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Ciencia

Las dulces semillas de la Sabana

En los carbohidratos almacenados por los vegetales puede estar la clave de la conservaci

SILVESTRE SILVADimorphandra mollis: gran potencial para la producción de una goma industrial actualmente importadaSILVESTRE SILVA

Investigadores comprobaron que la explotación racional de determinadas especies puede hacer posible el desarrollo sostenible de los remanentes del llamado “Cerrado” (la sabana esteparia brasileña) paulista, de tal modo que los propietarios de tierras, al preservar el 20% del área exigido por la ley, puedan obtener ganancias con la parte no tocada. El argumento para la preservación de este ambiente surgió del proyecto temático que estudió los mecanismos de las reservas naturales de carbohidratos (azúcares), coordinado por el biólogo Marcos Silveira Buckeridge, del Instituto de Botánica de la Secretaría del Medio Ambiente.

En el encuentro de investigadores del programa Biota-FAPESP, realizado en diciembre en el Parque Estadual Intervalles, del Valle do Ribeira, Buckeridge expuso los resultados de sus estudios bioquímicos y fisiológicos, que abarcaron 62 especies autóctonas de la Sabana o Cerrado y del Bosque Atlántico, y otras seis especies exóticas. Demostró varias aplicaciones de carbohidratos abundantes en vegetales de estos ambientes, desde un espesante de alimentos y un sustituto de un producto importado usado en estudios renales hasta un compuesto que dota de una mayor resistencia mecánica al papel.

Goma brasileña
Entre los vegetales cuya importancia crece con este proyecto se encuentra el falso-barbatimão (Dimorphandra mollis ), una de las leguminosas de mayor abundancia en la Sabana de São Paulo y del centro-oeste brasileño, encontrada también en la región semiárida de la Caatinga, en el nordeste brasileño. Conocida también como faveira (de fava: haba en portugués), farinha (harina) o canafístula, tiene entre 8 y 14 metros de altura y de su corteza y sus frutos se extrae la rutina, un compuesto en forma de polvo de color amarillo-verdoso, sin sabor. La rutina es normalmente utilizada en el curtido de cueros, pero se cree que en los seres humanos aumenta la fuerza de los vasos capilares y la absorción de vitamina C.

Buckeridge mostró que las semillas de Dimorphandra mollis -actualmente se las descarta- son ricas en polisacáridos (largas cadenas de azúcares) químicamente idénticos a la goma guar. Dicha goma es utilizada industrialmente como espesante de yogures y helados, en cápsulas de medicamentos, como lubricante de brocas para la prospección de petróleo e incluso como envoltorio de bloques de dinamita. Se la importa casi en su totalidad -cada kilogramo cuesta entre 18 y 28 dólares-, y es generalmente extraída de las semillas de especies exóticas (no autóctonas de Brasil) como la Cyamopsis tetragonolobus , una leguminosa que crece en forma de arbustos en la India y en Paquistán. La goma guar, cuyas propiedades son conocidas desde la década de 1930, también reduce la absorción de grasas y facilita la absorción intestinal de los carbohidratos.

De las especies estudiadas, la Dimorphandra mollis es la que contiene la mayor cantidad del polisacárido galactomanano, que corresponde a cerca de la mitad del peso seco de la semilla y puede suplantar a la goma guar. “El rendimiento en galactomanano de las semillas de Dimorphandra mollis se ubica entre los mayores ya hallados en la naturaleza”, dice el investigador. Trabajando con dos grupos de semillas, uno de la Caatinga de Parnaíba (Piauí) y otro del Cerrado paulista (Mogi-Guaçu), el grupo estudió la germinación y desarrolló un método de extracción en seco de los polisacáridos que se acumulan en las paredes celulares de la semilla.

