Revista Científica UDO Agrícola Volumen 6.
Número 1. Año 2006. Páginas: 27-32
Comparación de la composición lipídica en semillas de girasol (Helianthus annuus L.)
usando técnicas multivariadas
Lipid composition of sunflower
seeds (Helianthus annuus
L.) using multivariate analysis
Auristela Malavé Acuña1* y Jesús Rafael Méndez Natera2
1Departamento
de Ciencias, Unidad de Estudios Básicos y 2Departamento de
Agronomía, Escuela de Ingeniería Agronómica. Universidad de Oriente, Avenida
Universidad, Campus Los Guaritos, Maturín, 6201, estado Monagas. E-mail:
amalave@monagas.udo.edu.ve y jmendezn@cantv.net * Autor para correspondencia
|
Recibido: 20/09/2006 |
Fin de arbitraje:
16/10/2006 |
Revisión
recibida: 06/11/2006 |
Aceptado:
09/11/2006 |
RESUMEN
El
objetivo de este trabajo fue comparar mediante técnicas multivariadas tres cultivares
experimentales de girasol (B-5, B-9 y B-16). Los lípidos se extrajeron con una
mezcla de cloroformo-metanol (2:1 v/v) para su posterior análisis empleando la
cromatografía de capa fina automatizada, con un detector de ionización a la
llama (TLC/FID), y la cromatografía de
gas-líquido para caracterizar y cuantificar los lípidos totales y los ácidos
grasos, respectivamente. Se determinaron el porcentaje de lípidos totales, la
composición lipídica, viz,
triacilgliceroles, diacilgliceroles,
fosfolípidos y la composición de ácidos grasos, viz, palmítico, araquídico, oleico, linoleico, linolénico y eicosenoico. Se
realizaron los análisis de componentes principales y de agrupamiento. Para el
análisis de componentes principales el primer componente explicó 79,59 % de la
variación y el segundo 20,41 % (total 100,00 %), los cultivares B-5 y B-16
estuvieron más relacionadas entre sí, mientras los caracteres más importantes
fueron el los fosfolípidos y triacilgliceroles,
indicando una mayor variabilidad entre cultivares para estos caracteres, los
caracteres menos importantes fueron el ácido linolénico
(C18:3) y el ácido eicosenoico (C20:1). El análisis de agrupamiento indicó resultados
similares a aquellos de los componentes principales. En conclusión, los componentes
principales y el análisis de agrupamiento pueden ser usados para estudiar las
relaciones entre lípidos totales, composición lipídica y ácidos grasos de
manera de identificar grupos similares en cuanto a estas características para
diferentes cultivares de girasol.
Palabras clave: Girasol, análisis cromatográfico, análisis
multivariado.
ABSTRACT
The objective of this work was
to compare by multivariate techniques three experimental cultivars of sunflower
(B-5, B-9 y B-16). Seed lipids were extracted with a chloroform-methanol
mixture (2:1 v/v). For their subsequent analyses by automated thin layer
chromatography, with flame ionization detector (TLC/FID), and gas-liquid
chromatography to characterize and quantify the total lipids and fatty acids, respectively.
Percentage of total lipids, lipid composition, viz, triacylglycerol, diacylglycerol, phospholipids and fatty acids composition, viz, palmitic, araquídic, oleic,
linoleic, linolenic and eicosenoic
acids were determined. Principal component analyses and cluster analyses were
carried out. For the principal component, the first component explained 79.52 %
of the variation and the second one explained 20.41 % (total 100,00 %), cultivars B-5 y B-16 were more related to each
other, while the most important characters were phospolipids
and triacylglycerol indicating a bigger variability among cultivars for these
characters, while the less important ones were linolenic
acid (C18:3) and eicosenoic acid (C20:1). Cluster analysis indicated similar results to those
of principal components. Principal component and cluster analysis should be
used to study the relationships among total lipids, lipid composition and fatty
acids in order to identifying similar groups for these characters for different
sunflower cultivars.
