Efectos Adversos y Beneficiosos de los Antinutrientes, en Plantas Utilizadas como Alimentos

CONTENIDO

1. Introducción.

2. Sustancias antinutricionales y fuentes naturales principales.

3. Inhibidores de enzimas.
3.1. Inhibidores de proteasas.
3.2. Inhibidores de amilasas.

4. Antiminerales.
4.1. Agentes bociogénicos.
4.1.1 Glucosinolatos.
4.1.2. Glucósidos cianogénicos.
4.2. Ácido oxálico.

5. Antivitaminas.
5.1. Antitiamina.
5.2. Antipiridoxina.
5.3. Antibiotina.
5.4. Antivitamina B12.
5.5. Antivitamina A.
5.6. Acido ascórbico oxidasa.
5.7. Antivitamina D.
5.8. Antivitamina K.

6. Antinutrientes polivalentes.
6.1. Acido fítico.
6.2. Gosipol.
6.3. Lectinas (fitohemaglutininas o hemaglutininas).
6.4. Taninos.

7. Conclusiones.

8. Referencias.

Efectos Adversos y Beneficiosos de los Antinutrientes, en Plantas Utilizadas como Alimentos.

Autor: Ervelio Eliseo Olazabal Manso

Resumen

La mayoría de los vegetales utilizados como alimentos tienen nutrientes beneficiosos para el organismo, pero algunos de ellos son portadores de antinutrientes que pueden dañar la salud. Conocer cuáles son estos antinutrientes, que fuentes vegetales los tienen, que efectos adversos producen en el organismo, como inactivarlos o disminuirlos y si pueden ser beneficiosos para la prevención o el tratamiento de algunas enfermedades, es una premisa para seleccionar aquellos de consumo más frecuente y aplicar métodos correctos de desactivación de estos antinutrientes. En esta revisión se analizaron las investigaciones realizadas hasta el presente, de las sustancias que actúan sobre la asimilación de los principales nutrientes del organismo como son las proteínas, carbohidratos, grasas, minerales y vitaminas; así como los efectos adversos y beneficiosos que los mismos pueden ocasionar en los humanos y animales. Se especificaron las fuentes vegetales de estos antinutrientes, se señalaron los efectos adversos que producen y se ejemplificaron los beneficios que tiene la utilización de los mismos para la prevención o el tratamiento de diferentes enfermedades en los humanos, animales y plantas. Este artículo al mismo tiempo que permite actualizar los conocimientos en esta temática para enfrentar el consumo de los vegetales con antinutrientes, de forma adecuada; también aporta una perspectiva para utilizarlos en investigaciones beneficiosas, en el campo agronómico, nutricional o terapéutico.

Palabras claves: antinutrientes polivalentes, inhibidores enzimáticos, antiminerales, antivitaminas.

Abstract

Most plants used as foods have beneficial nutrients for the body, but some of them are carriers of anti-nutrients that can harm health. Knowing what these anti-nutrients that the plant sources have, adverse effects occur in the body, as inactivate or reduce them and if they can be beneficial for the prevention or treatment of some diseases, it is a premise to select those most frequently consumed are and apply correct methods of deactivation of these anti-nutrients. In this review the research conducted to date, substances that act on the assimilation of the main nutrients the body such as proteins, carbohydrates, fats, minerals and vitamins were analyzed; and adverse and beneficial effects that they can cause in humans and animals. Plant sources of these antinutrients were specified, the side effects occur and the benefits that the use thereof for the prevention or treatment of various diseases in humans, animals and plants were identified exemplified. This article while allowing update knowledge in this field to meet the consumption of vegetables with anti-nutrients, as appropriate; also it provides an outlook for beneficial use in research, agronomic, nutritional or therapeutic field.

Keywords: polyvalent antinutrients, enzyme inhibitors, antimineral, antivitamins.

1. Introducción.

La mayoría de los vegetales comestibles son inocuos, pero algunos de ellos tienen sustancias tóxicas que pueden dañar la salud de quienes los consumen. Conocer que sustancias tienen los vegetales que pueden perjudicar la salud es importante porque así podemos cuidarnos y seleccionar aquellos para consumo más frecuente que no produzcan efectos adversos a corto o largo plazo. Generalmente, la mayoría de los consumidores piensan que los vegetales solo nos producen beneficios cuando los consumimos, pero no siempre es así.

