

2.1. Calcio

El contenido de calcio en frijol silvestre se encontró en un rango de 0.07 a 0.61 g/100 g,

la colecta de Sinaloa G-12870A presentó el menor contenido, mientras que Guerrero G-1002A

el mayor contenido. El valor medio de todas las colectas silvestres y enmalezadas fue de 0.33

± 0.12 g/100 g (Cuadro 9). Con base al origen geográfico, las colectas de Guerrero y Morelos

presentaron los mayores contenidos de calcio (0.47 y 0.44 g/100 g, re spectivamente). El

contenido de calcio en las accesiones silvestres y enmalezadas fue similar al reportado por

Guzmán-Maldonado et al., (2000) (0.05 a 0.74 g/100 g), así como el hecho de que las


115

accesiones de Jalisco (0.33 g/100 g) presentaron mayor contenido de calcio que las

provenientes de Durango (0.28 g/100 g).

El contenido de calcio en el frijol criollo presentó un rango de 0.08 a 0.26 g/100 g, en

Criollo Pénjamo y Blanco bolita, respectivamente, mientras que el promedio de este grupo de

colectas fue de 0.18 ± 0.05 g/100 g (Cuadro 10). Para el frijol mejorado se observó una

disminución del contenido de calcio en un rango de 0.10 a 0.18 g/100 g. Flor de Mayo 38 tuvo

el nivel más bajo, mientras que Cacahuate 72 el más alto. El valor medio del contenido de

calcio para el grupo de frijol mejorado fue de 0.14 g/100 g (Cuadro 10). El valor medio

obtenido para frijol criollo también fue similar a la cantidad de calcio reportada en frijol

cultivado (0.192 g/100 g) (Guzmán-Maldonado, et al., 2000). Mientras que el contenido de

calcio obtenido para las variedades mejoradas está en el rango de 0.07 a 0.21 g/100 g

(Guzmán-Maldonado et al., 1998). En general se observó diferencia significativa entre el

contenido de calcio en el frijol silvestre y enmalezado, en comparación con los materiales

cultivados.


116

Cuadro 9. Contenido de minerales: calcio, hierrro y zinc en grano de frijol silvestre y

enmalezado.

FRIJOL SILVESTRE Y ENMALEZADO

Colecta Ca (g/100 g) Fe (mg/kg) Zn (mg/Kg)

Chiapas G-19026C 0.32 ± 0.01 65.4 ± 2.4 36.9 ± 1.2 DURANGO Durango Agbla 0.25 ± 0.01 119 ± 1 43.2 ± 0.6 Durango G-11024 0.24 ± 0.01 98.4 ± 2.6 45.6 ± 1.1 Durango G-11025B 0.25 ± 0.01 93.5 ± 1.3 55.7 ± 0.9 Durango G-11034 0.21 ± 0.01 76.0 ± 1.3 63.4 ± 0.5 Durango Salt 2 0.34 ± 0.01 108 ± 2 44.5 ± 1.0 Durango Sbay2 0.37 ± 0.01 82.5 ± 0.8 42.8 ± 0.7 media 0.28 ± 0.06 96.23 ± 15.92 49.2 ± 8.44

GUERRERO Guerrero G-1002A 0.61 ± 0.01 68.3 ± 1.2 48.1 ± 0.4 Guerrero G-12878 0.49 ± 0.01 167 ± 2 53.4 ± 0.5 Guerrero G-12881A 0.32 ± 0.01 86.8 ± 0.6 55.9 ± 0.1 media 0.47 ± 0.15 107.37 ± 52.47 52.47 ± 3.98 JALISCO Jalisco G-12915A 0.26 ± 0.01 68.9 ± 0.7 47.0 ± 1.0 Jalisco G-12930 0.29 ± 0.01 76.9 ± 1.1 51.1 ± 0.9 Jalisco G-12935 0.27 ± 0.01 96.5 ± 0.8 50.6 ± 0.4 Jalisco G-12945 0.23 ± 0.01 95.1 ± 1.9 46.2 ± 0.8 Jalisco G-12955 0.50 ± 0.01 95.8 ± 0.5 50.7 ± 0.4 Jalisco G-12966 0.40 ± 0.01 95.2 ± 0.5 50.9 ± 0.1 media 0.33 ± 0 .10 88.07 ± 0.53 49.42 ± 0.35 MICHOACAN Michoacán G-11050 0.28 ± 0.01 85.3 ± 0.4 41.0 ± 0.2 Michoacán G-12896B 0.26 ± 0.01 108 ± 0.4 42.1 ± 0.1 Michoacán G-12960 0.31 ± 0.01 74.4 ± 1 48.6 ± 0.7 Michoacán JSG y LOS 80 0.44 ± 0.01 82.8 ± 1.1 45.8 ± 0.4 media 0.32 ± 0 .08 87.63 ± 0.38 44.38 ± 0.26 MORELOS Morelos G-10010 0.42 ± 0.01 81.0 ± 0.2 44.5 ± 0.3 Morelos UNAM 0.45 ± 0.01 88.3 ± 0.6 35.6 ± 0.4 media 0.44 ± 0.02 84.65 ± 5.16 40.05 ± 6.29 Nayarit JSG y LOS 38 0.59 ± 0.01 90.8 ± 2.1 53.7 ± 1.2 OAXACA Oaxaca G-12871 0.33 ± 0.01 84.8 ± 0.1 43.6 ± 0.1 Oaxaca G-12875 0.29 ± 0.01 85.3 ± 0.3 43.2 ± 0.2 Oaxaca G-12876 0.31 ± 0.01 77.9 ± 0.7 49.5 ± 0.5 Oaxaca NPort. 0.38 ± 0.01 91.6 ± 1 42.5 ± 0.3 Oaxaca San Antonio 0.19 ± 0.02 86.4 ± 7.8 51.7 ± 4.4 Oaxaca San Miguel 0.31 ± 0.01 100 ± 1.6 56.7 ± 0.9 Oaxaca Teita 0.27 ± 0.01 97.9 ± 0.4 50.0 ± 0.2 Oaxaca Tilapa 0.46 ± 0.01 99.3 ± 0.8 44.4 ± 0.2 media 0.32 ± 0.08 90.40 ± 8.09 47.70 ± 5.08 Sinaloa G-12870A 0.07 ± 0.01 167 ± 1.1 52.9 ± 0.4


117

Cuadro 10. Contenido de minerales: calcio, hierrro y zinc en grano de frijol criollo y

mejorado.

FRIJOL CRIOLLO

Colecta Ca (g/100 g) Fe (mg/kg) Zn (mg/Kg)

Apetito criollo 0.20 ± 0.01 69.4 ± 1.0 35.0 ± 0.5 Apetito Vp 073 0.26 ± 0.01 75.7 ± 0.6 34.8 ± 0.2 Bl Bolita, Zitlala 0.26 ± 0.01 58.1 ± 0.4 23.6 ± 0.1 Criollo Pénjamo 0.08 ± 0.01 88.9 ± 0.7 37.9 ± 0.3 FM Acuña 0.13 ± 0.01 32.2 ± 0.7 23.6 ± 0.4 FM Arriñonado, Chilapa 0.22 ± 0.01 72.7 ± 1.0 30.1 ± 0.4 FM Arriñonado, Ostotitlan 0.14 ± 0.01 64.7 ± 2.0 26.6 ± 0.9 FM Pénjamo 0.19 ± 0.01 57.6 ± 0.2 34.1 ± 0.1 Higuerillo. Pénjamo 0.19 ± 0.01 74.3 ± 1.4 42.2 ± 0.8 Negro Bolita. Cuétzala 0.16 ± 0.01 150 ± 1 30.6 ± 0.0 Negro Largo Zitlala 0.15 ± 0.01 58.9 ± 1.1 27.5 ± 0.5 Norvell No. 3196 0.13 ± 0.01 61.0 ± 1.4 30.1 ± 0.5 Pinto Nacional 5068 0.17 ± 0.01 65.8 ± 0.7 31.6 ± 0.4 Rosa de Castilla, Romita 0.14 ± 0.01 82.3 ± 1.7 23.5 ± 0.5 Tres Colores Flor Rosada 0.23 ± 0.01 91.0 ± 1.2 34.4 ± 0.5

FRIJOL MEJORADO Bayomex 0.15 ± 0.01 54.3 ± 0.2 32.8 ± 0.1 Cacahuate 72 0.18 ± 0.01 73.1 ± 0.3 44.0 ± 0.1 Flor de Mayo 38 0.10 ± 0.01 41.9 ± 1.2 24.1 ± 0.7 Negro Durango 0.11 ± 0.01 78.3 ± 0.8 36.1 ± 0.3 Negro Jamapa 0.13 ± 0.01 53.6 ± 1.1 32.3 ± 0.5 Pinto Bayacora 0.16 ± 0.01 64.0 ± 2.1 28.7 ± 0.9

PROMEDIO n Ca (g/100 g) Fe (mg/kg) Zn (mg/Kg)

Silvestres y Enmalezados 32 0.33 ± 0.12 93.57 ± 22.70 47.87 ± 5.98 Criollos 15 0.18 ± 0.05 73.51 ± 25.63 31.04 ± 5.50 Mejorados 6 0.14 ± 0.03 60.87 ± 13.56 33.0 ± 6.77

n: número de accesiones de frijol analizadas.


118

2.2. Hierro

Como se ha descrito anteriormente, el hierro juega un papel fundamental en la salud

humana, ya que su deficiencia causa anemia. Debido a que existe grandes problemas de

malnutrición o anemia, surge ahí la importancia de encontrar fuentes accesibles en costo y

aceptación para incrementar el consumo de este elemento esencial.

El contenido de hierro en el frijol silvestre y enmalezado se encontró en un rango de

65.4 a 167 mg/kg, el nivel más bajo fue de Chiapas G-19026-C y el más alto de Sinaloa G-

12870A y Guerrero G-12878 (cuadro 9). La accesión de Sinaloa presentó la más alta cantidad

de hierro, pero la más baja en calcio. En este estudio las accesiones de Durango fueron

ligeramente mayores que las de Jalisco, a diferencia de los valores de hierro reportados en

frijol silvestre de Jalisco y Durango (64 a 280 mg/kg), donde las accesiones de Jalisco

presentó los valores más elevados (Guzmán-Maldonado et al., 2000). Sin embargo, las

accesiones de Guerrero presentaron los más altos niveles de este mineral (107.37 mg/kg). El

valor medio de hierro de todas las accesiones silvestres y enmalezadas fue de 93.57 ± 22.70

mg/kg (Cuadro 10).

Los valores de hierro contenidos en el grupo de accesiones criollas fue de 32.2 a 150

mg/kg en Flor de Mayo Acuña y Negro bolita, respectivamente y la media para éste grupo fue

de 73.51 ± 25.63 mg/kg (Cuadro 10), menor que lo registrado para frijol silvestre y

enmalezado y otros cultivados (100 ± 12 mg/kg) (Guzmán-Maldonado et al., 2000). En el

frijol mejorado se encontraron valores de 41.9 a 78.3 mg/kg en Flor de Mayo M38 y Negro

Durango, respectivamenrte,con un valor medio de 60.87 ± 13.56 mg/ kg (Cuadro 10), valor

que está en el rango de lo reportado para frijol cultivado (38 a 76 mg/kg) (Reyes-Moreno y

Paredes-López, 1993).


119

En general, se observó mayor contenido de hierro en los materiales silvestres y

enmalezados y una gradual reducción del contenido de hierro en los materiales cultivados, el

menor en las variedades mejoradas (Cuadro 10).

2.3. Zinc

El zinc es otro de los componentes esenciales y de gran importancia en el desarrollo

embrionario del humano, se encontró en un rango de 35.6 a 63.4 mg/kg. La accesión Morelos

UNAM tuvo el menor contenido, mientras que Durango G-11034 el mayor. Estos valores se

encuentran por arriba de lo reportado para materiales silvestres (3 a 33.1 mg/kg) (Guzmán-

Maldonado et al., 2000). El valor medio del contenido de zinc de todas las accesiones

silvestres y enmalezadas analizadas fue de 47.87 ± 5.98 mg/kg. En cuanto a la región de

origen, las accesiones de Guerrero presentaron los más altos contenidos, seguidos por las de

Jalisco, Durango y Oaxaca (52.47 ± 3.98; 49.42 ± 0.35; 49.2 ± 8.44 y 47.40 ± 5.08 mg/kg,

respectivamente) (Cuadro 9). No hubo diferencia entre las accesiones de Durango y Jalisco,

como había sido reportado previamente (Guzmán-Maldonado et al., 2000). En el frijol criollo

el contenido de zinc fue menor, en un rango de 23.5 a 42.2 mg/kg. El valor más bajo se obtuvo

en la colecta Rosa de Castilla, Romita, Gto. y el mayor en Higuerillo Pénjamo; y la media de

las colectas criollas analizadas fue 31.04 ± 5.50 mg/kg. No se observó diferencia en el

contenido de zinc entre las variedades criollas y mejoradas, el rango de las mejoradas fue de

24.1 a 44 mg/kg. Flor de Mayo M38 tuvo el menor contenido y Cacahuate 72 el mayor, el

valor medio fue de 33.0 ± 6.77 mg/kg (Cuadro 10), muy similar al de las colectas criollas y

dentro del rango reportado para frijol cultivado (22 a 44 mg/kg) (Guzmán-Maldonado et al.,

2000).


120

En general las accesiones silvestres presentaron mayor contenido de calcio, hierro y zinc,

en comparación con las accesiones criollas y variedades mejoradas. En la Figura 7 se muestran

las colectas silvestres con un perfil más completo de minerales y que pueden ser buenas

candidatas para un futuro mejoramiento del frijol cultivado, entre ellas destacan Guerrero G-

12878, Sinaloa G-12870A, DgoAgBla, Oaxaca San Miguel, Durango Salt2, Michoacán G-

12896B, Durango G-11025B, OaxTeita, Jalisco G-12955 y Nayarit JSG y LOS 38.

Figura 7. Contenido de minerales en el grano de frijol silvestre y enmalezado. Cada

color representa el estado de origen. El contenido de hierro (Fe) está representado por barras

sólidas, el de zinc (Zn) por barras rayadas, ambos son expresados en mg/kg. El contenido de

calcio (Ca) es representado con rombos naranjas y expresados en g/100 g. En la parte inferior

se identifican las colectas con el perfil más completo de minerales.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

ChiapasDurangoGuerreroJaliscoMichoac ánMorelosNayaritOaxacaSinaloa

Fe Zn

Ca

Fe y Zn

(mg/kg)

Ca

(g/100 g)

Dgo

Sal

t-2

Dg

oA

gB

la

G-1

1025

B

G-1

2878

G-1

2896

B

G-1

2870

A

Oax

San

Mig

Oax

Tei

ta

JSG

y L

OS

38G

-129

55

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7


Fe Zn

Ca


Fe Zn

Ca

Fe y Zn

(mg/kg)

Ca

(g/100 g)

Dgo

Sal

t-2

Dg

oA

gB

la

G-1

1025

B

G-1

2878

G-1

2896

B

G-1

2870

A

Oax

San

Mig

Oax

Tei

ta

JSG

y L

OS

38G

-129

55


121

3. Conclusiones de la caracterización nutricional del frijol

Las accesiones de frijol silvestre y enmalezado contienen mayor proteína que los

cultivados. Entre los cultivados no hubo diferencia significativa entre criollos y mejorados. Se

observó gran variabilidad en el contenido de proteína en el grano de frijol silvestre y no se

observó una relación con respecto a su origen; sin embargo, las accesiones de Michoacán

mostraron más homogéneidad, pero no fueron las de mayor contenido. Las accesiones con los

mayores contenidos de proteína fueron: Guerrero G-12881A (35.78 ± 0.3 g/100 g), Morelos

G-12877B (31.63 ± 0.2 g/100 g), Durango G-11034 (31.45 ± 0.3 g/100 g), Oaxaca San

Antonio (30.87 ± 0.6 g/100 g) y Jalisco G-12966 (30.45 ± 1.1 g/100 g). Estas

accesionespueden ser buenas candidatas para utilizar en el mejoramiento genético del frijol.

Las accesiones de frijol silvestre mostraron mayor contenido de minerales (calcio, hierro

y zinc), en comparación con las colectas criollas y mejoradas. Las accesiones silvestres y

enmalezadas que mostraron un perfil más completo en el contenido de minerales fueron:

Guerrero G-12878, Sinaloa G-12870A, DgoAgBla, Oaxaca San Miguel, Durango Salt2,

Michoacán G-12896B, Durango G-11025B, OaxTeita, Jal G-12955 y Nay JSG y LOS 38, así

como el criollo Negro bolita (por su alto contenido de Fe). Estas accesiones pueden ser

utilizadas para un posible incremento de los minerales en el frijol cultivado y con ello una

posible reducción de las deficiencias que afectan a la población mundial, especialmente de

aquellas personas que basan su dieta en el consumo de frijol.


122

B. Compuestos nutracéuticos de frijol

1. Clasificación de las accesiones con base al color de las semillas de frijol

El color de las semillas es un rasgo fenotípico que se utilizó como primer parámetro en

la clasificación de las diferentes colectas analizadas de frijol silvestre, tratando de seleccionar

el contenido de polifenoles en relación al color de la semilla. No ha sido clara la asociación

entre el color y el contenido de compuestos fenólicos ya que para algunos autores hay

correspondencia entre las semillas más coloridas y los más altos contenidos de compuestos

fenólicos (Beninger y Hosfield, 1999; Islam et al., 2003), mientras que para otros simplemente

no existe relación alguna (Guzmán-Maldonado et al., 1996; González De Mejía et al., 2003).

Los parámetros de color determinados con Hunter Lab fueron la luminosidad L (0 =

negro y 100 = blanco) que representa la cantidad de luz que un color puede reflejar, el valor de

a representado por valores positivos (rojo) ó negativos (verde), b con valores positivos

(amarillo) ó negativos (azul), a partir de los cuales se puede estimar el croma C [chroma= (a2

+ b2) ½], que corresponde a la pureza del color, es decir, que tan mezclado está con otro color.

Cabe mencionar que de las 50 accesiones de frijol silvestre y 12 de enmalezado, se descartaron

17 debido a que el color de sus granos era una mezcla heterogénea (café verdoso, crema con

franjas negras, café oscuro, café claro, café oscuro con franjas, moradas, etc.). De las 45

accesiones restantes y en base a la similaridad del color evaluado se construyó un

dendrograma que representa las agrupaciones de las colectas, se formaron cuatro grupos

principales: negro (I), gris moteado (II), café claro (III) y amarillo -crema (IV) (Figura 8).


123

Figura 8. Determinación de los grupos de color de las semillas de frijol. A.

Correlación entre los parámetros de color: luminosidad y croma (r = 0.9183; p = 0.01). B.

Dendrograma obtenido de acuerdo a la similaridad del color de 45 accesiones silvestres y

enmalezadas, observándose cuatro principales grupos de color: negro (# 1 a 10); gris moteado

(# 11 a 30); café claro (# 32 a 43) y amarillo - crema (# 44 y 45).