INTRODUCCIÓN
El girasol fue uno de los
principales cultivos oleaginosos en Venezuela durante el inicio de la década de
los 90’s con producciones cercanas a las 25.000 t., cifra que posteriormente
disminuyó considerablemente hasta el punto que para el año 2005 la producción
sólo alcanzó las 439 t., con el menor rendimiento alcanzado en los últimos
catorce años con 614 kg/ha (FEDEAGRO, 2006).
El aceite de girasol es de muy buena
calidad. Las grasas animales y los aceites tropicales, los cuales son altos en
ácido mirístico y bajos en acido
linoleico, incrementan los niveles del colesterol,
los aceites altos en ácido linoleico tales como
aceite de semilla de uva, aceite de girasol y aceite de cártamo pueden jugar un
papel significativo en la reducción de los niveles de colesterol en la sangre
cuando se consumen regularmente como pare de la dieta (Zamora, 2005). En un
estudio se mostró que individuos experimentaron una disminución significativa
del colesterol lipoproteico de baja densidad (LDL) y
colesterol total en una dieta de aceite de girasol NuSunTM
comparado con una dieta Estadounidense promedio, pero no experimentó una disminución
significativa del colesterol en la dieta de aceite de oliva (NSA, 2006).
Se han utilizado varios métodos para
caracterizar a los cultivares de girasol, siendo sus características
agronómicas la forma más común de evaluarlos. Méndez-Natera y Cedeño (1996)
evaluaron 16 cultivares de girasol en época de norte en San Jaime, estado
Monagas, para el rendimiento de aquenios y otros componentes del rendimiento.
Soto et al. (2005), publicaron el manual
para la evaluación de cultivares de girasol sometidos a pruebas regionales en
Venezuela, donde se contemplan el rendimiento de aquenios/ha
y otros caracteres agronómicos tales como días a 50 % de plantas en floración,
altura de planta, peso de 1000 aquenios, ángulo del capítulo etc., así como el
registro de enfermedades y plagas comunes en Venezuela.
Se han llevado a cabo otros métodos
para estudiar la variabilidad de cultivares de girasol. Aponte et al. (2004) evaluaron la reacción a Alternaria helianthi, el
rendimiento y el contenido de aceite de 16 genotipos de girasol en condiciones
de infección en campo en Maracay, Venezuela. Popov et al. (2002) examinaron la diversidad
genética de 30 líneas endocriadas de girasol
utilizando análisis de RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) e isoenzimas y encontraron una alta efectividad del análisis
de RAPD para diferenciar genotipos de las líneas endocriadas
de girasol. Liu et
al. (2003) evaluaron 23 variedades elites confiteras de girasol basados en
datos de RAPD y AFLP (Amplified Fragment
Length Polymorphisms) e
indicaron que una variación considerable entre los 23 cultivares a nivel de ADN
genómico es detectable con marcadores AFLP.
Las ventajas de la cromatografía de
gas son su extrema sensibilidad, que permite separar mezclas de cantidades muy
pequeñas y el hecho de que las columnas se pueden usar repetidamente. La aplicación de esta técnica utilizando las
modernas columnas capilares, ofrecen excelentes separaciones que han mostrado
que los lípidos naturales contienen una amplia variedad de ácidos grasos que
hasta ahora no se habían detectado (Shanta y
Napolitano, 1992).
El análisis de datos multivariantes comprende el estudio estadístico de varias
variables medidas en elementos de una población con los siguientes objetivos:
1) resumir los datos mediante un pequeño conjunto de nuevas variables,
construidas como transformación de las originales, con la mínima pérdida de
información; 2) encontrar grupos en los datos, si existen; 3) clasificar nuevas
observaciones en grupos definidos y 4) relacionar dos conjuntos de variables
(Peña, 2002).
El objetivo de este trabajo fue comparar mediante
técnicas multivariadas (análisis de agrupamiento y de componentes principales)
tres cultivares experimentales de girasol (B-5, B-9 y B-16).