Mediante molienda y colado, se obtuvo un polvo con un 83,2% de galactomanano, un grado de pureza similar al de los productos comerciales. Las pruebas con conejos indicaron que se trata de un compuesto atóxico que puede efectivamente ser usado como alimento. Existen indicios de interés por estas semillas en Europa y en Japón. La Dimorphandra mollis se adapta fácilmente a terrenos secos y pobres o a áreas degradadas. Resta verificar las condiciones ideales de producción en el campo y la cantidad que puede ser retirada en la Sabana (Cerrado) sin impacto ambiental. Para Buckeridge, la explotación racional de la goma brasileña puede fomentar la preservación del ecosistema, cosa que, comercialmente, crea una diferencia ambientalista favorable.

Función renal
Otra planta del Cerrado, laVernonia herbacea , suministra un polisacárido del grupo de los fructanos, que tiene un comportamiento idéntico al de la inulina. Esta sustancia industrializada sirve para medir la llamada filtración glomerular, que revela el estado de la función renal de los pacientes. Estudios realizados por investigadores del Instituto de Botánica con ratones en 1996, en colaboración con la Universidad de São Paulo, ya habían demostrado que laVernonia es una alternativa viable a la inulina para usos clínicos y académicos.

El equipo de Buckeridge está complementando dichos estudios. “Contamos con experimentos en el campo y en laboratorio, con la finalidad de comprender el papel de los nutrientes específicos en el crecimiento y en el desarrollo de la planta”, dice Buckeridge. “Después de entender estos puntos, se puede pensar en cómo optimizar la productividad.” Con respecto al aprovechamiento de la planta, existen indicios animadores. “La productividad de laVernonia es alta, comparable a la de especies ya mejoradas de plantas cultivadas en Europa para la fabricación de inulina”, afirma la bióloga Maria Angela Machado de Carvalho.

Los investigadores compararon el desarrollo y los tenores de fructanos en plantas quecrecieron con diferentes niveles de abono nitrogenado. La conclusión es que el nitrógeno puede facilitar la acumulación de inulina: las plantas abonadas exhibían a los 12 meses tenores bastante próximos a los de otras, con dos años de edad, cultivadas en condiciones similares. En el caso de los xiloglucanos, presentes en todos los vegetales, tienen uso potencial en la industria del papel, para aumentar su resistencia mecánica: tests realizados por la industria de celulosa Aracruz a pedido de Buckeridge mostraron un aumento del 40% en la resistencia a rasgaduras.

Los xiloglucanos son carbohidratos altamente concentrados en la semilla. Un ejemplo es la semilla del jatobá-do-cerrado (algarrobo de la sabana –Hymenaea stigonocarpa ), que en la jerga de la informática sería zipeada (compactada), debido a la cantidad de carbohidratos que contiene: cerca de un 40% de su peso seco.

En laboratorio
Si bien la explotación de una planta implica su devastación, se puede entonces adoptar el camino de la producción en laboratorio para obtener las sustancias deseadas. Por ejemplo, laViguiera discolor -una herbácea de la familia de las compuestas, como la camomila o manzanilla y la margarita- también es una alternativa para la producción de inulina, pero se desarrolla lentamente: la parte aérea (tallo y hojas) crece entre la primavera y el final del otoño, y después entra en letargo.

Por eso, un objetivo del grupo consiste en llegar a la biosíntesis de fructanos mediante el cultivo de tejidos vegetales. Para tal fin, además de los momentos de mayor producción de fructanos, también se observa la distribución de los azúcares en la planta. “La distribución de las reservas entre las diferentes partes del órgano subterráneo es bastante compleja, pero la acumulación se produce esencialmente en las raíces tuberosas”, comenta Buckeridge.

La estrategia del invierno
El almacenamiento de azúcares en semillas o estructuras subterráneas constituye una estrategia exitosa de adaptación, que asegura la supervivencia en el invierno seco de la Sabana. La producción es accionada en condiciones ambientales adversas o estresantes, como la de la escasez de agua, en una señal de que esas sustancias pueden estar ligadas al control hídrico celular.Uno de los experimentos comparó los carbohidratos soluble de una gramínea autóctona y abundante en la Sabana, la Echinolaena inflexa , y los de una especie invasora, la Melinis minutiflora .