C0 4 8 12 16 20

19

29

39

49

59

B

r= 0.9183

p= 0.01

A

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1 2 3 45 67 8 9 10 11 12 13 1415 16 171819 20 21 2223 2425 26 27 2829 3031 32 3334 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

Dis

tanc

ia

Lum

inos

idad

C0 4 8 12 16 20

19

29

39

49

59

B

r= 0.9183

p= 0.01

A

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1 2 3 45 67 8 9 10 11 12 13 1415 16 171819 20 21 2223 2425 26 27 2829 3031 32 3334 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

Dis

tanc

ia

Lum

inos

idad


124

Los valores de luminosidad (L) de las diferentes colectas fue desde 19.29 a 52.20,

mientras que el croma (C) de 0.34 a 18.20 (Cuadro 11). Las accesiones con semillas negras

mostraron los más bajos niveles de luminosidad y croma, mientras que los más altos valores

fueron para las semillas amarillo -crema, observándose además una correlación entre la

luminosidad y el croma (0.9183 p = 0.01) (Figura 8). En cuanto al origen de las accesiones el

35% de las provenientes de Durango fueron de color café claro; el 50% de las de Guerrero y el

70% de Oaxaca fueron negras; el 45.5% de Michoacán y 40% de Morelos fueron gris

moteadas y las más heterogéneas fueron de Jalisco (Cuadro 11). La distribución del color en

las accesiones silvestres y enmalezadas no fue concluyente; sin embargo, se pudo observar una

tendencia en cuanto a las preferencias de consumo en México, amarillas en el Noroeste, todos

los colores en el Centro y con tendencia más oscura y negras hacia el Sur (Castellanos et al.,

1997).


125

Cuadro 11 Valores de color Hunter Lab del grano de accesiones de frijol y clasificación de

los grupos de color de las accesiones silvestres (S), enmalezadas (E) y cultivadas (C) de frijola.

# Nombre de la colecta

T L a b C Grupo de color

# Nombre de la colecta

T L a b C Grupo de color

CHIAPAS MICHOACAN 1 G-19026-C E 31.09 2.47 5.66 6.18 II 34 G-12888 S 21.65 0.32 1.83 1.86 I CHIHUAHUA 35 G-12889 S 22.78 1.69 2.51 3.02 I 2 G-22837 S 48.79 3.73 13.03 13.56 III 36 G-12895 E 46.76 5.17 11.59 12.69 III DURANGO 37 G-12960 E 39.87 9.63 8.41 12.79 III 3 G-10999 E 21.73 1.36 1.21 1.82 I 38 G-10019 E 32.69 5.54 9.83 11.28 II 4 DgoSalt2 S 21.36 1.01 1.17 1.55 I 39 G-12896 E 33.86 0.13 5.19 5.19 II 5 G-11024 S 45.09 5.16 12.97 13.96 III 40 G-12896-B S 30.65 3.58 6.32 7.27 II

6 DgoCCamp S 39.42 3.90 11.21 11.87 III 41 JSG y LOS 151

S 31.59 2.12 5.46 5.86 II

7 DgoChInd S 42.72 3.88 11.44 12.08 III 42 Pátzcuaro S 30.43 1.88 5.10 5.44 II 8 DgoPaura S 42.87 3.78 12.26 12.83 III 43 G-11050 S 29.54 2.06 6.21 6.54 M

9 DgoSBay2 S 47.45 3.31 14.09 14.47 III 44 JSG y LOS 80

S 33.21 1.9 9.08 9.28 M

10 G-10022 S 30.74 0.27 5.35 5.36 II MORELOS 11 G-11025-B E 51.98 3.41 16.41 16.76 IV 45 G-12874-B S 20.76 0.89 0.98 1.32 I 12 G-11028 S 39.95 2.40 10.77 11.03 M 46 G-10010 S 30.56 3.63 8.08 8.86 II 13 G-11029 E 23.84 0.99 2.16 2.38 M 47 G-10016 S 33.57 3.21 8.16 8.77 II 14 G-11034 S 26.45 1.67 4.07 4.40 M 48 G-10012 E 30.21 2.38 5.13 5.65 M 15 DgoAgBla S 36.93 4.07 10.27 11.05 M 49 IB-UNAM S 30.99 1.88 6.15 6.43 M GUERRERO NAYARIT

16 G-12878 S 23.91 0.53 2.47 2.53 I 50 JSG y LOS

38 S 36.51 1.53 7.68 7.83 II

17 G-12879-A S 19.29 0.98 0.80 1.26 I OAXACA 18 G-1002-A S 33.36 4.06 9.99 10.78 II 51 OaxSanMi S 46.92 5.45 13.37 14.44 III 19 G-12881-A S 25.52 1.59 3.13 3.51 M 52 OaxNTila S 44.44 5.17 12.23 13.28 III JALISCO 53 G-12871 S 36.98 6.27 8.49 10.56 II 20 G12865 S 19.76 0.95 0.39 1.02 I 54 G-12876 S 33.18 1.66 5.55 5.79 II 21 G-12915-A E 20.66 0.93 0.77 1.21 I 55 OaxMonAlb S 33.90 2.14 6.50 6.85 II 22 G-12930 E 39.30 4.82 11.79 12.74 III 56 OaxNPort S 27.88 1.57 4.87 5.12 II 23 G-12944 E 50.96 4.15 13.42 14.04 III 57 OaxSanAnt S 29.65 0.82 5.07 5.13 II 24 G-12957 S 34.52 4.00 9.69 10.48 II 58 OaxTeita S 31.18 1.46 5.56 5.75 II 25 G-12966 S 33.36 4.06 9.99 10.78 II 59 MaOax S 34.67 4.16 7.71 8.76 II 26 G-9995 S 28.24 1.37 4.30 4.51 II 60 G-12875 S 28.86 -0.1 4.66 4.66 M 27 G-12955 S 52.20 4.38 17.67 18.20 IV SINALOA 28 G-12934 S 23.73 0.72 2.38 2.49 M 61 G-12870-A S 29 1.71 5.41 5.68 M 29 G-12935 S 27.48 2.82 5.75 6.40 M ZACATECAS 30 G-12945 S 22.34 1.47 2.54 2.93 M 62 G-12987 S 21.74 0.46 0.84 0.96 I 31 G-12952 S 32.5 3.24 6.07 6.88 M CULTIVADOS 32 G-13026 S 29.69 0.47 5.25 5.27 M 63 Jamapa C 21.19 0.03 0.34 0.34 33 G-13029 S 34.45 1.59 7.34 7.51 M 64 Pinto C 40.04 4.71 9.91 10.98

a Accesiones de frijol común de diferente origin y tipo (T): silvestre (S), enmalezado (E)

y cultivado (C). Datos de color Hunter lab [L : luminosidad (0: negro a 100: blanco); a: escala

del verde al rojo; b: escala del azul al amarillo y C : croma]. Las accesiones fueron agrupadas

de acuerdo a su color: (I) negro; (II) gris moteado; (III) café claro; (IV) amarillo-crema y (M)

mezcla heterogénea.


126

2. Contenido de polifenoles

2.1. Fenoles Totales

La variación en el contenido de fenoles totales de las 62 accesiones silvestres y

enmalezadas fue de 0.90 a 2.11 mg equivalentes de ácido gálico (GAE)/g. El contenido más

alto fue para la colecta Durango G-11025B (# 11, color amarillo-crema) y el más bajo para

Jalisco G-12952 (# 31, mezcla de color), y la media de todas las colectas fue 1.37 mg GAE/g

(Figura 9 A). En base a su origen, las colectas presentaron amplia variación, las provenientes

de Durango exhibieron una alta dispersión, mientras que las de Guerrero, Michoacán y Oaxaca

fueron más homogéneas y las de Jalisco presentaron los niveles más bajos. En cuanto a los

materiales cultivados, Pinto americano y Negro Jamapa presentaron valores similares al rango

de los silvestres, 1.41 ± 0.01 y 1.98 ± 0.06 mg GAE/g, respectivamente. Los niveles de fenoles

totales encontrados en frijol se pueden comparar a los de diferentes especies de Vaccinium

berries silvestres (V. deliciosum, V. membranaceum, V. oxycoccus, V. parvifolium, y V.

uliginosum ), consideradas de las más importantes fuentes de polifenoles en frutas (0.81 a 1.70

mg of GAE /g) (Taruscio et al., 2004). Por otro lado, un estudio comparativo de la capacidad

antioxidante de 23 diferentes vegetales consumidos en EU, mostró que las variedades

comerciales de frijol común (judías y pinto americano) presentaron los valores más altos en

comparación a los demás vegetales, de ahí que se sugiere que el frijol puede ser uno de los

alimentos más importantes que brinda beneficios a la salud.


127

Figura 9. Perfil de fenoles totales (A), taninos condensados (B) y antocianinas

totales (C) de 50 accesiones de frijol silvestre , 12 enmalezadas y dos cultivadas, de

diferente origen geográfico. Los fenoles totales son expresados en mg equivalentes de ácido

gálico (EAG)/g de harina; taninos condensados expresados como mg equivalentes de (+)

catequina (ECA)/g de harina y antocianinas totales expresadas como mg de cianidina 3-

glucósido (C3G)/g de harina. Cada punto representa la media del ensayo por triplicado. Se

muestra con una línea horizontal la media de todas las accesiones (fenoles totales = 1.37 mg

EGA/g; taninos condensados = 18.09 mg ECA/g y antocianinas totales = 0.03 mg C3G/g). En

la parte inferior de las figuras A, B y C, se describe el estado de origen de las 62 colecciones

analizadas y aparecen en el mismo orden de accesión que en el Cuadro 11. Las figuras

representan los diferentes grupos de color: ? , negro; ? , gris moteado; ? , café claro; ? ,

amarillo - crema; *, mezclas heterogéneas; y +, cultivados.

Jam

apa

Du

ran

go

A

B

C

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 650

0.4

0.8

1.2

1.6

2

0.9

1.2

1.5

1.8

2.1

2.4

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 659

14

19

24

29

34

39

18.09

1.37

0.3

Oax

aca

Nay

arit

Pin

to

Jali

sco

Ch

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as

Sin

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Mo

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s

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3G /g

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les

tota

les

mg

EA

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Jam

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les

tota

les

mg

EA

G /g


128

2.2. Taninos condensados

El rango de taninos condensados en accesiones silvestres y enmalezadas fue de 9.49 a

35.70 mg equivalentes de (+) catequina/g de harina, el valor más alto fue atribuído a Durango

G-11025B la misma que presentó el valor más alto de fenoles totales. Mientras que Jalisco G-

12945 (# 30, mezcla de colores) presentó el más bajo valor. El valor medio de todas las

colectas analizadas fue 18.09 mg CAE/g de harina (Figura 9 B). Los resultados obtenidos

fueron comparables a los reportados para frijol silvestre y enmalezado de Chihuahua y

Durango (23.7 a 39.7 mg CAE/g de harina) (Guzmán-Maldonado et al., 2000), y con

cultivados de las razas Durango (16.8 to 19.9 mg CAE/g) y Jalisco (29.0 a 38.1 mg CAE/g)

(González De Mejía et al., 2003). Sin embargo, en las accesiones silvestres y enmalezadas

analizadas se encontró mayor variabilidad debido a que provienen de regiones más diversas.

Pinto y Negro Jamapa mostraron valores de 30.86 ± 2.5 y 21.37 ± 1.37 mg CAE /g de harina,

respectivamente; valores similares a lo reportado para frijol cultivado (González De Mejía et

al., 2003). Negro Jamapa mostró un contenido más alto de lo que previamente se había

reportado (Aparicio-Fernández, 2005), las diferencias pueden haberse dado por el método

empleado en la extracción de los compuestos fenólicos.

2.2. Antocianinas Totales

El contenido de antocianinas fue de 0.01 a 1.85 mg de cianidina-3-glucósido (C3G)/g de

harina, las accesiones de color negro (I) fueron las que presentaron los contenidos más altos,

seguidas por las gris moteado (II) (con motas negras), las mezcladas (M) (con algunas semillas

negras, moradas o franjas negras). Las colectas cafés claro (III) y amarillo-crema (IV) no

presentaron antocianinas, por lo que el valor de la media se disminuyó a 0.30 mg C3G/g de

harina (Figura 9 C). Los valores más altos correspondieron a Negro Jamapa, Jalisco G-


129

12915A y Guerrero G-12879A con 1.85, 1.74 y 1.52 mg C3G /g de harina, respectivamente.

Los resultados de antocianinas totales de las diferentes accesiones de color negro fueron

similares a los reportados por Takeoka et al., (1997) (2.13 mg C3G/g de harina en el cultivar

UI911), y superiores a los reportados para otros cultivares Mexicanos (0.37 a 0.71 mg /g)

(Salinas-Moreno et al., 2005). También fueron similares a los contenidos de antocianinas en

especies silvestres de bayas o frutillas (Taruscio et al., 2004). Sin embargo, no se observó un

perfil en el contenido de antocianinas entre las colectas analizadas según su origen y esto se

debe a la variación genética y de color de las colectas ya que sólo se han reportado

antocianinas en semillas de frijol de color negro y rojo.

Se observó que las colectas negras con altos valores de antocianinas presentaban bajos

contenidos de taninos condensados, por lo que se realizó un análisis de correlación que mostró

una correlación intermedia e inversa (r=-0.58 p = 0.01). Esta correlación podría explicarse en

base a que la ruta de síntesis de de los diferentes flavonoides, se dirige hacia la producción de

antocianinas o bien hacia los taninos condensados.

2.4. Asociación entre polifenoles y color

Como se había mencionado anteriormente la relación entre color y contenido de

polifenoles o actividad antioxidante no se muestra claramente. Se han reportado los contenidos

más altos de taninos condensados en el frijol más colorido y los más bajos en frijol amarillo y

blanco (Beninger y Hosfield 1999; Islam et al., 2003); mientras que sorpresivemente, un

reporte señala la actividad antioxidante más alta en semillas blancas debido a la presencia de

taninos condensados (Beninger y Hosfield, 2003) y en otros reportes ni siquiera encuentran

una relación entre color y taninos condensados (Guzmán-Maldonado et al., 1996; De Mejía et


130

al., 2003). Sin embargo los estudios realizados sólo han contemplado frijol cultivado, y los

estudios con frijol silvestre son escasos, por lo cual se buscó esta asociación en frijol silvestre.

Se encontró variación en el contenido de fenoles totales y taninos condensados entre y

dentro de cada grupo de color (Figura 10).

Nuestros resultados mostraron una tendencia entre el mayor contenido de fenoles totales

y taninos condensados de acuerdo a la claridad del color de la semilla (Figura 10), así como

una correlación moderada y directa entre ambos componentes para todas las muestras (r=0.703

p=0.01); la que fue más alta para el grupo de las semillas café claro y amarillo-crema (r=0.84

y r=0.93, p = 0.01, respectivamente.). Estos resultados sugieren que los principales polifenoles

encontrados en esos grupos de color pueden ser taninos condensados.

En general, se observó alta variación en el contenido de fenoles totales, taninos

condensados y antocianinas totales entre las diferentes accesiones analizadas. Por medio de un

análisis de componentes principales se estableció cúal componente influyó más en la

variación, el color o el genotipo mismo. Los resultados indicaron que el genotipo contribuyó

más a la variación de los fenoles totales (67.4%) y los taninos condensados (67.9%), que el

color de la semilla (12.5% y 24.7%, respectivamente). Sin embargo, para las antocianinas

totales el color de la semilla fue el componente más importante en la variación del contenido

(57.7%), en comparación al genotipo de las colectas (42.1%).


131

Figura 10. Variación del contenido de fenoles totales y taninos condensados entre y

dentro de los diferentes grupos de color. El diámetro de los círculos representa el color de

las semillas, incrementando de acuerdo a la luminosidad. Los números representan cada una

de las accesiones silvestres y enmalezadas, de acuerdo a el Cuadro 11. Lo s fenoles totales se

expresan como mg equivalentes de ácido gálico (EAG)/g de harina. Los taninos condensados

se expresan como mg equivalentes de (+) catequina (ECA)/g de harina.

Colorblackmottled graycaffetopale yellowmixtures

9 14 19 24 29 34 390.9

1.2

1.5

1.8

2.1

2.4

17

20

21

45

4

34

3

62

35

16

56

26

57

25

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46

40

10

1

58

41

38

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5524

5950

53

22

6 37

7

8

525

36

51

2

23

27

11

9

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4933

32

14

61

15

60

60

4829

28

31

3013

44


9 14 19 24 29 34 390.9

1.2

1.5

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2.1

2.4

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32

14

61

15

60

60

4829

28

31

3013

44

Taninos condensados (mg ECA/g)

Fen

oles

tota

les

(mg

EA

G/g

)

negro

gris moteado

café claro

amarillo-crema

mezclas

9.49 – 23.0219.11 – 35.7012.99 – 28.7212.82 – 27.1910.05 – 24.77Taninos condensados(mg ECA/g)

0.91 – 1.591.26 – 2.111.01 – 1.781.09 – 1.90.98 – 1.55Fenoles totales(mg EAG/g)

MEZCLADOSAMARILLO-CREMACAFE CLAROGRIS MOTEADONEGRO


9 14 19 24 29 34 390.9

1.2

1.5

1.8

2.1

2.4

17

20

21

45

4

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3

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35

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42

46

40

10

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58

41

38

1854

4739

5524

5950

53

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32

14

61

15

60

60

4829

28

31

3013

44


9 14 19 24 29 34 390.9

1.2

1.5

1.8

2.1

2.4

17

20

21

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4

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3

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35

16

56

26

57

25

42

46

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10

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41

38

1854

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5524

5950

53

22

6 37

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36

51

2

23

27

11

9

4319

4933

32

14

61

15

60

60

4829

28

31

3013

44


Fen

oles

tota

les

(mg

EA

G/g

)

negro

gris moteado

café claro

amarillo-crema

mezclas


9 14 19 24 29 34 390.9

1.2

1.5

1.8

2.1

2.4

17

20

21

45

4

34

3

62

35

16

56

26

57

25

42

46

40

10

1

58

41

38

1854

4739

5524

5950

53

22

6 37

7

8

525

36

51

2

23

27

11

9

4319

4933

32

14

61

15

60

60

4829

28

31

3013

44


9 14 19 24 29 34 390.9

1.2

1.5

1.8

2.1

2.4

17

20

21

45

4

34

3

62

35

16

56

26

57

25

42

46

40

10

1

58

41

38

1854

4739

5524

5950

53

22

6 37

7

8

525

36

51

2

23

27

11

9

4319

4933

32

14

61

15

60

60

4829

28

31

3013

44


Fen

oles

tota

les

(mg

EA

G/g

)

negro

gris moteado

café claro

amarillo-crema

mezclas

9.49 – 23.0219.11 – 35.7012.99 – 28.7212.82 – 27.1910.05 – 24.77Taninos condensados(mg ECA/g)

0.91 – 1.591.26 – 2.111.01 – 1.781.09 – 1.90.98 – 1.55Fenoles totales(mg EAG/g)

MEZCLADOSAMARILLO-CREMACAFE CLAROGRIS MOTEADONEGRO


132

2.5 Contenido de ácidos fenólicos en semillas de frijol silvestre y enmalezado

El rango de ácidos fenólicos en frijol silvestre y enmalezado fue de 49.56 a 131.18

mg/kg de harina, cuyos amplios valores fueron obtenidos en las accesiones de grano de color

gris moteado (Cuadro 12). Los resultados obtenidos están en el rango reportado en trabajos

previos. Sosulski y Dabowski, (1984) analizaron los ácidos fenólicos de 10 leguminosas

diferentes y encontraron de 18 a 163 mg/kg de harina, en el caso de frijol navy y lima (P.

lunatus) tuvieron 55 y 88 mg/kg, respectivamente. Así mismo, un contenido similar fue

reportado por Díaz-Batalla et al., (2006) para otros frijoles silvestres y cultivados de México.