Entre las sustancias que pueden dañar la salud de quienes consumen productos alimenticios, se encuentran los antinutrientes. Un antinutriente, puede definirse como una sustancia que por ella misma o a través de sus metabolitos generados en el organismo , interfieren en la utilización de los alimentos, pudiendo afectar la salud de los consumidores (57).

Estas sustancias en la mayoría de los casos se encuentran en los vegetales, más que en los productos de origen animal. Debido a ello, el hábito de comer ciertos vegetales con mucha frecuencia, puede contribuir a la aparición de efectos adversos. También se debe destacar que en los países subdesarrollados con carencia de fuentes alimenticias estables y en volúmenes que satisfagan las necesidades de la población, obliga a estos países a buscar fuentes alimenticias nuevas que permitan cumplir las expectativas de la alimentación y la salud, por lo que la presencia de antinutrientes sigue siendo una expectativa válida y un aspecto a considerar en estos alimentos obtenidos por vía tradicional o biotecnológica.

Aunque estos antinutrientes tienen efectos perjudiciales para el organismo, el procesamiento de los alimentos por calor, el remojado y lavado, disminuye la presencia de los mismos (9). También, la germinación se considera un proceso eficaz para mejorar la calidad nutricional y la funcionalidad de los cereales, al mismo tiempo que disminuye el ácido fítico, y la actividad del inhibidor de tripsina (100).

La mayoría de las sustancias antinutricionales pueden ser inactivadas con el calor, pero se conocen algunas de ellas que son termoestables, como las del Amaranthus hypochondriacus que se inactivan muy poco a 100 oC, durante 7 horas (39) o la de Opuntia streptacantha Lemaire que fue estable a 120 oC durante una hora con una presión de 1 kg/cm[2] (87) y algunas especies del género Erythrina (84).

Los antinutrientes, también se han utilizado para producir efectos beneficiosos en la prevención y el control de enfermedades, tanto del hombre como de las plantas. Por ejemplo, se ha recomendado el uso de plantas que tienen sustancias antiglucosa para controlar el nivel de glucosa en sangre y la prevención de la diabetes tipo II (2).

Según la literatura consultada sobre este tema, los antinutrientes suelen clasificarse de diferentes formas, pero nosotros utilizaremos la referida por Camean y Reppetto (16) porque nos parece la más adecuada, al incluir los cuatro grupos más importantes, de acuerdo con la acción específica de estas sustancias. Ellos son: inhibidores de enzimas, antiminerales, antivitaminas y antinutrientes polivalentes. Los que describiremos a continuación, en una revisión lo más actualizada posible sobre este tema.

2. Sustancias antinutricionales y fuentes naturales principales.

Son muchas las fuentes de sustancias antinutricionales que están presentes en casi todos los alimentos que utiliza el hombre. Las mismas inactivan o impiden la absorción de las proteínas, carbohidratos, grasas, vitaminas y minerales. Las principales sustancias antinutricionales, sus fuentes y los efectos beneficiosos que se han reportado en cada una de ellas, las presentamos a continuación (Tabla No. 1).

Tabla No. 1. Sustancias antinutricionales en las principales fuentes naturales y efectos beneficiosos reportados.

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A= Semilla de algodón, B = cereales, C = hortalizas, D = leguminosas, E = frutas, F = té, G = café, H = clara de huevo, I = chocolate, J = resistencia de la planta a enfermedades, K = sustancia antiobesidad, L = antihipertensivo, M = antidiabético, Ñ = anticancerígeno, O = antinflamatorio, P = analgésico, Q = antiosteoporosis, R = anti VIH, S = Antimicrobiano, T= Antioxidante, EB = efecto beneficioso, Ref = referencias.