Se concluyó que estas especies adoptan estrategias diferentes para sobrevivir y ocupar ambientes sujetos a la restricción del agua. En las dos, los niveles de azúcares aumentaron en el invierno (en el período seco), pero la especie nativa contenía diez veces más de un determinado grupo de compuestos: los azúcares alcoholes, que ayudan a la planta a vivir con poca agua. Éstas son evidencias de que, más que resultados, el trabajo muestra nuevos caminos, a medida en que los investigadores van conociendo los momentos de mayor o menor producción de polisacáridos encontrados en las hojas, en el tallo o tronco, en las semillas o en las raíces.

“Las reservas de carbohidratos de los vegetales de la Sabana pueden ser manejados de manera sostenible, con aplicaciones en las industrias farmacéutica y alimenticia y en el área tecnológica”, afirma Buckeridge, coordinador del proyecto temático que será concluido en marzode 2003. Desde 1998, el trabajo resultó en la publicación de 27 artículos científicos y en 19 tesis de maestría y doctorado, presentadas o en curso.

Tres grupos de azúcares esenciales
El equipo de Buckeridge estudió tres grupos de carbohidratos, una amplia clase de compuestos que incluye a los polisacáridos y representa a alrededor del 90% de la estructura de la pared celular vegetal: fructanos, galactomananos y xiloglucanos. Los dos últimos son carbohidratos de la pared celular, que se concentran en las semillas y, entre otras funciones, controlan la velocidad de absorción del agua.

Los fructanos también participan en la absorción del agua, pero son especialmente relevantes para el desarrollo de especies con reproducción vegetativa, como las de la familia de las compuestas. En este tipo de reproducción, la planta elimina la parte aérea durante un período de letargo que, en la Sabana o Cerrado, corresponde a la época de sequía. La parte subterránea -en la cual precisamente se concentran los fructanos- sobrevive, y de ella brotarán nuevos órganos aéreos.

“Como los fructanos no son metabolizados por el organismo humano, pueden ser usados sin riesgos por las industrias alimenticia y farmacéutica”, dice Maria Ângela, que estudió el metabolismo de esos polisacáridos en especies nativas del Cerrado. Uno de los tipos de fructanos, los de cadena corta, con pocas moléculas de fructosa acopladas, tiene sabor dulce. Identificados por la sigla FOS (de fructo-oligosacáridos), entran en la composición de productos para diabéticos y para regímenes de adelgazamiento, o son usados como aditivos en los alimentos. Otro tipo, el de los de cadena larga, con más moléculas de fructosa acopladas, no es dulce: las moléculas se encajan de tal manera que no sobra ninguna fructosa suelta para garantizar el sabor. Tienen uso potencial en la industria farmacéutica.

Según Buckeridge, los galactomananos -ya utilizados por los egipcios en la momificación- tienen un potencial de uso mucho más amplio, como ahora queda demostrado con la perspectiva de reemplazo de la goma guar importada, ya que ambos tienen la misma estructura química. El conocimiento de las estructuras de reserva de carbohidratos también remite a ajustes en la dieta del día a día.

Actualmente, debido al intenso consumo de productos industrializados, la alimentación se ha tornado pobre en fibras, compuestas básicamente por carbohidratos, pero despreciadas por contener pocas calorías -pese a que se reitere su importancia para el buen funcionamiento del sistema gastrointestinal y en la prevención de enfermedades. Ante tal panorama, el equipo de Buckeridge ha publicado artículos considerando la posibilidad de modificar la composición de las fibras en plantas muy consumidas o de introducir ciertas fibras en alimentos de uso consagrado. El investigador ejemplifica: “¿Por qué no fríjoles con más fibras? Sus tejidos ya tienen los genes necesarios, que necesitarían solamente ser activados o desbloqueados”. 

EL PROYECTO
Conservación y Utilización Sostenible de la Biodiversidad Vegetal de la Sabana y del Bosque Atlántico: los Carbohidratos de Reserva y su Papel en el Establecimiento y Mantenimiento de la Plantas en su Ambiente Natural
MODALIDAD
Proyecto temático
Coordinador
Marcos Silveira Buckeridge – Instituto de Botánica de la Secretaría de Estado del Medio Ambiente
Inversión
R$ 309.845 y US$ 378.726

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