Sin embargo, los valores encontrados fueron más altos que los reportados para cotiledones de

frijol Carioca (4.89 mg/kg de harina) (García et al., 1998), esto último sugiere que los ácidos

fenólicos deben estar presentes en mayor proporsión en la cascarilla de frijol.

Los principales ácidos fenólicos encontrados en las muestras analizadas fueron: ácido

ferúlico, vanílico, p-hidroxibenzoico y sinápico y en más bajas cantidades aldehído vanílico,

ácido cafeico, siríngico y p-coumárico (Figura 11 A). Al comparar el contenido de las

accesiones silvestres y enmalezadas que poseen los más altos contenidos de ácidos fenólicos

ontra una accesión de frijol negro cultivado, se observa que el ácido ferúlico fue mayor en

semilla de frijol silvestre (42.37 y 36.0 mg/Kg, respectivamente), ácido vanílico (42.76 mg/Kg

en fr ijol silvestre contra 14.1 mg/ Kg. en frijol negro cultivado), p-hidroxibenzoico (27.62

mg/Kg contra 13.8 mg/Kg, respectivamente); p-coumárico (7.1 mg/Kg contra 10.89 mg/kg,

respectivamente). Y comparando al frijol con la soya, los ácidos fenólicos predominantes de

ésta son ácido gálico, protocatecuico, hidroxibenzoico, salicílico, vanílico, cafeico,

hidroxicinámico y ferúlico, y se encuentran en extractos de hojas y raíces (Porter et al., 1986).


133

Cuadro 12. Contenido de ácidos fenólicos en semilla de frijol silvestre, enmalezado y cultivado a.

ACIDOS FENOLICOS Colecta Color APHB AV AC ALV ASIR ACM AF ASIN TOTAL

CHIAPAS G-19026-C II 13.95 12.49 0 6.92 0 5.66 21.22 9.17 69.41 CHIHUAHUA G-22837 III 10.84 9.85 0 0 0 6.27 18.29 10.34 55.58 DURANGO G-10999 I 12.27 7.34 1.75 1.75 0 6.15 14.91 8.51 52.68 DgoSalt2 I 8.32 8.25 2.16 0.25 0 8.65 21.98 12.26 61.87 G-11024 III 16.80 13.77 2.67 0.53 0 6.67 24.99 12.75 78.19 DgoCCamp III 8.86 7.20 0 2.29 0 4.14 20.29 13.17 55.95 DgoChInd III 14.19 16.30 3.17 3.93 0 8.85 26.77 19.52 92.72 DgoPaura III 16.06 12.28 3.89 2.18 0 7.85 27.86 20.24 90.36 DgoSBay2 III 15.04 8.63 2.06 4.41 0 7.47 20.52 14.01 72.13 G-10022 II 27.62 32.89 0 10.03 0 5.13 28.04 15.65 119.36 G-11025-B IV 15.30 14.16 0.95 2.66 0 2.20 13.43 11.75 60.45 G-11028 M 9.47 7.96 0.61 2.96 0 6.41 14.10 12.25 53.76 G-11029 M 11.31 5.83 0 0.71 0 7.30 17.21 11.85 54.21 G-11034 M 16.11 23.87 0 2.22 0 3.32 19.00 11.81 76.33 DgoAgBla M 15.28 25.83 0 3.53 0 4.57 31.21 17.99 98.40 GUERRERO G-12878 I 11.36 18.63 2.52 3.73 9.28 5.95 26.40 12.97 90.83 G-12879-A I 12.22 16.51 1.76 4.33 8.58 6.64 26.39 9.62 86.06 G-1002-A II 10.28 18.30 3.09 7.63 0 2.98 18.70 8.50 69.48 G-12881-A M 13.37 13.41 2.90 4.58 5.92 4.76 24.60 9.55 79.08 JALISCO G12865 I 6.45 22.73 11.83 3.23 0 4.04 29.31 16.25 93.84 G-12915-A I 11.85 17.16 0 3.40 0 6.00 28.58 10.94 77.94 G-12930 III 9.98 18.39 1.65 3.52 5.44 6.39 17.30 8.53 71.20 G-12944 III 12.69 21.08 3.03 6.00 0 3.24 28.38 17.17 91.59 G-12957 II 9.31 24.78 2.71 0.94 0 7.62 27.04 15.67 88.07 G-12966 II 9.94 22.13 0 3.51 0 5.81 32.68 10.19 84.27 G-9995 II 10.92 22.67 1.56 0.26 0 3.95 15.93 6.41 61.70 G-12955 IV 10.46 28.51 4.57 3.03 0 2.14 28.46 17.35 94.52 G-12934 M 17.07 17.82 5.35 2.07 6.81 5.92 25.62 13.94 94.62 G-12935 M 14.54 16.90 2.50 12.82 3.67 6.20 30.89 18.85 106.38 G-12945 M 12.93 13.63 5.14 3.73 6.16 4.39 22.31 21.69 90.00 G-12952 M 8.36 17.98 3.13 4.21 0 2.70 24.76 16.16 77.30 G-13026 M 14.57 13.19 0 12.51 9.33 10.23 34.51 22.40 116.74 G-13029 M 13.43 20.40 1.05 0 3.88 6.44 35.79 21.81 102.79 MICHOACAN G-12888 I 15.62 15.26 5.63 3.99 0 3.87 24.97 13.95 83.28 G-12889 I 22.91 15.77 17.12 4.07 0 6.61 34.01 10.76 111.25 G-12895 III 16.38 6.49 4.34 1.59 0 3.44 10.33 7.59 50.16 G-12960 III 11.87 6.77 16.27 0 0 4.09 13.97 11.20 64.16 G-10019 II 11.83 28.29 6.40 0 0 3.30 15.60 14.00 79.43 G-12896 II 12.94 10.05 16.68 0 0 3.65 19.27 6.99 69.58 G-12896-B II 19.44 12.31 13.38 0 0 5.02 19.44 11.88 81.47 JSG y LOS 151 II 8.79 13.58 28.25 0 0 5.03 17.47 9.49 82.61 Pátzcuaro II 12.67 12.80 4.00 1.99 0 2.24 10.24 5.62 49.56 G-11050 M 16.56 14.55 12.48 0 0 4.17 13.77 6.54 68.07 JSG y LOS 80 M 12.64 15.42 24.99 0 0 7.50 25.78 15.13 101.46


134

ACIDOS FENOLICOS Colecta Color APHB AV AC ALV ASIR ACM AF ASIN TOTAL

MORELOS G-12874-B I 14.32 20.20 0.00 9.33 12.79 5.81 20.73 11.42 94.61 G-10010 II 13.66 34.15 1.88 3.90 11.92 5.99 42.37 17.31 131.18 G-10016 II 14.38 14.82 0.00 22.28 6.14 4.88 30.33 13.67 106.51 G-10012 M 13.36 18.15 3.09 2.39 12.84 6.33 23.98 15.15 95.28 IB-UNAM M 12.47 13.61 1.94 9.63 0 2.51 21.75 11.02 72.94 NAYARIT JSG y LOS 38 M 21.53 42.76 0.00 2.10 0 3.96 21.68 8.29 100.32 OAXACA OaxSanMi III 8.36 22.08 14.34 0 0 3.01 21.57 10.09 79.44 OaxNTila III 11.94 20.31 16.69 0 6.69 1.74 17.72 7.87 82.97 G-12871 II 20.54 20.39 18.99 0 0 4.18 26.76 11.55 102.41 G-12876 II 13.01 13.39 18.07 0 0 5.01 22.97 13.27 85.71 OaxMonAlb II 5.54 19.72 8.74 0 0 2.47 16.84 19.58 72.88 OaxNPort II 16.82 22.49 13.41 0 0 4.13 23.08 14.10 94.03 OaxSanAnt II 4.82 15.98 15.61 0 0 3.87 21.55 10.97 72.80 OaxTeita II 22.71 28.10 18.99 0 0 2.45 28.06 9.52 109.83 MaOax II 5.95 23.04 13.30 0 0 3.80 18.77 4.04 68.89 G-12875 M 12.40 12.69 14.56 0 0 4.94 19.40 12.38 76.37 SINALOA G-12870-A M 16.25 7.16 2.31 3.03 0 10.89 22.45 12.01 74.09 ZACATECAS G-12987 I 17.37 12.33 0.00 3.23 6.96 8.10 27.41 15.91 91.31 CULTIVADOS Negro Jamapa I 16.83 16.70 20.56 0 13.30 3.39 20.85 11.52 103.14 Pinto americano CM 19.91 12.41 23.04 3.86 0 4.36 25.66 15.70 104.93

a Valores promedio de dos determinaciones expresados como mg/kg de harina de frijol (base

fresca). Acidos fenólicos: AHPB, ácido p-hidroxibenzoico; AV, ácido vanílico; AC, ácido

cafeico; ALV, aldehido vanílico; ASIR, ácido siríngico; ACM, ácido p-coumárico; AF, ácido

ferúlico; ASIN, ácido sinápico. Color de la semilla: (I) negro; (II) gris moteado; (III) café

claro; (IV) amarillo-crema; (M) mezcla heterogénea y (CM) crema moteado.


135

Figura 11. Cromatogramas típicos obtenidos por HPLC en frijol silvestre y enmalezado.

(A) Acidos fenólicos: vanílico, cafeico, siríngico, coumárico, ferúlico y sinápico y aldehido

vanílico (? = 295 nm). (B) Flavonoides: daidzeína, quercetina y kaemferol (? =260 nm). (C)

Antocianinas de frijol negro: delfinidina, cianidina, petunidina, pelargonidina, peonidina y

malvidina (? =520 nm).

Van

ílico

Ald

ehid

ova

níli

coS

iríng

ico

Cou

rmár

ico

Fer

úlic

o

Sin

ápic

o

Abs

orba

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Dai

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Gen

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Que

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ina

Kae

mpf

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Del

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ina

Pet

unid

ina

Pel

argo

nidi

na

Peo

nidi

naM

alvi

dina

Cia

nidi

na

Abs

orba

ncia

Abs

orba

ncia

Tiempo de retención (min)

Caf

eico

Acidos Fenólicos ? = 295 nm

Flavonoides ? = 260 nm

Antocianidinas? = 520 nm

A

B

C

Van

ílico

Ald

ehid

ova

níli

coS

iríng

ico

Cou

rmár

ico

Fer

úlic

o

Sin

ápic

o

Abs

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Pel

argo

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na

Peo

nidi

naM

alvi

dina

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nidi

na

Abs

orba

ncia

Abs

orba

ncia

Tiempo de retención (min)

Caf

eico

Acidos Fenólicos ? = 295 nm

Flavonoides ? = 260 nm

Antocianidinas? = 520 nm

A

B

C


136

La accesión de semilla gris moteada Morelos G-10010 presentó el mayor contenido de

ácidos fenólicos totales (131.18 ± 4.21 mg/kg). Con respecto a los demás colores, altos

contenidos se obtuvieron en Michoacán G-12889 111.25 ± 11.49 mg/kg (negra), Dgo ChIndio

92.72 ± 8.51 mg/kg (café claro), Jalisco G-12955 94.52 ± 1.81 mg/kg (amarillo-crema) y

Jalisco G-13026 116.74 ± 1.25 mg/kg (mezcla heterogénea) (Figura 12 A). Mientras que los

frijoles cultivados Pinto americano y Negro Jamapa tuvieron casi el mismo contenido (104.93

± 3.82 and 103.14 ± 3.72 mg/kg de harina, respectivamente) (Cuadro 12). Como se puede

observar, algunas accesiones de frijol silvestre y enmalezado mostraron mayor contenido de

ácidos fenólicos totales que el frijol cultivado.

No fue posible encontrar un perfil del contenido de ácidos fenólicos relacionados con el

origen de las accesiones porque su variación fue grande. Sin embargo, las accesiones de

Morelos tuvieron el rango más alto (72.94 a 131.17 mg/kg de harina). En cuanto al color

tampoco se encontró una tendencia clara; sin embargo, las accesiones gris moteado

presentaron los contenidos más altos de ácido p-hidroxibenzoico, vanílico, cafeico, aldehido

vanílico y ácido ferúlico.


137

Figura 12. Representación gráfica de las accesiones de frijol silvestre y

enmalezado de diferente color con los mayores contenidos de ácidos fenólicos y

flavonoides dentro de cada grupo de color. Acidos fenólicos (A) y flavonoides (B). La

distribución se representa de acuerdo al color : (I) negro, (II) gris moteado, (III) café claro,

(IV) amarillo-crema, (M) mezcla heterogénea, y (C) cultivados. Cada línea radial de las

diferentes gráficas representa el contenido de los diferentes ácidos fenólicos (A) o

flavonoides (B) en mg/kg, mientras que las figuras completas muestran cada uno de los

diferentes compuestos.

Mich G-12889 (I) MichG-12888 (I)

Jamapa (C)

Jal G-12955 (IV)

Pinto (C)

Jamapa (C)

1: Daidze ína

2: Quercetina

3: Kaemferol

4: Coumestrol

Jal G-13026 (M) MichJSG y LOS 80 (M)

Dgo ChInd (III) Dgo G-11024 (III)

Mor G-10010 (II)

0

10

20

30

401

2

3

4

5

6

7

8

0

10

20

30

401

2

3

4

5

6

7

8

0

10

20

30

40

1

2

3

4

5

6

7

8

0

10

20

30

401

2

3

4

5

6

7

8

0

10

20

30

401

2

3

4

5

6

7

8

0

10

20

30

401

2

3

4

5

6

7

8

0

10

20

30

401

2

3

4

B

020406080100

1

2

3

4

Flavonoides

0

10

20

30

401

2

3

4

Mich G-12896-B (II)

0102030405060

1

2

3

4

0

10

20

30

401

2

3

4

Pinto (C)

Dgo G-11025-B (IV)

0

10

20

30

40

1

2

3

4

-1010305070

1

2

3

4

0

0.2

0 .4

0 .6

0 .8

1

1

2

3

4

0

10

20

30

401

2

3

4

5

6

7

8

0

0 . 2 5

0.5

0 . 7 5

1

1

2

3

4

5

6

7

81: APHB

2: Vanílico

3: Cafeico

4: Aldehido vanílico

5: Siríngico

6: p-Coumarico

7: Ferúlico

8: Sinapico

A Acidos Fenólicos

Mich G-12889 (I) MichG-12888 (I)

Jamapa (C)

Jal G-12955 (IV)

Pinto (C)

Jamapa (C)

1: Daidze ína

2: Quercetina

3: Kaemferol

4: Coumestrol

Jal G-13026 (M) MichJSG y LOS 80 (M)

Dgo ChInd (III) Dgo G-11024 (III)

Mor G-10010 (II)

0

10

20

30

401

2

3

4

5

6

7

8

0

10

20

30

401

2

3

4

5

6

7

8

0

10

20

30

40

1

2

3

4

5

6

7

8

0

10

20

30

401

2

3

4

5

6

7

8

0

10

20

30

401

2

3

4

5

6

7

8

0

10

20

30

401

2

3

4

5

6

7

8

0

10

20

30

401

2

3

4

B

020406080100

1

2

3

4

Flavonoides

0

10

20

30

401

2

3

4

Mich G-12896-B (II)

0102030405060

1

2

3

4

0

10

20

30

401

2

3

4

Pinto (C)

Dgo G-11025-B (IV)

0

10

20

30

40

1

2

3

4

-1010305070

1

2

3

4

0

0.2

0 .4

0 .6

0 .8

1

1

2

3

4

0

10

20

30

401

2

3

4

5

6

7

8

0

0 . 2 5

0.5

0 . 7 5

1

1

2

3

4

5

6

7

81: APHB

2: Vanílico

3: Cafeico

4: Aldehido vanílico

5: Siríngico

6: p-Coumarico

7: Ferúlico

8: Sinapico

A Acidos Fenólicos


138

2.6. Contenido de flavonoides en semillas de frijol silvestre y enmalezado

El contenido de flavonoides en semilla de frijol silvestre y enmalezado fue de 7.72 a

106.48 mg/kg de harina, que fueron más bajos que los contenidos en “French bean” (172.5

mg/kg) (Hempel y Böhm, 1989) y frijol Zolfino (132 a 711 mg/kg) (Romani et al., 2004) y

similar a los contenidos de otros frijoles silvestres de México (Díaz-Batalla et al., 2006). La

accesión Michoacán G-12896B mostró los más altos contenidos de flavonoides totales (106.49

± 2.96 mg/kg), mientras que Morelos G-10010 que fue la accesión con los más altos

contenidos de ácidos fenólicos, fue la que presentó el más bajo nivel de flavonoides totales

(7.72 ± 0.27 mg/kg) (Cuadro 13). En la Figura 11 B se muestran los flavonoides analizados en

frijol silvestre y enmalezado. El principal flavonoide en las accesiones de frijol silvestre y

enmalezado fue kaemferol, y la colecta con el mayor contenido de éste fue Michoacán G-

12896B con 98.57 ± 3.61 mg/kg de harina, (colecta gris moteada). Quercetina estuvo presente

en menor cantidad en comparación con kaemferol, y el más alto nivel lo contuvo la colecta

Durango G-11034 con 58.58 ± 2.54 mg/kg de harina (mezcla heterogénea). Los flavonoides

quercetina y kaemferol están ampliamente distribuidos en los alimentos y el consumo de ellos

se ha relacionado con la prevención de cáncer de pulmón y enfermedades cardiovasculares.Su

posible acción es la modulación de enzimas de detoxificación e inhibición de algunas enzimas

relacionadas a la proliferación celular, además de que poseen una importante actividad

antioxidante. En base a los estudios de actividad antioxidante de diferentes flavonoides se sabe

que quercetina tiene mayor acción, y tomando en cuenta que el frijol Zolfino (frijol cultivado

en Italia) posee principalmente glucósidos de kaemferol, se sugiere que el frijol silvestre y

enmalezado podría poseer mejor capacidad antioxidante, tomando en cuenta su mayor

contenido de quercetina (Romani et al., 2004).


139

Daidzeína y coumestrol se encontraron en niveles bajos y sólo en algunas colectas

(Figura 12 B y Cuadro 13), mientras que genisteína no se detectó. Como fue mostrado

previamente por Díaz-Batalla et al., (2006), la semilla de frijol no es una fuente importante de

isoflavonoides, en comparación con la soya. Sin embargo, en soya otros flavonoides tales

como quercetina y kaemferol se localizan principalmente en extractos de hoja (Romani et al.,

2004). Cuando el frijol es germinado, los isoflavonoides son sintetizados de novo y entonces

puede ser una opción para introducir a la dieta éste tipo de isoflavonoides, altamente

estudiados e identificados por la prevención de cáncer y su acción hormonal.