Sin embargo, al analizar los efectos perjudiciales y beneficiosos de los antinutrientes en los alimentos, existe la evidencia de un grupo de efectos beneficiosos que los mismos aportan al organismo. Por otra parte, si consideramos también que estos antinutrientes son inactivados en su gran mayoría por las enzimas digestivas, el procesamiento por calor de los alimentos y el remojado de los mismos. No es tan perjudicial su ingestión en los alimentos consumidos, si se disminuye previamente por los mencionados procesos, las cantidades tóxicas presentes en los alimentos utilizados por el hombre. Debido, a que las dosis terapéuticas siempre son inferiores a las dosis tóxicas de los mismos (16).

3. Inhibidores de enzimas.

Los inhibidores de enzimas que tienen las plantas, pueden actuar sobre diferentes enzimas del organismo inactivándolas e impidiendo la acción de las mismas,en el proceso nutricional del organismo. Aunque existen diferentes tipos de inhibidores de enzimas, desde el punto de vista de su importancia en la nutrición, las que inhiben las proteasas y amilasas se les considera de mayor interés (35).

El interés por el estudio de los inhibidores enzimáticos, se ha manifestado en el uso de estas sustancias para aumentar las defensas de las plantas ante enfermedades importantes. Para introducir estas sustancias en las plantas se ha utilizado la biotecnología, siendo actualmente una línea de trabajo prometedora para el control de las enfermedades en las plantas (22).

Los granos de trigo acumulan una variedad de proteínas de bajo peso molecular que son inhibidores de alfa-amilasas y proteasas, y juegan un importante papel protector en el grano. Estas proteínas tienen composiciones de aminoácidos más equilibradas que las principales proteínas del gluten de trigo y constituyen reservas importantes para el crecimiento de las plántulas y la nutrición humana. Los inhibidores de la alfa-amilasa/proteasa, también son de interés debido a que causan alergias mediadas por IgE como intoxicaciones ocupacionales y de los alimentos, y por lo tanto, afecta la salud humana (6).

3.1. Inhibidores de proteasas.

Los inhibidores de proteasas son varias clases de proteínas de plantas, que limitan la utilización de proteínas vegetales procedentes del campo en la dieta humana y animal; pero los alimentos vegetales tienen mucho que ofrecer a la intensificación sostenible de alimentos, la producción de piensos y para la salud humana. La reducción o eliminación de estas proteínas podrían mejorar en gran medida la calidad de la proteína procedente de la semilla y diversas estrategias se han utilizado para tratar de lograr esto con un éxito limitado hasta el presente (19).

Por ejemplo, la soya contiene componentes que tienen propiedades antinutricionales y bioactivos. La hidrólisis enzimática y la germinación puede mejorar la actividad biológica de estos compuestos en la soya. Se recomienda 18 h de germinación y 3 h de hidrólisis para eliminar las sustancias antinutricionales. La alcalasa provoca la eliminación de inhibidores de la proteasa, mientras que los bioactivos son mantenidos por al menos 50% de sus concentraciones originales (24).

Entre los inhibidores de proteasas más estudiados, se encuentran los inhibidores de tripsina y de la soya en particular. Esto debido principalmente, a la importancia de este grano en la alimentación humana y animal. Las investigaciones específicas de estos compuestos son complejas, debido a que en la mayoría de los casos no se trata de un compuesto simple, sino como ocurre en casi todas las acciones específicas de los extractos de plantas, es un complejo de sustancias químicas que pueden actuar por sinergia o individualmente; teniendo cada uno de ellos propiedades físico químicas diferentes (10).

Se debe señalar, que estos antinutrientes se degradan con el calor durante el procesamiento de los alimentos por el hombre, debido a ello su importancia en la salud humana, es mucho menor que en los animales. Como los granos siempre reciben tratamiento térmico antes de consumirlos no tienen tanto significado como los vegetales, que por costumbres alimenticias se pueden consumir crudos.

Un ejemplo de fuentes vegetales que tienen antiproteasas son: soya, frijol, avena, arroz, cacahuete, garbanzo, guisante, haba, judía, patata, maíz y remolacha roja (20,22).

Los efectos adversos que pueden ocasionar, se manifiestan en: retraso en el crecimiento, debido al bajo aprovechamiento de las proteínas (eficacia proteica) (40). También produce hiperplasia reversible del páncreas en los animales, pero en el hombre tiene poco efecto (47).