140

Cuadro 13. Contenido de flavonoides en semilla de frijol silvestre,enmalezado y cultivado .a

FLAVONOIDES Colecta Color DA Q KA CM TOTAL Colecta Color DA Q KA CM TOTAL

CHIAPAS MICHOACAN G-19026C II 1.19 4.17 4.02 0 9.39 G-12888 I 3.09 20.33 8.57 1.12 33.12 CHIHUAHUA G-12889 I 0.80 7.81 12.09 0 20.70 G-22837 III 1.49 3.47 3.23 0 8.18 G-12895 III 2.00 7.98 9.57 0 19.55 DURANGO G-12960 III 1.83 4.53 3.63 0 10.00 G-10999 I 3.38 7.57 11.16 0 22.11 G-10019 II 2.54 9.58 9.71 0 21.83 DgoSalt2 I 1.87 4.25 3.04 0 9.16 G-12896 II 2.28 6.26 10.03 0 18.56 G-11024 III 1.73 8.08 34.26 0 44.08 G-12896B II 1.98 5.93 98.57 0 106.48 DgoCCamp III 0.94 11.12 15.10 0 27.16 JSG y LOS 151 II 2.79 6.33 5.35 0 14.46 DgoChInd III 0.73 4.73 5.15 0 10.60 Pátzcuaro II 1.20 5.39 6.74 0 13.33 DgoPaura III 1.59 6.85 13.15 0 21.59 G-11050 M 1.72 20.53 22.95 0 45.20 DgoSBay2 III 1.51 7.14 17.47 0 26.12 JSG y LOS 80 M 3.62 5.02 72.35 0 80.99 G-10022 II 1.55 9.58 7.67 0 18.80 MORELOS G-11025B IV 1.79 21.29 56.71 0 79.79 G-12874B I 1.66 5.65 5.85 0 13.16 G-11028 M 1.26 13.58 10.81 0 25.65 G-10010 II 0.41 2.75 2.19 2.37 7.72 G-11029 M 1.93 7.17 10.28 0 19.38 G-10016 II 2.15 5.56 7.88 0 15.58 G-11034 M 1.42 58.58 7.84 0 67.83 G-10012 M 2.36 3.50 3.55 0 9.40 DgoAgBla M 1.02 7.36 4.83 0 13.21 IB-UNAM M 2.06 4.93 6.36 0 13.34 GUERRERO NAYARIT G-12878 I 1.82 9.25 13.23 0 24.30 JSG y LOS 38 M 1.59 3.20 5.26 1.13 11.18 G-12879A I 1.89 4.86 4.17 1.18 12.10 OAXACA G-1002A II 2.15 5.80 10.46 1.23 19.64 OaxSanMi III 1.80 2.08 6.08 0 9.96 G-12881A M 1.77 6.21 14.72 0.64 23.33 OaxNTila III 2.00 4.33 9.22 1.03 16.59 JALISCO G-12871 II 1.48 4.30 6.68 0 12.46 G12865 I 2.19 6.48 6.87 0 15.55 G-12876 II 1.07 3.10 4.43 1.83 10.43 G-12915A I 2.27 12.41 7.94 1.48 25.64 OaxMonAlb II 1.68 2.93 5.59 0 10.20 G-12930 III 2.93 2.99 4.57 0 10.49 OaxNPort II 1.64 6.25 10.38 0.62 18.89 G-12944 III 2.86 3.06 8.79 0 14.71 OaxSanAnt II 1.45 3.20 5.63 0 10.28 G-12957 II 2.18 2.55 17.21 0 21.95 OaxTeita II 1.84 5.48 10.13 0 17.45 G-12966 II 1.75 3.29 5.64 1.88 12.54 MaOax II 1.58 3.42 6.09 0 11.10 G-9995 II 1.46 4.22 8.61 0 14.28 G-12875 M 1.83 4.78 8.44 0 15.05 G-12955 IV 2.33 3.97 4.33 0 10.63 SINALOA G-12934 M 1.35 4.39 6.28 0 12.02 G-12870A M 2.11 11.04 11.42 3.38 27.95 G-12935 M 1.55 5.18 9.36 4.23 20.31 ZACATECAS G-12945 M 1.95 5.31 8.76 3.63 19.65 G-12987 I 1.45 5.80 6.92 0 14.17 G-12952 M 2.04 4.42 7.97 1.99 16.42 CULTIVADOS G-13026 M 1.48 9.13 6.18 7.14 23.93 Jamapa I 2.49 24.20 17.49 0 44.17 G-13029 M 1.94 7.67 9.17 0 18.78 Pinto MC 2.00 2.29 23.52 0 27.82

a Valores promedio de dos determinaciones expresados como mg/kg de harina de frijol

(base fresca). Flavonoides: DA daidzeina, Q quercetina, KA kaempferol, CM coumestrol.

Color de la semilla: (I) negro; (II) gris moteado; (III) café claro; (IV) amarillo-crema; (M)

mezcla heterogénea y (CM) crema moteado.


141

También se observó una amplia variación en el contenido de flavonoides con respecto a

lugar de origen. Las accesiones provenientes de Durango (9.16 a 79.80 mg/kg de harina) y

Michoacán (10.0 a 106.49 mg/kg de harina) presentaron los más altos niveles de flavonoides

(Cuadro 13). Y en cuanto al color, también se observó variación entre y dentro de cada color

de las accesiones en el contenido, las accesiones de color amarillo-crema tuvieron los niveles

más altos en comparación con los de color negro, gris moteado y café claro; sin embargo, el

grupo de este último color solamente está conformado por dos accesiones y una de ellas tiene

elevado contenido de kaemferol, por lo que su contenido total se incrementa y se sugiere

ampliar el estudio en número de muestras de este color. La Figura 12 B muestra las accesiones

con los mejores perfiles de flavonoides en base al color: Michoacán G-12888 con 33.12 ± 3.90

mg/kg (colecta negra), Michoacán G-12896-B con 106.49 ± 2.96 mg/kg (colecta gris

moteado), Durango G-11024 con 44.08 ± 2.44 mg/kg (colecta café claro), Durango 11025B

con 79.80 ± 3.83 mg/kg (amarillo-crema) y Michoacán JSG y LOS 80 con 80.99 ± 8.80 mg/kg

(mezcla heterogénea). Los cultivares Pinto americano y Negro Jamapa mostraron contenidos

de flavonoides totales más bajos que los de las colectas silvestres y enmalezadas (27.82 ± 6.17

mg/kg y 44.17 ± 4.55 mg/kg de harina, respectivamente).

En general, no se observó una correspondencia entre el color y el contenido de

flavonoides y a pesar de los datos arrojados por las dos colectas de frijol amarillo-crema, se

necesita ampliar el estudio para confirmar esta previa observación. En comparación, Beninger

y Hosfield (1999) encontraron pequeñas diferencias en los contenidos de kaemferol 3-

glucósido, entre tres cultivares de diferente color; sin embargo, ellos sugieren que son los

polímeros de antocianidinas los que pueden estar jugando un papel en el color de la semilla,

más que los monómeros de kaemferol. Así mismo, nuestros resultados pueden ser diferentes


142

debido a que la cuantificación se realizó en muestras hidrolizadas (agliconas) y ellos en

muestras glicosiladas.

2.7. Contenido de antocianinas en semillas de frijol silvestre y enmalezado

Se analizó el perfil de antocianinas solamente de aquellas accesiones de color negro, gris

moteado y algunas mezclas heterogéneas. Después de hidrolizar las muestras se detectaron las

seis principales antocianinas (Figura 11 C). Tomando en cuenta que el 100% corresponde a la

suma del contenido de las seis diferentes antocianinas, el contenido de cada una de ellas se

describe a continuación: delfinidina 48.5 – 81.0%, petunidina 3.7 - 31.8%, cianidina 0.9 -

22.5%, malvidina 3.9 - 14.2%, pelargonidina 0.4 - 6.5%, y peonidina 0.5 - 3.7%.

Como era de esperarse, el contenido más alto de antocianinas se observó en el grupo de

las colectas de color negro, seguido por las gris moteado y finalmente por las mezclas

heterogéneas. El contenido total de antocianinas se presentó en el rango de 0.19 a 3.41 mg/g

de harina y el contenido más alto correspondió al cultivar Negro Jamapa (3.41 ± 0.2 mg/g),

seguido por Guerrero G-12879-A (2.36 ± 0.3 mg/g), Michoacán G-12888 (1.73 ± 0.2 mg/g),

Jalisco G-12865 (1.40 ± 0.01 mg/g), Jalisco G-12915-A (1.33 ± 0.01 mg/g), DgoAgBla (1.23

± 0.02 mg/g), y Jalisco G-12934 (1.03 ± 0.02 mg/g) (Cuadro 14).

Los contenidos obtenidos son más altos que los reportados por Romani et al., (2004). A

partir de los datos analizados en harina proveniente de la semilla completa se estimó el

contenido correspondiente a la cascarilla de frijol. Básandonos en que aproximadamente el 9%

de la semilla corresponde a la cascarilla de frijol, como ha sido expuesto por Takeoka et al.,

(1997), por lo tanto el valor estimado de antocianinas en la cascarilla del frijol silvestre fue de

2.12 a 37.88 mg/g, comparable a los datos encontrados por Takeoka et al., (1997) y más altos

que los de un cultivar Koreano (Choung et al., 2003).


143

Cuadro 14. Determinación del contenido de antocianinas en semillas de frijol silvestre y

enmalezado de México por HPLC a.

Color Nombre de la colección

Delfinidina (mg /g)

Petunidina (mg /g )

Cianidina(mg /g)

Malvidina (mg /g)

Pelargonidina (mg /g)

Peonidina (mg /g)

Antocianinas totales (mg/g)

I Dgo Salt 2 0.44 0.08 0.01 0.05 0.02 0.01 0.60 klm I Dgo G-10999 0.33 0. 06 0.07 0.03 0.02 0.02 0.53 mn I Gro G12879A 1.44 0.60 0.08 0.22 0.01 0.01 2.36 b I Jal G-12865 0.83 0.35 0.06 0.14 0.01 0.01 1.40 d I Jal G-12915A 0.67 0.42 0.03 0.19 0.01 0.01 1.33 d I Mich G-12888 1.21 0.27 0.15 0.08 0.03 0.01 1.73 c I Mich G-12889 0.67 0.07 0.01 0.03 0.02 0.02 0.82 i I Mor G12877B 0.63 0.17 0.05 0.07 0.01 0.01 0.94 gh I Zacatecas

G-12987 0.29 0.06 0.04 0.03 0.01 0.01 0.44 ño

II Gro G-1002A 0.09 0.01 0.04 0.02 0.01 0.01 0.19 g II Chiapas

G-19026C 0.29 0.05 0.07 0.03 0.01 0.01 0.46 ño

II Jal G-9995 0.45 0.07 0.08 0.03 0.02 0.01 0.66 jk II Dgo G-10022 0.45 0.05 0.08 0.02 0.02 0.01 0.63 jkl II Nayarit JSG y

LOS 38 0.38 0.02 0.11 0.03 0.03 0.01 0.57 lm

II Oax Portillo 0.18 0.04 0.03 0.03 0.01 0.01 0.29 p II Oax Teita 0.72 0.09 0.12 0.04 0.02 0.01 1.0 fg M Dgo AgBla 0.89 0.14 0.09 0.08 0.03 0.01 1.23 e M Dgo G-11034 0.49 0.07 0.07 0.04 0.02 0.01 0.69 j M Gro G-12881 0.27 0.06 0.09 0.03 0.03 0.01 0.48 nñ M Jal G-12945 0.62 0.12 0.07 0.05 0.01 0.01 0.88 hi M Jal G-12934 0.71 0.14 0.08 0.06 0.02 0.01 1.03 f M Mor G-10012 0.26 0.03 0.06 0.02 0.02 0.01 0.40 o M Oax G-12875 0.42 0.03 0.09 0.02 0.02 0.01 0.58 klm M Sinaloa

G-12870A 0.34 0.04 0.01 0.03 0.02 0.01 0.45 ño

C Negro Jamapa 2.06 0.76 0.12 0.44 0.03 0.01 3.41 a

a Los valores representan la media de dos determinaciones. Las letras junto al contenido total

representan que son significativamente diferentes (p‹ 0.05). Colectas con diferente color: (I)

negro; (II) gris moteado; (M) mezclas y (C) cultivados.


144

El perfil de antocianinas presentado por el cultivar Negro Jamapa fue el siguiente:

delfinidina (60.3%), petunidina (22.3%), cyanidina (3.4%), malvidina (12.9%), pelargonidina

(0.7%) y peonidina (0.3%). Nuestros resultados muestran que algunas accesiones de frijol

silvestre y enmalezado tienen un mejor contenido de antocianinas en comparación con los

cultivares de semilla negra de México (Salinas-Moreno et al., 2006).

Al hacer una comparación entre el contenido de antocianinas totales

(espectrofotométrico) con el contenido por HPLC, se observó que algunas de las muestras

presentan valores casi de dos veces que las obtenidas por el método espectrofotométrico y el

factor de correlación entre ambos análisis fue de r=0.85 (p = 0.01). Esto sugiere que el método

espectrofotométrico es un análisis rápido que muestra una tendencia en los contenidos

obtenidos, pero no las cantidades exactas de estos compuestos.

3. Contenido de fibra dietaria: soluble e insoluble

La fibra dietaria total está representada por la suma de la fibra soluble e insoluble y

como se ha mencionado anteriormente, este componente es de gran importacia debido a los

beneficios que brinda a la salud, como es la reducción del riesgo de cáncer de colon, reducción

del colesterol y enfermedades cardiovasculares, así como el buen funcionamiento del aparato

gastrointestinal. El importante contenido de fibra en el frijol lo convierte en uno de los

alimentos más saludables.

El Cuadro 15 muestra los contenidos de fibra dietaria total, la soluble e insoluble en las

diferentes accesiones de frijol silvestre y enmalezadas. La fibra dietaria total se encontró en un

rango de 14.13 a 27.62 g/100 g, correspondientes a las muestras Morelos G-12877-B y Oax

San Miguel, respectivamente, mientras que la media fue 20.3 ± 2.79 g/100 g. Los valores


145

obtenidos están en el rango del contenido de fibra dietaria reportado para diferentes variedades

de frijol (Reyes-Moreno y Paredes-López, 1993; Kutôs et al., 2003). Con respecto al origen de

las accesiones, las provenientes de Oaxaca presentaron mayor contenido de fibra dietaria total,

así como fibra insoluble (Cuadro 15). De manera particular, se encontró que el rango de fibra

soluble entre las diferentes colectas de frijol silvestre y enmalezado analizadas fue de 1.62 a

6.69 g/100 g provenientes de Morelos UNAM y Durango G-11024, respectivamente. El valor

medio fue 2.97 ± 0.79 g/100; mientras que el rango de fibra insoluble registrado fue de 11.69 a

24.76 g/100 g correspondiente a las accesiones de Morelos G-12877-B y Zacatecas G-12987,

respectivamente. El promedio de todas las accesiones presentó un valor medio de 17.31 ± 3.01

g/100 g (Cuadro 15). La Figura 13 representa una porción de la distribución del contenido de

fibra dietaria en semilla de frijol silvestre y enmalezado, así como las accesiones con mayor

contenido y algunas contrastantes de bajo contenido. Las accesiones sobresalientes fueron:

OaxSanMiguel, Zacatecas G-12987, Morelos UNAM, Sinaloa G-12870A, Oaxaca MaOax,

Oaxaca SanAntonio, Oaxaca G-12876, Oaxaca Tilapa, Oaxaca Monte Albán y Oaxaca NPort.


146

Cuadro 15. Contenido de fibra dietaria, insoluble y soluble en semilla de frijol silvestre y

enmalezado.

Nombre de la colecta

Fibra insoluble g/100 g

Fibra soluble g/100 g

Fibra dietaria total g/100 g

Nombre de la colecta

Fibra insoluble g/100 g

Fibra soluble g/100 g

Fibra dietaria total g/100 g

CHIAPAS MICHOACAN G-19026-C 13.15 ± 1.0 3.74 ± 0.3 16.89 ± 1.3 G-12888 17.11 ± 0.7 3.22 ± 0.2 20.34 ± 0.9 CHIHUAHUA G-12889 18.08 ± 0.0 21.03 ± 0.4 G-22837 13.26 ± 0.5 3.35 ± 0.2 16.60 ± 0.7 G-12895 17.14 ± 1.2 2.98 ± 0.0 20.11 ± 1.3 DURANGO G-12960 18.11 ± 1.4 3.34 ± 0.0 21.45 ± 1.3 G-10999 13.88 ± 1.1 2.35 ± 0.2 16.23 ± 0.8 G-10019 17.13 ± 1.7 2.96 ± 1.1 20.09 ± 2.7 DgoSalt2 15.29 ± 0 3.98 ±0.1 19.27 ± 0 G-12896 17.39 ± 1.6 3.12 ± 0.8 20.96 ± 0.8 G-11024 14.35 ± 0.6 6.69 ± 0.6 21.05 ± 0.1 G-12896B 17.84 ± 0.9 3.47 ± 0.1 21.69 ± 1.0 DgoCCamp 14.89 ± 0.4 2.69 ± 0.4 17.58 ± 0.8 JSG y LOS 151 18.23 ± 0.9 3.47 ± 0.1 21.69 ± 1.0 DgoChInd 15.22 ± 0.5 2.81 ± 0.1 18.02 ± 0.6 Pátzcuaro 18.54 ± 0.6 2.52 ± 0.2 21.06 ± 0.5 DgoPaura 15.22 ± 0.9 3.63 ± 0.6 18.85 ± 1.4 G-11050 18.06 ± 0.8 3.32 ± 0.2 21.38 ± 0.6 DgoSBay2 15.29 ± 0.2 4.31 ± 0.4 19.60 ± 0.1 JSG y LOS 80 18.47 ± 0.2 2.89 ± 0.1 21.36 ± 0.1 G-10022 13.31 ± 1.3 3.08 ± 0.4 16.39 ± 1.9 Media 17.83 ± 0.54 3.11± 0.29 21.01 ± 0.59 G-11025B 14.42 ± 0.3 2.84 ± 0.7 17.26 ± 0.3 MORELOS G-11028 14.43 ± 0 2.92 ± 0.6 17.35 ± 0.6 G-12874B 11.69 ± 0.1 2.44 ± 0.3 14.13 ± 0.2 G-11029 14.46 ± 0.9 4.56 ± 0.6 19.01 ± 0.3 G-10010 15.30 ± 1.3 2.51 ± 0.8 17.81 ± 2.2 G-11034 14.63 ± 1.6 3.24 ± 0.0 17.87 ± 1.6 G-10016 15.44 ± 0.4 3.27 ± 0.9 18.71 ± 0.4 DgoAgBla 14.83 ± 1.9 2.61 ± 0.6 17.44 ± 1.3 G-10012 15.40 ± 0.5 1.89 ± 0.6 17.29 ± 0.1 Media 14.63 ± 0.59 3.52 ± 1.17 18.15 ± 1.36 UNAM 24.63 ± 0.5 1.62 ± 0.9 26.25 ± 1.4 GUERRERO Media 16.49 ± 4.82 2.35± 0.64 18.84 ± 4.49

G-12878 16.31 ± 0.1 2.94 ± 0.0 19.25 ± 0.2 NAYARIT G-12879-A 16.33 ± 0.9 2.31 ± 0.0 18.64 ± 1.0 JSG y LOS 38 18.90 ± 1.1 2.55 ± 0.2 21.45 ± 0.8 G-1002-A 16.13 ± 0.4 3.02 ± 0.4 19.15 ± 0.8 OAXACA G-12881-A 16.40 ± 1.7 2.73 ± 1.0 19.13 ± 0.4 OaxSanMi 23.17 ± 1.7 4.44 ± 0.4 27.62 ± 1.3 Media 16.29 ± 0.12 2.75 ± 0.32 19.04 ± 0.27 OaxNTila 22.19 ± 1.1 1.77 ± 0.5 23.96 ± 0.6

JALISCO G-12871 20.73 ± 0.8 2.67 ± 0.2 23.40 ± 0.5 G12865 16.47 ± 0.4 2.59 ± 0.2 19.06 ± 0.2 G-12876 21.39 ± 0.2 2.61 ± 0.2 24.00 ± 0.0 G-12915-A 16.54 ± 0.8 3.95 ± 0.5 20.49 ± 0.3 OaxMonAlb 22.07 ± 0.5 1.77 ± 0.7 23.84 ± 1.1 G-12930 16.62 ± 0.6 3.26 ± 0.3 19.88 ± 0.4 OaxNPort 21.53 ± 0.2 2.16 ± 0.0 23.68 ± 0.2 G-12944 16.91 ± 0.2 2.92 ± 0.2 19.83 ± 0.4 OaxSanAnt 22.76 ± 0.7 2.00 ± 0.9 24.77 ± 1.6 G-12957 15.74 ± 0.8 2.90 ± 0.1 18.64 ± 0.7 OaxTeita 21.73 ± 1.3 1.62 ± 0.4 23.35 ± 1.6 G-12966 15.83 ± 0.1 2.55 ± 0.3 18.37 ± 0.5 MaOax 22.65 ± 0.2 2.61 ± 0.5 25.26 ± 0.7 G-9995 16.08 ± 0.2 2.98 ± 0.1 19.05 ± 0.3 G-12875 20.21 ± 0.5 2.16 ± 0.3 22.38 ± 0.2 G-12955 16.87 ± 0.4 2.78 ± 0.2 19.65 ± 0.1 Media 21.84 ± 0.92 2.38 ± 0.82 24.23 ± 1.43 G-12934 15.59 ± 0.2 3.19 ± 0.4 18.78 ± 0.7

G-12935 16.63 ± 0.3 3.63 ± 0.3 20.26 ± 0.5 SINALOA

G-12945 16.84 ± 0.3 2.34 ± 0.4 19.18 ± 0.1 G-12870A 23.18 ± 0.9 2.69 ± 0.4 25.87 ± 1.3 G-12952 15.65 ± 0.3 3.19 ± 0.4 18.84 ± 0.1 ZACATECAS G-13026 16.04 ± 0.1 3.48 ± 0.2 19.52 ± 0.3 G-12987 24.76 ± 0.5 2.32 ± 0.1 27.07 ± 0.4 G-13029 16.06 ± 0.0 3.46 ± 0.1 19.53 ±0.1 Media 16.3 ± 0.5 3.1 ± 0.5 19.4 ± O.6 MEDIA TOTAL 17.31 ± 3.01 2.97 ± 0.79 20.30 ± 2.79


147

Figura 13. Contenido de fibra dietaria en semilla de frijol silvestre y enmalezado.

Se muestra una porción representativa de todas las accesiones analizadas. La fibra dietaria

total se representa por la suma de fibra soluble (barras moteadas) e insoluble (barras sólidas).

Cada color representa el origen de las accesiones analizadas.

JSG

y L

OS

151

0

5

10

15

20

25

30

g Fi

bra

diet

aria

/100

g

G-1

0999

G-1

1025

B

Dgo

Sal

t2

G-1

1024

G-1

2879

-A

G-1

2878

G-1

2966

G-1

2865

G-1

2915

-A

G-1

2896

G-1

2896

-B

G-1

2877

-B

UN

AM

JSG

y L

OS

38

G-1

2875

Mon

te A

lban

San

Ant

onio

Ma

oax

San

Mig

uel

G-1

2870

-A

G-1

2987

G-1

9026

C

G-2

2837

JSG

y L

OS

151

0

5

10

15

20

25

30

g Fi

bra

diet

aria

/100

g

G-1

0999

G-1

1025

B

Dgo

Sal

t2

G-1

1024

G-1

2879

-A

G-1

2878

G-1

2966

G-1

2865

G-1

2915

-A

G-1

2896

G-1

2896

-B

G-1

2877

-B

UN

AM

JSG

y L

OS

38

G-1

2875

Mon

te A

lban

San

Ant

onio

Ma

oax

San

Mig

uel

G-1

2870

-A

G-1

2987

G-1

9026

C

G-2

2837

ChiapasChihuahuaDurangoGuerreroJaliscoMichoacánMorelosNayaritOaxacaSinaloaZacatecas

FI FS

JSG

y L

OS

151

0

5

10

15

20

25

30

g Fi

bra

diet

aria

/100

g

G-1

0999

G-1

1025

B

Dgo

Sal

t2

G-1

1024

G-1

2879

-A

G-1

2878

G-1

2966

G-1

2865

G-1

2915

-A

G-1

2896

G-1

2896

-B

G-1

2877

-B

UN

AM

JSG

y L

OS

38

G-1

2875

Mon

te A

lban

San

Ant

onio

Ma

oax

San

Mig

uel

G-1

2870

-A

G-1

2987

G-1

9026

C

G-2

2837

JSG

y L

OS

151

0

5

10

15

20

25

30

g Fi

bra

diet

aria

/100

g

G-1

0999

G-1

1025

B

Dgo

Sal

t2

G-1

1024

G-1

2879

-A

G-1

2878

G-1

2966

G-1

2865

G-1

2915

-A

G-1

2896

G-1

2896

-B

G-1

2877

-B

UN

AM

JSG

y L

OS

38

G-1

2875

Mon

te A

lban

San

Ant

onio

Ma

oax

San

Mig

uel

G-1

2870

-A

G-1

2987

G-1

9026

C

G-2

2837

ChiapasChihuahuaDurangoGuerreroJaliscoMichoacánMorelosNayaritOaxacaSinaloaZacatecas

FI FSChiapasChihuahuaDurangoGuerreroJaliscoMichoacánMorelosNayaritOaxacaSinaloaZacatecas

FI FS


148

Para el frijol cultivado (criollo y mejorado) los contenidos de fibra dietaria, insoluble y

soluble fueron bajos en comparación con el frijol silvestre. Tenemos que el rango de fibra

dietaria to tal en frijol criollo fue de 10.76 a 19.25 ± 0.7 g/100 g, la colecta Gentry 22051

presentó el menor contenido y Flor de Mayo Acuña el mayor contenido; mientras que el valor

medio fue 13.8 ± 1.9 g/100 g. Con base al origen no fue clara una diferenciación (Cuadro 16).

El rango del contenido de fibra insoluble en frijol criollo se presentó de 8.51 a 17.70 g/100 g

en Frijol Delgado y Flor de Mayo Acuña, respectivamente. El valor medio en frijol criollo fue

11.08 ± 1.96.g/100 g. Y en cuanto al origen tampoco hubo una diferenciación; sin embargo,

para la fibra soluble si se observó que las accesiones de Oaxaca presentan los contenidos más

altos (3.39 ± 0.53 g/100 g). El frijol criollo presentó un rango de 1.46 a 4.10 g/100 g, los

valores correspondieron a las colectas Gentry 22051 y Frijol Delgado (este último presenta el

menor valor de fibra insoluble pero el mayor de fibra soluble). Y el valor medio de todas las

accesiones de frijol criollo analizado fue de 2.70 ± 0.68 g/100 g (Cuadro 16).


149

Cuadro 16. Contenido de fibra dietaria, insoluble y soluble en semilla de frijol criollo.

FRIJOL CRIOLLO Fibra insoluble g/100 g Fibra soluble g/100 g Fibra dietaria total g/100 g

AGUASCALIENTES 1 Panza de puerco 13.55 ± 0.4 1.72 ± 0.5 15.27 ± 0.9 CHIAPAS 2 T Sesentana 12.44 ± 1.2 1.96 ± 0.1 14.40 ± 1.1

CHIHUAHUA 3 Apetito Vp 073 11.11 ± 0.6 2.91 ± 0.4 14.01 ± 1.0 4 Gentry 22051 9.29 ± 0.1 1.46 ± 0.1 10.76 ± 0.7 Media 10.2 ± 0.91 2.19 ± 0.73 12.39 ± 1.63

DURANGO 5 Pinto Nacional (5068) 10.19 ± 0.7 1.99 ± 0.1 12.17 ± 0.7 6 Canario, Fco. I Madero 9.38 ± 0.7 3.80 ± 0.0 13.18 ± 0.8 Media 9.79 ± 0.57 2.90 ± 1.28 12.68 ± 0.71

GUANAJUATO 7 Apetito criollo 11.79 ± 0.2 1.58 ± 0.4 13.37 ± 0.1 8 Criollo Pénjamo 9.69 ± 1.5 3.07 ± 0.1 12.75 ± 1.6 9 Flor de Mayo, Pénjamo 13.29 ± 0.4 2.35 ± 0.1 15.63 ± 0.3 10 Higuerillo, Pénjamo 10.26 ± 0.1 3.37 ± 0.4 13.63 ± 0.5 11 Moradito, Pénjamo 9.47 ± 0.1 2.47 ± 0.1 11.94 ± 0.0 12 Pinto Texano 8.78 ± 0.1 3.82 ± 0.2 12.60 ± 0.4 13 Rosita de Pénjamo 13.47 ± 0.1 2.83 ± 0.5 16.30 ± 0.6 14 Rosa de Castilla, Romita 8.81 ± 0.0 2.87 ± 0.1 11.68 ± 0.1 Media 10.7 ± 1.79 2.8 ± 0.64 13.5 ± 1.56 GUERRERO 15 Blanco bolita 14.63 ± 0.4 2.83 ± 0.2 17.47 ± 0.6 16 FM arriñonado, Chilapa 9.25 ± 0.7 2.54 ± 0.0 11.79 ± 0.7 17 FM arriñonado, Ostototlán 9.25 ± 0.9 2.99 ± 0.2 12.24 ± 0.7 18 Itzcateopan 11.74 ± 0.9 2.52 ± 0.0 14.25 ± 0.9 19 Negro arriñonado, Atzacualoya 11.03 ± 1.1 2.29 ± 0.3 13.32 ± 0.8 20 Negro bolita, Cuetzala 10.62 ± 0.2 3.76 ± 1.0 14.37 ± 1.2 21 Negro largo, Zitlala 12.17 ± 0.9 3.91 ± 0.2 16.08 ± 0.7 22 Rojo arriñonado, Zitlala 10.62 ± 0.9 2.19 ± 0.3 12.81 ± 0.6 Media 11.2 ± 1.63 2.88 ± 0.6 14.0 ± 1.82

HIDALGO 23 Norvel No. 3218 12.35 ± 0.4 2.59 ± 0.2 14.94 ± 0.2 24 Norvell No 3196 9.11 ± 0.3 2.70 ± 0.2 11.81 ± 0.1 Media 10.7 ± 1.62 2.65 ± 0.06 13.4 ± 1.57

NAYARIT 25 Nayarit 223 12.01 ± 0.7 1.78 ± 0.0 13.78 ± 0.7

NUEVO LEON

26 Ojo de chiva 10.19 ± 0.9 3.21 ± 0.8 13.40 ± 0.2 27 Tres colores flor rosada 11.12 ± 0.8 2.02 ± 0.0 13.14 ± 0.9 Media 10.7 ± 0.46 2.62 ± 0.59 13.3 ± 0.13

OAXACA 28 San Marcial Ozolotepec 11.44 ± 0.5 3.21 ± 0.4 14.65 ± 0.1 29 Frijol Delgado 8.51 ± 0.8 4.10 ± 1.6 12.61 ± 0.8 30 Frijol Negro, Ocopetatillo 11.68 ± 0.5 2.85 ± 1.1 14.52 ± 0.6 Media 10.5 ± 1.44 3.39 ± 0.53 13.9 ± 0.93

QUERETARO 31 Sangre de Toro 9.74 ± 0.8 2.33 ± 0.2 12.07 ± 1.1 32 FM Acuña 17.70 ± 0.7 1.55 ± 0.4 19.25 ± 0.7 MEDIA TOTAL 11.08 ± 1.99 2.72 ± 0.68 13.79 ± 1.93


150

El contenido de fibra dietaria fue menor en el frijol mejorado en comparación al silvestre

y enmalezado y similar al criollo. El rango de fibra dietaria en las variedades mejoradas fue de

10.46 a 21.13 g/100 g, el frijol Pinto Bayocora presentó el menor contenido, mientras que

Negro Jamapa el mayor. El valor medio de todas las variedades mejoradas analizadas fue

14.53 ± 3.07 g/100 g, ligeramente mayor que para el criollo. De la fibra dietaria total, la

fracción de fibra insoluble en frijol mejorado fue de 7.74 a 19.15 g/100 g. La variedad Negro

Viscaya presentó el contenido más bajo y Negro Altiplano el mayor, mientras que el valor

medio de todas las variedades mejoradas fue 12.09 ± 3.3 g/100 g. El contenido de fibra soluble

también estuvo en el rango del frijol criollo, 1.12 a 4.06 g/100 g, con un valor medio de 2.44 ±

0.56 g/100 g (Cuadro 17). En general, el contenido de fibra dietaria (soluble e insoluble) en el

frijol silvestre y enmalezado fue mayor que en las formas cultivadas, hasta un 47% más que el

contenido promedio del frijol criollo y 39% más que el del frijol mejorado, cuya diferencia

está dada por la fibra insoluble. Sin embargo, en éstos últimos no hay diferencia tan marcada,

por otro lado, nuestros resultados son similares a lo previamente reportado para frijol

mejorado (entre 14 y 18 mg/100 g, Reyes-Moreno y Paredes-López, 1993) y ligeramente bajos

(23.3 g/100 g), respecto a Kutos et al., (2003). Las accesiones silvestres y enmalezadsas

sobresalientes se muestran en la Figura 13.


151

Cuadro 17. Contenido de fibra dietaria, insoluble y soluble en semillas de variedades de frijol mejorado.

FRIJOL MEJORADO Fibra soluble g/100 g Fibra insoluble g/100 g Fibra total g/100 g

1 Azufrado Higuera 9.91 ± 0.0 2.19 ± 0.2 12.10 ± 0.3

2 Bayo Madero 10.41 ± 0.0 2.98 ± 0.1 13.39 ± 0.1

3 Bayo Mecentral 8.74 ± 0.2 2.36 ± 0.4 11.09 ± 0.6

4 Bayomex 12.88 ± 0.3 2.64 ± 0.0 15.52 ± 0.4

5 Bibri 12.76 ± 0.1 2.38 ± 0.1 15.13 ± 0.2

6 Cacahuate 72 11.52 ± 1.1 2.34 ± 0.2 13.87 ± 0.9

7 Choqui 9.87 ± 1.4 3.02 ± 0.8 12.89 ± 0.6

8 Dor 364 9.53 ± 0.0 1.98 ± 0.3 11.51 ± 0.3

9 Flor de Mayo 38 16.35 ± 1.9 2.14 ± 0.0 18.49 ± 1.9

10 Flor de Mayo Noura 94050 16.05 ± 1.2 1.79 ± 0.5 17.85 ± 0.2 11 Flor de Junio 11.76 ± 0.5 3.09 ± 0.1 14.85 ± 0.6

12 Flor de Junio Silvia 16.85 ± 0.7 1.12 ± 0.3 17.97 ± 1.0

13 Flor de Mayo Marcela 9.58 ± 1.9 2.21 ± 0.7 11.79 ± 1.2

14 Flor de Mayo Sol. 9.31 ± 0.1 2.88 ± 0.2 12.19 ± 0.3

15 Negro Altiplano 19.15 ± 1.1 1.62 ± 0.2 20.77 ± 0.9

16 Negro Cotaxtla 12.12 ± 0.9 2.56 ± 0.4 14.68 ± 0.5

17 Negro Durango 12.94 ± 0.4 2.22 ± 0.2 15.16 ± 0.6

18 Negro Jamapa 17.07 ± 1.7 4.06 ± 0.6 21.13 ± 1.0

19 Negro Vizcaya 7.74 ± 0.1 3.33 ± 0.6 11.07 ± 0.4

20 Pinto Bayocora 8.06 ± 0.3 2.40 ± 0.0 10.46 ± 0.3

21 Pinto Saltillo 17.42 ± 1.6 1.75 ± 0.0 19.17 ± 1.6

22 Pinto Villa 9.17 ± 1.4 2.66 ± 0.1 11.83 ± 1.5 23 Rosa de Castilla, Corregidora 10.83 ± 0.1 1.90 ± 0.1 12.74 ± 0.2 MEDIA 12.09 ± 3.3 2.44 ± 0.56 14.53 ± 3.07


152

4. Contenido de oligosacáridos

La cuantificación de oligosacáridos se realizó sólo a algunas accesiones, para seleccionar

cuales serían más significativas utilizamos como información preliminar el contenido de fibra

dietaria, principalmente la insoluble debido a que los oligosacáridos forman parte de este

grupo. El contenido de oligosacáridos (estaquiosa, rafinosa y verbascosa) de frijol silvestre y

enmalezado, criollo y mejorado se encuentra resumido en el Cuadro 18. El oligosacárido

mayoritario fue la estaquiosa seguido por rafinosa y en muy poca cantidad verbascosa. En

frijol silvestre y enmalezado, el contenido total de oligosacáridos se encontró en un rango de

18.55 a 57.72 mg/g. La colecta de menor contenido fue Durango G-10999 y la de mayor

Nayarit JSG y LOS 38. El valor medio fue 37.37 ± 10.3 mg/g. Para frijol criollo el contenido

de oligosacáridos fue de 38.08 a 51.44 mg/g, (correspondientes a Rosa de Castilla Romita y

Flor de Mayo Pénjamo, respectivamente). El valor medio fue 43.93 ± 5.9 mg/g. Este valor fue

superior al de las accesiones silvestres y enmalezadas y al de las variedades mejoradas (40.39

± 7.0 mg/g), que presentaron rango s de 33.80 a 53.38 mg/g (correspondientes a Flor de Junio

Marcela y Negro Durango, respectivamente), sin embargo no hubo diferencia estadística

significativa entre ellos (Cuadro 18).

Estaquiosa fue el componente mayoritario de los oligosacáridos (~75%). En frijol

silvestre y enmalezado el contenido fue desde 10.82 hasta 48.23 mg/g (Jalisco G-9995 y

Nayarit JSG y LOS 38, respectivamente). En frijol criollo de 23.88 a 43.0 mg/g (Blanco bolita

y Flor de Mayo Pénjamo, respectivamente). Mientras que para frijol mejorado de 11.7 a 36.97

(FM Noura 94050 y Negro Durango, respectivamente). Mediante un análisis estadístico de

comparación de medias se determinó que no hubo diferencias significativas en el contenido de

estaquiosa en frijol silvestre y enmalezado, criollo y mejorado (28.41 ± 11 mg/g; 33.06 ± 8

mg/g y 26.58 ± 8.94 mg/g, respectivamente)(Cuadro 18).