Como efectos beneficiosos se puede señalar las investigaciones realizadas con el borer del café y una proteasa natural introducida en esta planta, por manipulación genética para crear resistencia de la planta a esta enfermedad (7).

Se ha demostrado ampliamente que los compuestos pertenecientes a varias clases de productos naturales tales como alcaloides, glucósidos, carotenoides, polifenoles, polisacáridos, saponinas y terpenos pueden utilizarse como anti-obesidad para incorporarlos en la dieta de rutina (54).

Los péptidos de proteínas comunes de frijol presentan actividades biológicas potenciales, relacionadas con el control de la hipertensión y la diabetes tipo II (64).

3.2. Inhibidores de amilasas.

Los inhibidores de amilasas de las plantas pueden ser inactivados por enzimas proteolíticas del sistema digestivo humano, además del calor. Por lo tanto, su efecto antinutricional en el humano no parece ser significativo.

Las principales fuentes vegetales que tienen estas sustancias son: judías blancas, trigo, centeno, lentejas, garbanzo, patata y cúrcuma (14, 37,76).

Un efecto beneficioso , es la elaboración demedicamentos anti obesidad a partir de ellos, pero su efecto ha sido muy bajo, debido probablemente a la acción de las enzimas digestivas del organismo sobre esta sustancia. También se ha estudiado su acción protectora contra insectos. Utilizando la biotecnología se han obtenido plantas de café Coffea arabica inoculadas con el inhibidor-1 gen alfa-amilasa (alfa-EA1) de la haba común, Phaseolus vulgaris, confiriéndole propiedades de resistencia a la planta, frente la broca del café (Hypothenemus hampei) (7).

El inhibidor de amilasa obtenida de Phaseolus vulgaris, se encontró que era eficaz contra las alfa-amilasas extraídas de larvas de Callosobruchus chinensis, Tribolium castaneum y la enzima intestinal de Spodoptera littoralis. También, se ha utilizado para desarrollar plantas transgénicas resistentes a las larvas de Tribolium castaneum (35).

La actividad inhibidora enzimática de los cereales contra las enzimas digestivas, como la alfa-amilasa de la saliva humana y páncreas porcino, y tripsina de páncreas bovino, fueron estudiados como componentes potenciales de nutracéuticos para el tratamiento de la diabetes y la obesidad (75).

Estudios realizados con diferentes variedades de leguminosas, para determinar el efecto de las sustancias antiamilasas, sobre la presión arterial, dió como resultado un efecto beneficioso en la reducción de la misma (78).

4. Antiminerales.

Los antiminerales ejercen su acción, principalmente, impidiendo la absorción de minerales en el organismo. Entre los más importantes están los bociogénicos, ácido oxálico y ácido fítico, aunque este último se clasifica como un agente polivalente, pero su acción principal es como antimineral.

4.1. Agentes bociogénicos.

4.1.1 Glucosinolatos.

Estos antinutrientes se asocian a la presencia de tioglucósidos como los glucosinolatos en las plantas consumidas, principalmente del género Brassica. Los tioglucósidos se descomponen en el organismo y forman isotiocianato, tiocianato, nitrilo y azufre, por acción de la enzima mirosinasa que está acompañando a los tioglucídos procedentes de las plantas. Los nitrilos parecen ser los compuestos más tóxicos formados. La acción de estas sustancias se debe a que interfieren con la disponibilidad de iodo para la glándula tiroidea, debido a que pueden inhibir competitivamente el transporte activo del iodo a nivel de la glándula tiroidea y otros tejidos; lo que trae como consecuencia que aumente laeliminación renal del iodo (11,13).

Las fuentes vegetales que los contienen pertenecen a 15 familias (Akaniaceae, Bataceae, Brassicaceae, Bretschneideraceae, Capparaceae, Caricaceae, Gyrostemonaceae, Koeberliniaceae, Limnanthaceae, Moringaceae, Pentadiplandraceae, Resedaceae, Salvadoraceae, Tovariaceae y Tropaeolaceae) y el género Drypetes, tradicionalmente colocados en Euphorbiaceae. Entre ellos la coliflor, col de Bruselas, brócoli, nabo, lombarda, repollo, berza, la semilla de mostaza, calabaza, rábano y colza (79).