153

La rafinosa se encontró en un pocentaje del 15 al 22% del total de los oligosacáridos en

frijol. El contenido de rafinosa en frijol silvestre y enmalezado se encontró en rango de 1.61 a

15.03 mg/g (Durango G-10999 y Durango G-11025B, respectivamente). En frijol criollo de

5.87 a 12.7 mg/g (Flor de Mayo Arriñonado y Blanco bolita, respectivamente). Y en frijol

mejorado de 4.14 a 13.52 mg/g (Flor de Junio Marcela y Negro Durango, respectivamente).

No se observó diferencia estadística significativa entre el contenido de rafinosa en frijol

silvestre y enmalezado (5.71 ± 2.91 mg/g) y criollo (8.48 ± 2.45 mg/g), pero sí con el

mejorado (9.0 ± 3.38 mg/g), el cual no fue significativamente diferente al criollo.

Finalmente, la verbascosa fue minoritaria; en frijol silvestre y enmalezado en rango de

0.38 a 13.06 mg/g (DgoAgBla y Michoacán Pátzcuaro, respectivamente). En frijol criollo de

1.31 a 3.83 mg/g (Rosa de Castilla. Romita y Negro Largo, respectivamente) y de 0.98 a 12.42

mg/g en frijol mejorado (Flor de Junio Marcela y Rosa de Castilla Corregidora,

respectivamente). No se observó diferencia significativa entre los tres grupos de silvestre y

enmalezado ( 3.25 ± 3.7 mg/g), criollo (2.38 ± 0.97 mg/g) y mejorado (4.8 ± 4.7 mg/g).

De las accesiones analizadas destacan por su alto contenido de oligosacáridos, Flor de

Mayo Pénjamo, Gentry 22051 y Flor de Mayo Arriñonado (criollos) con 51.44 ± 0.5 mg/g;

50.66 ± 0.3 mg/g y 44.2 ± 0.1 mg/g, respectivamente. Negro Durango (mejorado) con 53.38 ±

1.3 mg/g y Nayarit JSG y LOS 38, Dgo Paura, Dgo G-11025B, Mor G-10012, Mich G-12895

(silvestres) con 57.72 ± 4.2 mg/g; 51.30 ± 9.0 mg/g; 47.79 ± 6.3 mg/g; 46.20 ± 2.3 mg/g y

44.52 ± 1.5 mg/g, respectivamente (Figura 13). Los contenidos observados en están por arriba

de los previamente reportados por Burbano et al., (1999), y en rango de los reportados por

Iniestra-González et al., (2005) para frijol cultivado.


154

Cuadro 18. Contenido de oligosacáridos: rafinosa, estaquiosa y verbascosa en semillas de

frijol silvestre, enmalezado, criollo y mejoradoa.

SILVESTRES Y ENMALEZADOS

Rafinosa (mg/g)

Estaquiosa (mg/g)

Verbascosa (mg/g)

Oligosacáridos totales (mg/g)

1 Dgo. AgBla 4.28 ± 0.1 32.29 ± 0.2 0.38 ± 0.1 36.95 ± 0.2

2 Durango G-10999 1.61 ± 0.1 15.79 ± 2.5 1.16 ± 0.0 18.55 ± 2.6

3 Durango G-11025-B 15.03 ± 2.7 31.58 ± 3.6 1.18 ± 0.1 47.79 ± 6.3

4 Durango G-11034 5.32 ± 0.2 13.65 ± 0.9 8.65 ± 0.2 27.61 ± 1.3

5 Durango Paura 7.43 ± 0.6 42.40 ± 8.4 1.47 ± 0.0 51.30 ± 9.0

6 Jalisco G-12945 3.38 ± 0.8 28.72 ± 0.7 1.44 ± 0.0 33.54 ± 0.1

7 Jalisco G-12955 4.94 ± 0.0 36.30 ± 0.6 0.82 ± 0.4 42.06 ± 0.2

8 Jalisco G-9995 5.20 ± 1.0 10.82 ± 1.7 11.05 ± 1.5 27.07 ± 2.2

9 Michoacán G-11050 2.49 ± 0.1 16.38 ± 1.5 4.33 ± 0.2 23.19 ± 1.6

10 Michoacán G-12889 5.05 ± 0.3 24.88 ± 3.0 3.11 ± 0.4 33.05 ± 3.7

11 Michoacán G-12895 5.81 ± 0.2 37.36 ± 1.4 1.35 ± 0.1 44.52 ± 1.5

12 Michoacán Pátzcuaro 7.10 ± 0.3 13.79 ± 1.8 13.06 ± 1.2 33.95 ± 3.2

13 Morelos G-10012 4.48 ± 0.2 39.50 ± 1.9 2.22 ± 0.1 46.20 ± 2.3

14 Nayarit, JSG y LOS 38 7.14 ± 2.0 48.23 ± 2.2 2.35 ± 0.0 57.72 ± 4.2

15 Oaxaca G- 12875 6.52 ± 2.9 35.43 ± 1.7 2.20 ± 0.1 44.16 ± 4.6

16 Oaxaca. Nport 8.01 ± 0.8 27.52 ± 3.1 1.42 ± 0.0 36.95 ± 3.8

17 Oaxaca. San Antonio 4.31 ± 0.2 34.34 ± 0.4 1.39 ± 0.3 40.04 ± 0.4

18 Oaxaca. Teita 4.69 ± 0.7 22.42 ± 1.5 1.07 ± 0.3 28.18 ± 2.4

MEDIA 5.71 ± 2.9 b 28.41 ± 11 a 3.25 ± 3.7 a 37.37 ± 10.3 a

CRIOLLOS

1 Gentry 22051 7.67 ± 0.2 40.62 ± 0.1 2.37 ± 0.2 50.66 ± 0.3 2 Flor de Mayo Pénjamo 7.05 ± 0.8 43.00 ± 0.8 1.39 ± 0.5 51.44 ± 0.5 3

Blanco Bolita 12.70 ± 2.0 23.88 ± 4.8 3.10 ± 0.4 39.68 ± 7.3 4 Flor de Mayo Arrillonado 5.87 ± 0.1 36.05 ± 0.2 2.33 ± 0.2 44.25 ± 0.1 5 Negro Largo 9.96 ± 0.2 25.71 ± 0.2 3.83 ± 0.1 39.50 ± 1.5 6 Rosa de Castilla. Romita 7.64 ± 1.8 29.13 ± 0.6 1.31 ± 0.1 38.08 ± 1.4 MEDIA 8.48 ± 2.45 ab 33. 06 ± 8.0 a 2.38 ± 0.97 a 43.93 ± 5.9 a

MEJORADOS

1 Bayomex 7.18 ± 1.4 33.63 ± 0.6 3.25 ± 0.6 44.06 ± 1.4 2 Flor de Junio Marcela 4.14 ± 1.2 28.69 ± 2.5 0.98 ± 0.2 33.81 ± 3.8 3 Negro Durango 13.52 ± 1.5 36.97 ± 0.1 2.89 ± 0.3 53.38 ± 1.3 4 Negro Jamapa 6.97 ± 0.3 25.44 ± 2.5 1.69 ± 0.2 34.10 ± 2.6 5 Pinto bayocora 8.80 ± 0.1 31.49 ± 1.7 1.68 ± 0.1 41.98 ± 1.8

6 Rosa de Castilla Corregidora 9.30 ± 0.1 18.17 ± 0.9 12.42 ± 0.4 39.89 ± 1.5

7 Flor de Mayo 94050 13.14 ± 3.5 11.70 ± 2.1 10.69 ± 0.8 35.53 ± 4.9

MEDIA 9.0 ± 3.38 a 26.58 ± 8.94 a 4.8 ± 4.7 a 40.39 ± 7.0 a

a Letras diferentes junto a los valores medios corresponden a diferencias estadísticamente

significativas (p=0.05).


155

Figura 14. Contenido total de oligosacáridos (rafinosa, estaquiosa y verbascosa) en

semilla de frijol silvestre , enmalezado, criollo y mejorado. Rafinosa es representada por

barras sólidas, al extremo izquierdo de la gráfica, estaquiosa en barras rayadas en la parte

intermedia de la gráfica y verbascosa al exterior derecho de la gráfica en barras color rosa.

Los números identifican el nombre de la accesión (Ver Cuadro 4 y 5).

La suma del contenido de las tres barras representa los oligosacáridos totales, expresados

en mg/g de harina. Las colectas de frijol silvestre y enmalezado están indicadas con

diferente color, con respecto a su origen, mientras que las colectas criollas y mejoradas se

distinguen como grupo con el mismo color entre sus integrantes.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

381114152627303536424348505657586049141517214101317182023

60

DurangoJaliscoMichoacánMorelosNayaritOaxacaCriollosMejorados

Verbascosamg/g

60


Verbascosamg/g


Verbascosamg/g

Raf

ino

saE

staq

uios

a

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

381114152627303536424348505657586049141517214101317182023

60


Verbascosamg/g

60


Verbascosamg/g


Verbascosamg/g

Raf

ino

saE

staq

uios

a


156

Los diferentes grupos de frijol: silvestre, enmalezado, criollo y mejorado presentaron

variación en el contenidos de oligosacáridos totales. Hubo accesiones específicas que

presentaron altos contenidos y que pueden ser candidatos para utilizar en programas de

mejoramiento enfocados a aumentar el contenido de oligosacáridos en frijol. Esta estrategia

debe ser cuidadosamente cuestionada, debido a que la presencia de oligosacáridos en frijol es

la principal causa de flatulencia y por tanto un factor que limita el consumo del mismo. Sin

embargo, deben de considerarse los enormes beneficios a la salud, que se han asociado al

consumo de oligosacáridos, los cuales por mucho compensan las pequeñas molestias que éste

alimento pudiera causar durante su digestión.

5. Conclusiones de la caracterización nutracéutica

Considerando al frijol como una alternativa para el consumo de polifenoles, se

identificaron accesiones con contenidos elevados de estos compuestos que pueden ser

consideradas para incrementar esta característica en los cultivares mejorados. La accesión

Durango G-11025B fue una de las más completas, con altos valores de fenoles totales, taninos

condensados y flavonoides. Las accesiones de semillas negras tales como Jalisco G-12915A,

Guerrero G-12879A, Michoacán G-12888 y Jalisco G-12865 mostraron ser buenas fuentes de

antocianinas. La colecta Michoacán G-12895 presentó buenos niveles de fenoles totales y

taninos condensados y DgoChInd destacó por su contenido de ácidos fenólicos, ambas de

color café claro podrían ser utilizadas para mejorar cultivares del tipo Bayo, ampliamente

consumidas en el área Norte-centro de México. Las accesiones amarillo-crema, mostraron los

más altos niveles de taninos condensados y se podrían usar en el mejoramiento de los

cultivares tipo Azufrado y Peruano consumidos en el Noreste de México. Finalmente, las


157

accesiones con semilla de color gris moteado fueron las más interesantes porque su perfil de

polifenoles fue más completo , por ejemplo, Michoacán G-12896B (flavonoides y taninos),

Morelos G-10010 (ácidos fenólicos), Oax NPort y Durango G-10022 (taninos). En general, en

esta investigación se está presentando información básica y valiosa acerca del perfil de

polifenoles en frijol silvestre y enmalezado de México, la cual se puede usar para establecer

las mejores estrategias de mejoramiento y con el fin de incrementar las propiedades

antioxidantes en el frijol cultivado.

El contenido de fibra dietaria en los materiales silvestres fue significativamente mayor

que en los cultivados (criollos y mejorados). La porción insoluble es la responsable del

incremento neto de la fibra dietaria total, ya que los niveles de fibra soluble no son mucho más

elevados en los islvestres que en los cultivados. Considerando que el frijol es un alimento

relativamente de bajo insumo calórico y que adicionalmente contiene importantes cantidades

de fibra, la ingesta diaria puede prevenir una serie de enfermedades como la obesidad,

enfermedades cardiovasculares, diabetes, cáncer de colon, además de mejorar la absorción de

nutrientes.

El contenido de oligosacáridos en el frijol silvestre y enmalezado fue menor que en el

frijol cultivado, siendo mayor en el mejorado que en el criollo, sin embargo, la diferencia no

fue significativa, entre éstos. De los materiales analizados destacan por el más alto contenido

de oligosacáridos: Flor de Mayo Pénjamo, Gentry 22051 y Flor de Mayo Arriñonado

(criollos), Negro Durango (mejorado) y Nayarit JSG y LOS 38, Dgo Paura, Dgo G-11025B,

Mor G-10012, Mich G-12895 (silvestres y enmalezados).

Una vez identificados los materiales con los mayores contenidos de oligosacáridos y

considerando el beneficio que brindan a la salud, se pueden emplear en programas de

mejoramiento enfocados a incrementar el nivel de oligosacáridos en el frijol de mayor


158

consumo en nuestro país, y consumirlo como tal, o bien, establecer metodologías para su

extracción a nivel industrial, de tal manera que pudieran ser comercializados como

suplementos alimenticios.

El cuadro 19 muestra las accesiones silvestres y enmalezadas que resultaron más

interesantes por sus altos contenidos nutricionales y nutracéuticos.


159

Cuadro 19 . Accesiones de frijol silvestre y enmalezado con los más altos niveles de

compuestos nutricionales y nutracéuticos.

Colecta Proteína Fe Zn Ca Taninos Acidos

fenólicos Flavonoides Antocianinas Fibra

dietaria Oligosacáridos

Dgo G-10022 * * Dgo G-11024 * * * Dgo G-11025B * * * * Dgo G-11034 * * * Dgo Paura * * Dgo Salt2 * DgoAgBla * * DgoChInd * Gro G-1002A * Gro G-12878 * * * Gro G-12881A * * Jal G-12865 * * Jal G-12879A * Jal G-12915A * Jal G-12955 * * Jal G-12966 * * * Jal G-13026 * Mich G-12889 * Mich G-12895 * * Mich G-12896B * * * Mich JSG y LOS 80 * * * MichG-12888 * Mor G-10010 * Mor G-10010 * * Mor G-10012 * Mor G-10016 * Mor G-12877B * * Mor UNAM * * Nay JSG y LOS 38 * * * Oax G-12875 * Oax N Port * * * Oax San Miguel * * * Oax Tilapa * * * * OaxSanAntonio * * * OaxTeita, * * Sin G-12870A * * *


160

C. Diversidad, estructura y relaciones genéticas del frijol silvestre, enmalezado y

cultivado de México.

1. Patrón de AFLPs de frijol silvestre, enmalezado y cultivado

La combinación de primers E-AGA_700:M-CAT y E-ACG_800:M-CAT arrojaron un

total de 113 loci. Mientras que de las combinaciones E-AGA_700:M-CTC y E-ACG_800:M-

CTC resultaron 107 loci (Figura 15). El 100% de los loci fueron polimórficos para las

accesiones silvestres y enmalezadas y sólo el 65% para los materiales cultivados. El patrón de

bandeo obtenido fue bueno, considerando otro trabajo con AFLPs con frijol mesoamericano y

andino donde se obtuvieron 213 marcadores, utilizando seis combinaciones de primers y un

90% de bandas polimórficas (Papa y Gepts, 2003).

2. Determinación del número mínimo de individuos que representan la diversidad

de la colecta

En el Cuadro 20 se muestran los datos de diversidad genética (H) de 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4 y

3 individuos de 14 colectas de diferente origen geográfico. Se observa que el valor de la

diversidad genética fue muy similar hasta con cinco individuos. Con base en estos resultados y

debido al gran número de accesiones de frijol silvestre y enmalezado analizado, se determinó

que cinco individuos representaban la diversidad del frijol común silvestre y enmalezado de

México. Considerando esto, el análisis final de la diversidad y estructura genética del material

estudiado fue realizado usando una muestra de cinco individuos (n=5).


161

Figura 15. Patrón de AFLPs no radiactivos obtenido con la combinación Eco-

ACG_800:M_CTC (imagen a ?=800 nm) en accesiones de frijol silvestre y enmalezado.

650

565

600

750

530

500

460

400364

300

255

204

145

100

50

bp

650

565

600

750

530

500

460

400364

300

255

204

145

100

50

bp


162

Cuadro 20. Comparación de la diversidad genética (H) de diferente número de individuos de

14 accesiones de frijol silvestre a.

n 10 9 8 7 6 5 4 3 Chiapas H 0.1089 ± 0.1801 0.1100 ± 0.1826 0.1069 ± 0.1845 0.1110 ± 0.1900 0.1160 ± 0.1958 0.0982 ± 0.1855 0.0928 ± 0.1863 0.0927 ± 0.1869 a a a a a a a a

Chihuahua H 0.1124 ± 0.1843 0.1107 ± 0.1826 0.1117 ± 0.1814 0.1128 ± 0.1808 0.1085 ± 0.1770 0.1072 ± 0.1724 0.1045 ± 0.1701 0.1092 ± 0.1779 a a a a a a a a

Durango H 0.1028 ± 0.1849 0.1056 ± 0.1892 0.1034 ± 0.1890 0.1006 ± 0.1932 0.1001 ± 0.1932 0.1016 ± 0.1957 0.0896 ± 0.1863 0.0727 ± 0.1702 a a a a a a a a Guerrero H 0.2956 ± 0.1994 0.2980 ± 0.2022 0.3039 ± 0.2026 0.2846 ± 0.2099 0.2869 ± 0.2103 0.2877 ± 0.2096 0.2777 ± 0.2136 0.1696 ± 0.2108 a a a a a a a b Guanajuato H 0.1422 ± 0.2097 0.1194 ± 0.1938 0.1232 ± 0.1985 0.1227 ± 0.2007 0.1257 ± 0.2063 0.1252 ± 0.2084 0.1259 ± 0.2078 0.1172 ± 0.1970 a b b b b b b b

Jalisco 1 H 0.1288 ± 0.1909 0.1230 ± 0.1911 0.1206 ± 0.1920 0.1205 ± 0.1960 0.1174 ± 0.1960 0.1119 ± 0.1970 0.1022 ± 0.1908 0.1033 ± 0.1899 a a a a a a a a Jalisco 2 H 0.1416 ± 0.1914 0.1428 ± 0.1922 0.1462 ± 0.1953 0.1494 ± 0.1973 0.1570 ± 0.2024 0.1664 ± 0.2083 0.1708 ± 0.2106 0.1766 ± 0.2119 a a a a a a a a

Michoacán H 0.1748 ± 0.2064 0.1725 ± 0.2084 0.1646 ± 0.2069 0.1371 ± 0.1944 0.1348 ± 0.1990 0.1405 ± 0.2021 0.1421 ± 0.2025 0.1437 ± 0.1996 a a a a a a a a Morelos H 0.1633 ± 0.2025 0.1623 ± 0.1979 0.1571 ± 0.1960 0.1567 ± 0.1984 0.1525 ± 0.1953 0.1343 ± 0.1987 0.1284 ± 0.1965 0.1159 ± 0.1883 a a a a a a a a

Nayarit H 0.1413 ± 0.2091 0.1345 ± 0.1981 0.1349 ± 0.1979 0.1312 ± 0.1950 0.1332 ± 0.1970 0.1352 ± 0.1988 0.1358 ± 0.1993 0.1175 ± 0.1907 a a a a a a a a Oaxaca H 0.1189 ± 0.1883 0.1213 ± 0.1920 0.1250 ± 0.1957 0.1233 ± 0.1977 0.1215 ± 0.1966 0.1190 ± 0.1935 0.1166 ± 0.1913 0.1159 ± 0.1883 a a a a a a a

Puebla H 0.1154 ± 0.1876 0.1132 ± 0.1843 0.1086 ± 0.1792 0.0907 ± 0.1628 0.0801 ± 0.1522 0.0593 ± 0.1257 0.0579 ± 0.1277 0.0624 ± 0.1350 a a a ab ab c c c

Sinaloa H 0.3321 ± 0.1860 0.3283 ± 0.1890 0.3358 ± 0.1916 0.3408 ± 0.1956 0.3403 ± 0.1941 0.3386 ± 0.1980 0.2345 ± 0.2154 0.1849 ± 0.2048 a a a a a a b b

Puebla 2 H 0.1536 ± 0.2037 0.1528 ± 0.2041 0.1497 ± 0.2060 0.1523 ± 0.2072 0.1488 ± 0.2046 0.1431 ± 0.2052 0.0854 ± 0.1719 0.0843 ± 0.1727 a a a a a a b b

a n representa el número de individuos analizado. (H) Indice de diversidad genética de

Nei (1973). Letras diferentes representan diferencias estadísticas significativas (p >

0.05).


163

3. Diversidad Genética del Frijol

La diversidad genética observada en las accesiones silvestres y enmalezadas a nive l del

país fue alta (H = 0.419, I = 0.606 y el 100% de loci polimórficos ), mayor que lo reportado en

trabajos previos con frijol silvestre (Papa y Gepts, 2003; Zizumbo-Villarreal et al., 2005;

Payró de la Cruz et al., 2005). Estas diferencias se pueden deber a que en este análisis se

consideró un mayor número de colectas provenientes de diferentes regiones de la República

Mexicana.

A nivel de provincias fisiográficas se observó casi 100% de polimorfismo en el material

silvestre y enmalezado, a excepción del grupo de la Llanura Costera del Pacífico (~80%). Los

cultivados presentaron un porcentaje menor de polimorfismo (~65%). La diversidad genética

fue mayor para las accesiones del Eje Neovolcánico (H = 0.418, I = 0.604) y de la Sierra

Madre del Sur (H = 0.403, I = 0.584), menor para la Sierra Madre Occidental (H = 0.343,

I=0.513), Sierra de Chiapas y Guatemala (H = 0.337, I = 0.506) y la Llanura Costera del

Pacífico (H = 0.317, I = 0.463), mientras que la más baja fue para los cultivados (H = 0.184, I

= 0.286) (Cuadro 21). Los resultados muestran que la mayor diversidad se encuentra en la

Región del Eje Neovolcánico y la Sierra Madre del Sur . La muestra del Eje Neovolcánico está

integrada por accesiones originarias de Guanajuato, Jalisco, Michoacán, Morelos y Estado de

México, estados que forman la región central de México. Papa y Gepts (2003) mencionan

también una mayor diversidad genética del frijol silvestre en esta zona. Esta región colinda

con el inicio de Aridoamérica y puede estar compartiendo características fisiográficas y

climáticas intermedias entre Mesoamérica y Aridoamérica, lo que puede favorecer la

propagación y el mantenimiento de las especies silvestres a través del tiempo, perdurando así

la variabilidad genética. Otro aspecto importante es que parte de Jalisco, Guanajuato y

Michoacán se considera la zona de domesticación del frijol en Mesoamérica y actualmente se


164

encuentran poblaciones silvestres contemporáneas; lo que puede estar manteniendo la amplia

diversidad genética que se observa (Gepts y Debouck, 1991). Por otro lado, la Sierra Madre

del Sur no es una región altamente agrícola, lo cual ha favorecido que no haya deforestación o

desplazamiento y destrucción de las zonas donde se encuentra el frijol silvestre, así como

tampoco flujo génico de poblaciones cultivadas a silvestres que pudieran erosionar la

diversidad genética de éstas últimas. Además, estas dos regiones fueron las más representadas

por un mayor número de accesiones, lo que promovió que se encontrara la mayor diversidad.

A nivel de grupos biológicos, el frijol silvestre presentó la mayor diversidad genética,

seguido por el enmalezado y la más baja para el cultivado, (Cuadro 21). Esta diferencia podría

ser consecuencia del efecto fundador asociado con la domesticación y los cuellos de botella

ocurridos durante la selección artificial hecha por el hombre (Gepts et al., 1986; Sonnante et

al., 1994; Papa y Gepts, 2003; Gepts, 2004).


165

Cuadro 21. Estimadores de la diversidad (% loci polimórfico, H, I) y de la estructura

genética (Gst y Nm) del frijol a diferentes niveles jerárquicos.

Nive l jerárquico % Loci polimórfico H I Gst Nm

País México 100 0.419 ± 0.091 0.606 ± 0.105 0.781 21.14

Provincia fisiográficas Sierra Madre Occidental 97.35 0.343 ± 0.140 b 0.513 ± 0.176 b 0.783 a 0.139

Sierra de Chiapas y Guatemala

97.35 0.337 ± 0.141 b 0.0506 ± 0.176 bc 0.798 a 0.127

Sierra Madre del Sur 99.12 0.403 ± 0.117 a 0.584 ± 0.140 a 0.782 a 0.140

Eje Neovolcánico 100 0.418 ± 0.094 a 0.604 ± 0.109 a 0.755 a 0.163 Llanura Costera del Pacífico 79.65 0.317 ± 0.185 b 0.463 ± 0.258 c 0.498 b 0.503

Grupo biológico Silvestre 100 0.422 ± 0.089 a 0.608 ± 0.103 a 0.781 a 0.140

Enmalezado 100 0.385 ± 0.114 b 0.566 ± 0.236 a 0.776 a 0.145

Cultivado 64.60 0.184 ± 0.183 c 0.286 ± 0.260 b 0.494 b 0.513

a (H) Indice de diversidad genética de Nei (1973), (I) índice de Shannon, (Gst)

diferenciación genética, (Nm) flujo genético. Letras diferentes representan las diferencias

estadísticamente significativas (p=0.05).

Los índices de diversidad genética a nivel de colectas individuales están sumarizados en

el Cuadro 22. El porcentaje de loci polimórfico entre las colectas silvestres y enmalezadas

osciló entre 0 (Michoacán 1950) y 57.52% (Morelos G-12877 y Puebla G-23429C); en el

frijol enmalezado entre 2.65 (Dgo G-11025B) y 45.13% (Gto G-12904 y Mor G-12874B), y

en los cultivados entre 14.16% y 45.13%, (en Negro 8025 y Negro Otomí, respectivamente).

Los valores de diversidad genética (H) de las accesiones de frijol silvestre oscilaron entre 0

(Michoacán 1950) y 0.233 (Guanajuato G-12893), mientras que en el frijol enmalezado fue

entre 0.10 y 0.186, valores similares a los del frijol cultivado (0.058 y 0.189 en Negro 8025 y

Negro Otomí, respectivamente). Las accesiones silvestres mostraron además alta variación en


166

el Indice de Shannon (I), en un rango de 0 (Mich 1950) a 0.336 (Gto G-12893). En el frijol

enmalezado desde 0.015 (Dgo G-11025B) hasta 0.271 (Gto G-12904), similares al rango de

valores observados en el frijol cultivado, de 0.104 en Apaseo 95 a 0.272 en Negro Otomí. La

accesión de frijol silvestre que presentó 0% de polimorfismo y sin diversidad genética podría

ser resultado de que todas las semillas analizadas se hayan producido en la misma planta. Los

rangos de diversidad mostrados anteriormente sugieren que las accesiones silvestres son más

diversas que las enmalezadas y cultivadas, siendo éstas dos últimas muy similares. Esto puede

ser explicado porque las accesiones enmalezadas podrían originarse por la cruza natural entre

un frijol silvestre y un cultivado lo que podría estar provocando la erosión genética de las

poblaciones silvestres por el flujo génico asimétirico del domesticado hacia el silvestre, como

ha sido reportado para P. vulgaris por Papa y Gepts (2003) y para P. lunatus por Martínez

Castillo et al. (2006).

También se obtuvo el promedio del porcentaje de loci polimórfico, diversidad genética

(H) e índice de Shannon (I) entre las accesiones de los diferentes estados y se observó que

aquellas de Puebla fueron las más diversas (48.23 ± 13.14%; H = 0.18 ± 0.04; I = 0.27 ± 0.06),

seguidas por Guanajuato (35.72 ± 13.76%; H = 0.14 ± 0.06; I = 0.21 ± 0.08) y Morelos (30.90

± 11.40%; H = 0.11 ± 0.04; I = 0.17 ± 0.06) (Cuadro 22). Finalmente, las accesiones de

Chiapas, Durango, Jalisco, Michoacán y Oaxaca fueron las de menor polimorfismo y

diversidad. Cabe señalar que sólo se contó con dos colectas del estado de Puebla, por lo que

sería deseable obtener más colectas de esa área que muestra ser la más polimórfica y diversa.

Nuestros resultados de diversidad genética por estados fueron similares a lo reportado por

Papa y Gepts, (2003) para la zona de Chiapas (H = 0.08), aunque menor para la zona de

Durango-Chihuahua (H=0.22). También más bajos en comparación a la zona de Michoacán-

Guanajuato estudiada por Payró de la Cruz et al., (2005) (H = 0.18-0.20) y por Zizumbo-


167

Villarreal, et al., (2005) (H = 0.24). Esta diferencia puede resultar del mayor número de

individuos analizados en los trabajos de esos autores.

Cuadro 22. Indices de diversidad genética por estado y accesión individual: % de loci

polimórfico, diversidad genética (H), índice de Shannon (I) por estados a.

Colecta % Loci polimórfico H I Colecta % Loci polimórfico H I

CHIAPAS 16.67±6.77 0.07±0.03 0.10±0.04 DURANGO Chiapas 11675 10.62 0.045 0.064 G – 11034 25.66 0.100 0.146 Chiapas 11676 13.27 0.057 0.082 G - CCamp 16.81 0.065 0.095 G - 19026C 14.16 0.049 0.074 G – ChInd 13.27 0.046 0.069 Chiapas 28 26.55 0.101 0.149 G - Salt2 41.59 0.169 0.247 Chiapas 30 21.24 0.093 0.133 G – Sbay1 17.7 0.058 0.088 Chiapas 32 21.24 0.088 0.127 G - SBay2 22.12 0.084 0.124 Chiapas 41 4.42 0.018 0.027 G – AgBla 18.58 0.079 0.113 Chiapas 42 24.78 0.100 0.145 G – LuMoy 10.62 0.039 0.058 Chiapas 44 15.93 0.063 0.092 G – 11029 30.09 0.110 0.164 Chiapas 45 13.27 0.058 0.083 GUERRERO 18.1±14.56 0.07±0.06 0.10±0.09 Chiapas 47 1.77 0.006 0.009 G – 1000 19.47 0.055 0.087 Chiapas 48 13.27 0.054 0.078 G – 10002A 45.13 0.184 0.266 Chiapas 49 21.24 0.087 0.126 Gro 11647 9.73 0.034 0.051 Chiapas 50 15.04 0.061 0.089 Gro 11661 0.88 0.002 0.003 Chiapas 51 24.78 0.106 0.153 Gro 11666 2.65 0.008 0.012 Chiapas 52 21.24 0.089 0.128 Gro 11671 24.78 0.100 0.145 Chiapas 6 20.35 0.078 0.115 Gro 11718 5.31 0.020 0.030 Chinkuetec 16.81 0.071 0.102 G – 11727 19.47 0.071 0.106 CHIHUAHUA G - 12878 10.62 0.034 0.051 G -22837 26.55 0.098 0.1454 G-12879A 40.71 0.175 0.251 DURANGO 19.57±11.74 0.07±0.05 0.11±0.07 G - 12881A 20.35 0.084 0.121 G – 10999 7.96 0.036 0.051 GUANAJUATO 35.72±13.76 0.14±0.06 0.21±0.08 G – 11024 45.13 0.181 0.264 Gto 11667 2.65 0.010 0.015 G – 11025A 7.96 0.031 0.045 G - 12892 25.66 0.101 0.148 G - 11025B 2.65 0.010 0.015 G - 12893 55.75 0.233 0.336 G – 11027 23.01 0.074 0.113 G - 12904 45.13 0.186 0.271 G – 11027A 30.97 0.110 0.164 G - 12905 37.17 0.112 0.172 G – 11028 7.08 0.028 0.041 G - 12906 38.05 0.151 0.221 G – 11030A 11.5 0.042 0.063 G - 12908 32.74 0.140 0.202 G – 11032 19.47 0.077 0.112 G – 12909 42.48 0.177 0.255


168


GUANAJUATO MICHOACAN

G - 12911 41.59 0.172 0.248 G - 12895 25.66 0.079 0.122 G - 12913 43.36 0.146 0.221 G - 12896 16.81 0.069 0.100 Gto Churi 28.32 0.129 0.183 G - 12899 11.5 0.038 0.057 JALISCO 23.70±12.07 0.09 ± 0.05 0.13 ± 0.07 G - 12902 23.01 0.091 0.133 G - 9995 15.04 0.048 0.075 G - 12903 23.01 0.079 0.119 G – 9998A 30.09 0.116 0.170 G - 12960 6.19 0.024 0.035 G - 12865 46.02 0.189 0.273 G - 12961 12.39 0.036 0.056 G -12934 8.85 0.031 0.046 G - 1950 0 0.000 0.000 Jal 12935 14.16 0.061 0.088 JSG y LOS 151 17.7 0.072 0.104 Jal 12939 10.62 0.032 0.049 JSG y LOS 327 44.25 0.148 0.225 Jal 12945 40.71 0.144 0.214 JSG y LOS 80 13.27 0.059 0.084 Jal 12952 17.7 0.072 0.104 Pátzcuaro 7.960 0.019 0.032 Jal 12955 16.81 0.060 0.089 Tzintzuntzan 23.89 0.089 0.131 Jal 12957 23.89 0.079 0.121 MORELOS 30.90±11.40 0.11±0.04 0.17±0.06 Jal 12966 37.17 0.155 0.223 G - 10010 48.67 0.189 0.277 Jal 12977 16.81 0.065 0.096 G - 10012 29.2 0.099 0.150 G – 13029 36.28 0.144 0.211 G - 10016 35.4 0.145 0.211 G - 13030 17.7 0.072 0.105 Mor 11691 30.97 0.121 0.177 MEXICO Mor 11701 30.97 0.114 0.169 11663 14.16 0.036 0.059 Mor 11704 32.74 0.120 0.179 MICHOACAN 20.96±11.33 0.08±0.04 0.12±0.06 Mor 11706 15.93 0.059 0.087 G - 10018A 28.32 0.101 0.150 Mor 11707 31.86 0.123 0.180 G - 10019 36.28 0.136 0.201 Mor 11708 19.47 0.066 0.099 G - 10019A 15.93 0.064 0.093 Mor 11709 34.51 0.126 0.187 G - 11050 33.63 0.140 0.202 Mor 11710 24.78 0.093 0.138 Mich 11652 12.39 0.040 0.062 Mor 11711 25.66 0.091 0.136 Mich 11730 21.24 0.089 0.128 Mor 11712 42.48 0.157 0.232 Mich 11733 17.7 0.067 0.099 Mor 11716 26.55 0.107 0.155 G - 12888 28.32 0.111 0.162 G - 12872A 13.27 0.050 0.075 G - 12889 41.59 0.171 0.248 G - 12874B 45.13 0.173 0.255


MORELOS PUEBLA 48.23±13.14 0.18±0.04 0.27±0.06 G - 12877 57.52 0.209 0.311 G- 23429C 57.52 0.208 0.309 G - 12877B 33.63 0.142 0.203 Xochitlán 38.94 0.158 0.228 G - 13019A 38.05 0.116 0.180 SINALOA G - 13505 22.12 0.086 0.126 G-12870A 48.67 0.198 0.287 G - 443 15.04 0.043 0.068 ZACATECAS Mor Oaxtepec 15.93 0.057 0.085 G-12987 14.16 0.053 0.078 Mor UNAM 40.71 0.145 0.217 NAYARIT G – 10538 31.86 0.120 0.177 CULTIVADOS 24.83±12.08 0.10±0.05 0.14±0.08 OAXACA 24.41±14.21 0.09±0.06 0.13±0.08 Apaseo 95 18.58 0.070 0.104 Oax 11656 44.25 0.164 0.242 M 38 22.12 0.088 0.128 Oax 11660 8.85 0.040 0.056 Negro 8025 14.16 0.058 0.085 Oax 11695 21.24 0.092 0.132 Negro Otomí 45.13 0.189 0.272 Oax 11698 43.36 0.177 0.257 Negro Querétaro 21.24 0.077 0.114 Oax 11703 23.89 0.078 0.119 Oax 11729 30.97 0.088 0.139 Oax 11731 3.54 0.012 0.018 G - 12871 29.2 0.117 0.171 G - 12875 21.24 0.068 0.104 G - 12876 40.71 0.162 0.236 Oax Tilapa 9.73 0.041 0.059 OaxMaOax 13.27 0.043 0.066 OaxMontAlb 10.62 0.034 0.052 OaxPort 17.7 0.062 0.093 OaxSanAnt 51.33 0.192 0.283 OaxSanMiguel 14.16 0.051 0.076 OaxTeita 30.97 0.125 0.181

a Se representa el promedio de los índices de diversidad de las colectas provenientes de

los diferentes estados de la República Mexicana.


169

4. Estructura genética del frijol

Los valores de Hs y Ht fueron positivos y diferentes de cero dentro de los niveles

analizados, indicando efectos de autogamia, que se reflejó en los altos valores de Gst

obtenidos a nivel de país (0.783), de las provincias fisiográficas (0.498 a 0.798) y grupos

biológicos (0.494 a 0.781) (Cuadro 21).

La diferenciación genética a nivel país fue alta (Gst = 0.781). Este resultado fue apoyado

por un AMOVA el cual mostró que el 73.52% de la variación total se encuentra entre colectas

(5.86% entre provincias y 67.66% entre colectas dentro de las provincias).Y sólo 26.48%

dentro de las colectas. Así mismo, los valores de diferenciación genética entre las provincias

fisiográficas de la Sierra Madre Occidental, Sierra de Chiapas y Guatemala, Eje Neovolcánico

y Sierra Madre del Sur fueron muy altos y estadísticamente iguales, en comparación con el

valor de diferenciación de las accesiones de la Llanura Costera del Pacífico.