El efecto adverso principal producido por estas sustancias es la hipertrofia del tiroides (88).

Como efecto beneficioso los isotiocianatos se han utilizado para el tratamiento del cáncer de la vesícula y la próstata, induciendo apoptosis (1,62).

La mirosinasa de la col es destruida por las temperaturas superiores a 70 ºC durante 30 minutos (97).

4.1.2. Glucósidos cianogénicos.

El mecanismo de acción se produce en el proceso de masticación cuando las enzimas del organismo entran en contacto con el glucósido o las bacterias intestinales y ocurre la cianogénesis. Esta se produce por unión del grupo CN al Fe[3]+ de la citocromoxidasa de la cadena respiratoria mitocondrial, interfiriendo con la respiración celular. El cianuro cuando es absorbido en el tracto gastrointestinal, se convierte en tiocianato en el proceso de detoxificación, impidiendo el transporte activo del iodo al tiroides, produciendo bocio. El cianuro está presente en forma natural en algunos alimentos como las almendras, las nueces, las castañas, la parte interna de los huesos de frutas como los melocotones, las ciruelas, los albaricoques, entre otros, el cazabe, la raíz de yuca y las semillas de muchas otras frutas como la manzana, las peras o la uva (26).

Se encontró que los productos de yuca, obtenidos en dos grandes ciudades de Australia, Melbourne y Canberra, analizando el contenido de cianuro total por el método de picrato, presentaron un valor medio de 91 equivalentes mg de HCN / kg peso fresco = ppm, en Camberra y en Melbourne de 262 ppm. Valores considerados como preocupantes si consideramos que la normas de Australia y Nueva Zelanda señalan un máximo de 10 ppm en los alimentos (15).

Las fuentes vegetales que los contienen son: Anacardo (Anacardium L.), frijoles rojos (Vigna aguiculata L.), semillas de Baobab (Adanosiadigitata L.), frijol de soja (Glycine max L.), chufa (Cyperus esculentus L.), nuez blanca bambara (Vigna substerranea L.), cacahuete Kampala (Arachis hypogaea L.), frijol blanco (Vigna aguiculata L.), sorgo (Sorghum bicolor L.), maíz (Zea mays L.) y berro (Nasturtium officinale) (18,69,93).

Los efectos adversos que se manifiestan en la i ntoxicación aguda son: confusión mental, dolor al respirar y parálisis muscular; mientras que en la intoxicación crónica se manifiesta neuropatía atáxica, atrofia óptica, ataxia, desórdenes mentales, ambliopía tropical y atrofia del nervio óptico que conduce a ceguera (17).

Se ha planteado que los glucosinalatos mejoran la excreción de los carcinógenos (80) e inducen apoptosis en las células del cáncer de colon (95).

4.2. Ácido oxálico.

La acción principal del ácido oxálico está dada porque interfiere con la asimilación del calcio en el organismo. Generalmente el oxalato se encuentra en los vegetales, en forma libre o de sales de sodio, potasio y calcio. Se ha planteado que los alimentos que contengan una relación ácido oxálico/calcio superior a 1 afecta la disponibilidad del calcio en el organismo y una relación mayor de 2,25 debe ser considerada descalcificante (70,92).

Las principales fuentes vegetales que los contienen son: ruibarbo, espinaca, remolacha, cacao, café y té (65,73).

Los síntomas que se manifiestan son: en la intoxicación aguda se produce gastroenteritis corrosiva, convulsiones, disminución del nivel de calcio en el plasma y aumento de oxalatos, así como daño renal. En la ingestión prolongada puede producirse formación de cálculos renales (48).

Entre los efectos beneficiosos se ha sugerido que el ácido oxálico juega dos papeles distintos en las plantas frente a la infección por hongos, dependiendo de la concentración: una alta concentración de ácido oxálico induce una gran muerte celular programada y luego contribuye a la progresión de los hongos. Sin embargo, a una concentración baja es capaz de inducir el establecimiento de una resistencia de la planta contra los hongos (44).

El procesamiento de los alimentos empleando el lavado y la cocción, disminuyen los contenidos de oxalatos en los vegetales (70).

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