A nivel de grupos biológicos se observó una mayor diferenciación genética al interior de

las accesiones silvestres y enmalezadas (Gst = 0.781 y 0.776, respectivamente) en

comparación con las cultivadas (Gst = 0.494), no habiendo diferencias significativas entre las

dos primeras. Estos resultados fueron apoyados por un AMOVA donde sólo se registró el

4.84% de variación total entre los tres grupos, mientras que entre las accesiones de cada grupo

la variación fue de 69.05% y dentro de las colectas del 26.12%. Estos datos sugieren que las

accesiones silvestres y enmalezadas analizadas se están comportando realmente como plantas

autógamas en su lugar de origen, a diferencia de las cultivadas que pueden estar siendo

sembradas con otros materiales criollos o mejorados en las diferentes áreas de cultivo y que

con esto el agricultor contribuye a que pueda haber un cierto porcentaje de cruzamiento, como

ha sido descrito en el papel del agricultor en los complejos silvestres-enmalezados-cultivados

(Zizumbo et al., 2005; Martínez Castillo et al., 2006).


170

Esta alta diferenciación genética mostrada por los análisis con Gst y AMOVA fue

corroborada mediante un prueba exacta de diferenciación de las colectas basada en las

frecuencias haploides, se observó que todas las colectas analizadas fueron diferentes (datos no

mostrado). Estos resultados pueden ser explicados por los bajos niveles de flujo génico

obtenidos a nivel de provincias fisiográficas como de grupos biológicos (Cuadro 21). A su

vez, los bajos niveles de flujo génico pueden ser consecuencia del aislamiento geográfico, esto

es más claro a nivel de provincias fisiográficas; sin embargo, los lugares de colecta se

encuentran más bien separados por la altitud (Ver Cuadro 6 y Figura 5).

4. Relaciones genéticas

La Figura 16 presenta las relaciones genéticas entre las accesiones silvestres,

enmalezadas y cultivadas analizadas (ver Cuadro 23). El patrón de agrupamiento observado

está correlacionado con el origen geográfico. El análisis fenético muestra diferentes subgrupos

constituidos por colectas de Chiapas, Durango, Morelos, Michoacán, Jalisco, Guerrero,

Guanajuato, Oaxaca y los cultivados.


171

Figura 16. Dendrograma (UPGMA) basado en la distancia genética de Nei (1972)de

124 accesiones de frijol silvestre, 17 enmalezado y de 5 cultivares de frijol común de

México. La numeración de las colectas corresponde a la descripción del Cuadro 23.

Distancia genética, Nei (1972)Distancia genética, Nei (1972)


172

Cuadro 23. Accesiones silvestres, enmalezadas y cultivadas del dendrograma.

Número de colecta Nombre Tipo

Provincia fisiográfica

Número de colecta Nombre Tipo

Provincia fisiográfica

1 Chihuahua 22837 silvestre SMO 75 Jal 12977 silvestre EN2 Chiapas 11675 silvestre SChG 76 Jal 13029 silvestre EN3 Chiapas 11676 silvestre SChG 77 Jal 13030 silvestre EN4 Chiapas 19026C enmalezada SChG 78 Jal 13505 silvestre EN5 Chiapas 28 silvestre SChG 79 Jal 9995 silvestre EN6 Chiapas 30 silvestre SChG 80 Mich 10018A silvestre EN7 Chiapas 32 silvestre SChG 81 Mich 10019 silvestre SMS8 Chiapas 41 silvestre SChG 82 Mich 10019A silvestre SMS9 Chiapas 42 silvestre SChG 83 Mich 11050 silvestre EN10 Chiapas 44 silvestre SChG 84 Mich 11652 silvestre EN11 Chiapas 45 silvestre SChG 85 Mich 11733 silvestre EN12 Chiapas 47 silvestre SChG 86 Mich 12888 silvestre EN13 Chiapas 48 silvestre SChG 87 Mich 12889 silvestre EN14 Chiapas 49 silvestre SChG 88 Mich 12896 enmalezada EN15 Chiapas 50 silvestre SChG 89 Mich 12899 silvestre EN16 Chiapas 51 silvestre SChG 90 Mich 12902 silvestre EN17 Chiapas 52 silvestre SChG 91 Mich 12903 silvestre EN18 Chiapas 6 silvestre SChG 92 Mich 12960 enmalezada EN19 Chiapas Chinkuetec silvestre SChG 93 Mich 12961 silvestre EN20 Dgo 10999 enmalezada SMO 94 Mich 1950 silvestre EN21 Dgo 11024 silvestre SMO 95 Mich JSG y LOS 151 silvestre EN22 Dgo 11025A enmalezada SMO 96 Mich JSG y LOS 327 silvestre EN23 Dgo 11025B enmalezada SMO 97 Mich JSG y LOS 80 silvestre EN24 Dgo 11027 silvestre SMO 98 Mich Patzcuaro silvestre EN25 Dgo 11027A enmalezada SMO 99 Mich Tzintzuntzan silvestre EN26 Dgo 11028 silvestre SMO 100 Mor 10010 silvestre EN27 Dgo 11029 silvestre SMO 101 Mor 10012 silvestre EN28 Dgo 11030 silvestre SMO 102 Mor 10016 silvestre EN29 Dgo 11032 silvestre SMO 103 Mor 11691 silvestre EN30 Dgo 11034 silvestre SMO 104 Mor 11701 silvestre EN31 DgoCCamp silvestre SMO 105 Mor 11704 silvestre EN32 DgoChInd silvestre SMO 106 Mor 11709 silvestre EN33 Dgo Salt2 silvestre SMO 107 Mor 11707 silvestre EN34 Dgo Salt1 silvestre SMO 108 Mor 11708 silvestre EN35 DgoSBay silvestre SMO 109 Mor 11709 silvestre EN36 DgoSBay2 silvestre SMO 110 Mor 11710 silvestre EN37 DgoAgBla silvestre SMO 111 Mor 11711 silvestre EN38 DgoLuMoy silvestre SMO 112 Mor 11712 silvestre EN39 Gro 1000 silvestre SMS 113 Mor 11716 silvestre EN40 Gro 10002A silvestre SMS 114 Mor 12872 silvestre EN41 Gro 11661 silvestre SMS 115 Mor 12874B enmalezada EN42 Gro 11666 silvestre SMS 116 Mor 12877 silvestre EN43 Gro 11671 silvestre SMS 117 Mor 12877B enmalezada EN44 Gro 11727 silvestre SMS 118 Mor 13019A silvestre EN45 Gro 12878 silvestre SMS 119 Mor 443 silvestre EN46 Gro 12879A silvestre SMS 120 Mor Oaxtepec silvestre EN47 Gro 12881A silvestre SMS 121 Mor UNAM silvestre EN48 Gto 11647 silvestre EN 122 Nay 10538 silvestre LlCP49 Gto 11663 silvestre EN 123 Oax 11656 silvestre SMS50 Gto 11667 silvestre EN 124 Oax 11660 silvestre SMS51 Gto 11718 silvestre EN 125 Oax 11695 silvestre SMS52 Gto 12892 silvestre EN 126 Oax 11698 silvestre SMS53 Gto 12893 silvestre EN 127 Oax 11703 silvestre SMS54 Gto 12904 enmalezada EN 128 Oax 11729 silvestre SMS55 Gto 12905 enmalezada EN 129 Oax 11731 silvestre SMS56 Gto 12906 silvestre EN 130 Oax 12871 silvestre SMS57 Gto 12908 silvestre EN 131 Oax 12875 silvestre SMS58 Gto 12909 silvestre EN 132 Oax 12876 enmalezada SMS59 Gto 12911 silvestre EN 133 Oax Tilapa silvestre SMS60 Gto 12913 silvestre EN 134 OaxMaOax silvestre SMS61 Gto 12987 enmalezada EN 135 OaxMontAlb silvestre SMS62 Gto Churi silvestre EN 136 OaxPort silvestre SMS63 Jal 9998A silvestre EN 137 OaxSanAnt silvestre SMS64 Mich 11730 silvestre SMS 138 OaxSanMiguel silvestre SMS65 Jal 12865 silvestre EN 139 OaxTeita silvestre SMS66 Jal 12895 enmalezada EN 140 Puebla 23429 silvestre EN67 Jal 12934 silvestre EN 141 Xochitlán silvestre EN68 Jal 12935 enmalezada EN 142 Sin 12870A silvestre LlCP69 Jal 12939 enmalezada EN 143 Apaseo 95 cultivada70 Jal 12945 enmalezada EN 144 M 38 cultivada71 Jal 12952 silvestre EN 145 N. 8025 cultivada72 Jal 12955 silvestre EN 146 N. Otomí cultivada73 Jal 12957 silvestre EN 147 N. Querètaro cultivada74 Jal 12966 silvestre EN


173

Las colectas de Durango, Guerrero y Guanajuato fueron las menos homogéneas, ya que

además de formar un grupo definido se encontraron distribuidas en otros subgrupos. Colectas

de Guanajuato y Guerrero aparecen formando parte de diferentes subgrupos siempre asociadas

entre sí, esto podría ser explicado si consideramos que existen ambientes similares en ambas

proivcias.

Las accesiones de Chiapas se distribuyeron en dos subgrupos unidos a una distancia

genética de 0.396, los cuales también compartieron relación genética con colectas de

Michoacán.

Las accesiones de Morelos también formaron dos subgrupos, el primero de ellos

genéticamente más cercano a las colectas de Guerrero y Guanajuato y el segundo como

subgrupo independiente hasta con 0.384 de distancia genética.

Las accesiones de Oaxaca se distribuyeron en dos subgrupos, uno de ellos bien definido

e independiente y el segundo se relaciona con colectas de Jalisco, Guerrero y Guanajuato.

Además presentaron hasta 0.467 de distancia genética.

Las diferentes accesiones enmalezadas se agruparon con las colectas silvestres de las

mismas regiones geográficas, lo cual parece ser consecuencia de su cercana relación genética,

ya que se ha observado que las colectas enmalezadas son producto de la cruza natural entre

silvestres y cultivadas, además del flujo genético asimétrico con introgresión de genes de

materiales cultivados hacia los silvestres, pero que sin embargo siguen mantienendo la mayor

parte del acervo silvestre (Papa y Gepts, 2003).

Los materiales cultivados formaron un subgrupo relacionado con dos accesiones de

Guanajuato, con una distancia genética de 0.249. Esta relación cercana podría esperase, debido

a que los materiales cultivados analizados provienen de materiales criollos de la región del

Bajío a excepción de Negro 8025, pudiendo conservar una relacion genética debido a su


174

ancestría. Por otro lado, la distancia genética entre las variedades cultivadas en general fue

menor que en las accesiones silvestres y enmalezadas, esto sugiere que la domesticación y la

selección redujo la d iversidad.

Finalmente, no fue posible encontrar grupos que representaran a las diferentes provincias

fisiográficas. Cabe mencionar que en general los porcentajes de bootstrap fueron altos (‹50%),

aunque también se presentaron algunos muy bajos (10%).

5. Conclusiones de la diversidad, estructura y relaciones genéticas del frijol

silvestre, enmalezado y cultivado de México

La diversidad genética a nivel país fue alta y las accesiones analizadas presentaron el

100% de loci polimórficos, mientras que las cultivadas sólo el 65%.

A nivel de estados geográficos las accesiones de frijol silvestre y enmalezado de Puebla

presentaron los valores más altos de diversidad, seguidas por Guanajuato y Morelos; sin

embargo, un criterio más adecuado para conocer la biodiversidad del frijol silvestre y

enmalezado de acuerdo a su origen geográfico fue mediante su correspondencia con las

diferentes provincias fisiográficas, siendo el Eje Neovolcánico y la Sierra Madre del Sur las

más diversas.

A nivel de grupo biológico se comprobó que la diversidad genética del frijol silvestre fue

mayor en comparación con el enmalezado y este a su vez, mayor que el cultivado.

Al nivel de accesiones de frijol se observó una gran variación, desde la colecta

pobremente representada que no mostró diversidad (Mich 1950), hasta la de mayor valor (H =

0.233), colecta de Guanajuato G-12893.

La estructura genética del frijol a nivel país reflejó altos niveles de diferenciación entre

las accesiones. Entre provincias fisiográficas también se observó alta diferenciación, mientras


175

que a nivel de grupos biológicos, el frijol silvestre y enmalezado presentaron mayor

diferenciación genética en comparación con el cultivado. La alta diferenciación encontrada fue

soportada por los bajos niveles de flujo génico derivados del aislamiento geográfico de las

poblaciones naturales de donde fueron tomadas las colectas.

Las accesiones silvestres y enmalezadas guardan una relación genética-geográfica,

diferenciándose subgrupos que corresponden a diferente origen geográfico.

Las variedades de frijol cultivado mostraron mayor relación genética con dos accesiones

de Guanajuato, lo que sugiere el parentesco con colectas silvestres del área tal y como fue

propuesto por Gepts et al. (1986).

No se observó un agrupamiento con base a las provincias fisiográficas.

Estos resultados reflejan la importancia del frijol silvestre como principal fuente de

diversidad genética, y en menor grado el enmalezado. Además, se determinó tentativamente

cuales son las áreas fisiogeográficas donde se encuentra la mayor y la menor diversidad

genética y que pueden ser tomadas en consideración para aumentar los sitios de colecta en

estas regiones y poder incrementar los bancos de germoplasma, en forma eficaz y dirigida.

También se determinó que la diversidad genética de estas accesiones no ha sido diluida por

efecto del flujo génico y que se encuentran bien diferenciadas. Finalmente, la diversidad de las

accesiones se puede representar con cinco individuos y se considera que éste número es

importante a cons iderar en las estrategias de conservación ex situ, debido al gran esfuerzo que

se requiere para el mantenimiento de los bancos de germoplasma.

Conclusiones generales

176

VII. CONCLUSIONES FINALES GENERALES

A. Caracterización nutricional y nutracéutica del frijol

Las accesiones de frijol silvestre y enmalezado mostraron mayor contenido de proteína,

minerales (calcio, hierro y zinc), polifenoles (taninos, ácido ferúlico, kaemferol y quercetina),

fibra dietaria (principalmente fibra insoluble) en comparación con frijol cultivado criollo y

mejorado. El contenido de oligosacáridos fue similar entre accesiones silvestres y

enmalezadas y cultivadas, y las accesiones criollas y las variedades mejoradas mostraron un

contenido muy similar de proteína y fibra dietaria.

No se observó ninguna correlación entre los contenidos de proteína, minerales,

polifenoles, fibra dietaria y oligosacáridos y el origen geográfico de las colectas analizadas.

Tampoco se encontró una relación entre el color de las semillas y el contenido de

polifenoles; sin embargo, las accesiones de semilla de color amarillo claro mostraron los más

altos niveles de taninos condensados, mientras que las semillas de color gris moteado con

negro mostraron los perfiles más completos de compuestos fenólicos.

B. Diversidad, estructura y relaciones genéticas de frijol silvestre, enmalezado y


La diversidad genética de las accesiones relativamente uniformes se pudo representar

con cinco individuos y se considera que este número es importante a considerar en las

estrategias de conservación ex situ en bancos de germoplasma.

La diversidad genética a nivel país fue alta y las accesiones de frijol silvestre y

enmalezado analizadas presentaron el 100% de polimorfismo en los loci analizados, mientras

que las cultivadas sólo 65% de polimorfismo.

Conclusiones generales

177

A nivel de estados geográficos las accesiones de Puebla presentaron los más altos

valores de diversidad, seguidas por Guanajuato y Morelos.

El Eje Neovolcánico y la Sierra Madre del Sur fueron las provincias fisiográficas con

mayor índice de diversidad.

La diversidad genética del frijol silvestre fue mayor en comparación con el enmalezado y

éste a su vez mayor que el cultivado.

La estructura genética del frijol mostró que alrededor del 75% de la variación total se

encuentra entre las colectas y 25% dentro de las colectas.

Se observó alta diferenciación de las accesiones de frijol silvestre entre las provincias

fisiográficas, también entre los grupos biológicos y las colectas independientes, lo que sugiere

bajos niveles de flujo génico.

Se encontró una relación genético-geográfica entre las diferentes colectas silvestres y

enmalezadas al observar subgrupos de colectas de diferente origen.

Se sugiere la ancestría de las variedades cultivadas analizadas a partir de silvestres de la

zona del Bajío al relacionarse cercanamente con dos colectas silvestres de Guanajuato.

Las accesiones enmalezadas se asociaron estrechamente a las diferentes colectas

silvestres del mismo origen, esto sugiere que fueron originadas a partir de la introgresión de

cultivadas hacia silvestres.

Las colectas de Guerrero y Guanajuato se separaron en diferentes subgrupos; sin

embargo, mostraron una estrecha relación genética entre ellas.

No se encontró un agrupamiento entre las accesiones de diferentes provincias

fisiográficas.

Perspectivas

178

VIII. PERSPECTIVAS

A. Caracterización nutricional y nutracéutica del frijol

• Establecer las estrategias para el mejoramiento genético del frijol cultivado

utilizando las accesiones de frijol silvestre y enmalezado con más altos contenidos de

proteína, minerales, polifenoles y fibra dietaria.

• Desarrollar metodologías más accesibles, para caracterizar química y

molecularmente los componentes de interés para utilizarlas durante las diferentes etapas

de los programas de mejoramiento.

• Identificar QTL asociados a diferentes componentes estratégicos (proteína,

minerales, fibra dietaria, polifenoles, oligosacáridos, etc.), y establecer la selección

asistida por marcadores moleculares.

• Realizar ensayos de biodisponibilidad de minerales en el frijol cultivado de mayor

aceptación en el mercado, con el fin de evaluar los procesamientos comunes que se le

dan al frijol (remojo, tiempos de cocción, freído, congelado, enlatado, etc) y establecer

las mejores condiciones para el aprovechamiento óptimo de los minerales del frijol.

• Realizar ensayos de actividad antioxidante, antimutagénica y anticancerígena en

diferentes variedades comerciales de frijol. Evaluar diferentes procesamientos para su

consumo (remojo, cocción, freído, germinación, etc.) con el fin de establecer el mejor

para determinar la bioactividad real del frijol en la ingesta.

• Realizar bioensayos con ratas para evaluar el papel de la fibra dietaria del frijol en

la disminución del colesterol y tratar de extrapolar los resultados al humano, a fin de

establecer posibles dosificaciones para lograr tal objetivo.

Perspectivas

179

• Realizar bioensayos de actividad anticancerígena con extractos de oligosacáridos

obtenidos a partir de frijol cultivado en líneas celulares para evaluar su bioactividad y

tratar de establecer las dosis en las que se obtiene el efecto, y finalmente utilizar dichos

extractos como suplementos nutracéuticos.

B. Diversidad, estructura y relaciones genéticas de frijol silvestre, enmalezado y


• Ampliar el muestreo de frijol silvestre hacia las zonas fisiográficas genéticamente

más pobres en diversidad a fin de adquirir mayores accesiones para llenar huecos.

• Estudiar la diversidad y estructura genética del frijol criollo de México.

• Utilizar a los materiales silvestres en programas de mejoramiento gené tico para

conferir mayor diversidad al frijol cultivado.

• Establecer y mantener eficientes sistemas de conservación ex situ evitando colectas

repetitivas y manteniendo viables un número considerable que represente a la accesión a

fin de hacer más eficiente el trabajo de mantenimiento; en este estudio se sugirieron

cinco para la estimación de la diversidad, pero los bancos de germoplasma sirven como

donadores de material genético, de ahí que se debe considerar un mayor número de

semillas para su mantenimiento.

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