MATERIALES Y MÉTODOS
Las semillas estudiadas fueron colectadas en
El filtrado que contenía los lípidos totales, se pasó
a un embudo separador y se le agregaron ocho mL de
solución de NaCl 0,05 N, se agitó varias veces y se
guardó bajo refrigeración durante doce horas. A continuación se separó la capa
orgánica y se evaporó la mezcla de solventes en un rotaevaporador,
luego a la fracción lipídica obtenida se le burbujeó nitrógeno, se pesó para
determinar la cantidad de lípidos totales y finalmente se refrigeró. Para los
análisis de cromatografía de capa fina con detector de ionización a la llama
(TLC/FID) se utilizó un analizador Iatroscan MK-5,
operando junto un integrador Hewlett Packard 3390A. El detector de ionización a
la llama se operó a una velocidad de flujo de hidrógeno de 160 mL/min y a una velocidad de flujo de aire de 2000 mL/min. La velocidad
de análisis se fijó a 60 seg/varilla. La
identificación de los diferentes lípidos se hizo en base a los tiempos de
retención de patrones comerciales y se expresaron como un porcentaje del total
de los lípidos. La cromatografía de gas-líquido se empleó para determinar la
composición de ácidos grasos. Para ello cada extracto lipídico fue previamente
saponificado, seguido por la metilación de los ácidos grasos utilizando el
método de Brockerhoff (Litchfield,
1972). Los ésteres metílicos correspondientes a cada muestra se analizaron en
un cromatógrafo Varian
serie 3300, equipado con una columna capilar de
La separación se realizó en las siguientes
condiciones: Temperatura del inyector y temperatura del detector: 300 °C y temperatura de la columna: 200 ° C. El área de los picos se determinó con un
integrador Hewlett Packard, modelo 3390A
y la identificación de los ácidos grasos mediante comparación de los
tiempos de retención de patrones comerciales de ésteres metílicos. Se determinó
el porcentaje de lípidos totales, la composición lipídica, viz, triacilgliceroles,
diacilgliceroles, fosfolípidos y la composición de
ácidos grasos, viz,
palmítico, araquídico, oleico, linoleico,
linolénico y eicosenoico.
Se realizaron los análisis de componentes principales y de agrupamiento, en el
primero se utilizó la matriz de correlación entre los caracteres anteriores y
las cargas se calcularon mediante los coeficientes de los componentes
principales y para el segundo se utilizaron el método UPGMA con la distancia Euclideana y el método de Ward. El análisis multivariado se
realizó con el programa PAST V. 1.50 de septiembre 2006 (Hammer
et al., 2001)
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Para el análisis de componentes principales el primer componente
explicó 79,59 % de la variación y el segundo 20,41 % (total 100,00 %), los
cultivares B-5 y B-16 estuvieron más relacionadas entre sí (Figura 1), mientras
los caracteres más importantes para determinar los componentes principales
fueron los triacilgliceroles y los fosfolípidos,
indicando una mayor variabilidad entre cultivares para estos caracteres,
mientras que aquellos menos importantes fueron el ácido linolénico
(C18:3) y el ácido eicosenoico (C20:1) (Figura 2).
El análisis de agrupamiento indicó similares
resultados a aquellos de los componentes principales (Figuras 3 y 4). Estos
resultados indican que los métodos multivariados (análisis de componentes
principales y análisis de conglomerados o agrupamiento) son útiles a la hora de
unir o separar a cultivares de girasol. Similitud de resultados fueron
reportados por Malavé-Acuña y Méndez-Natera (2005), quienes trabajaron con tres
cultivares de ajonjolí e indicaron la utilidad de los métodos multivariados.
Las técnicas multivariadas permitieron agrupar los
cultivares de girasol de acuerdo a sus características lipídicas. Similares
resultados fueron indicados por López et
al. (2006) quienes determinaron la composición de ácidos grasos en 67
presentaciones comerciales de aceite de aceitunas de mesa y encontraron que el
análisis de componentes principales de la matriz de la composición de ácidos
grasos condujo a la deducción de nuevos factores, el primero explicó el 55,19 %
de la variación total y estuvo relacionado principalmente con los ácidos
palmítico, esteárico, araquídico, behénico,
lignocérico,
oleico, elaídico y eicosenoico,
el segundo factor explicó el 10,33 % de la variación y estuvo relacionado con
los ácidos palmitoleico y linoleico.
Ellos no permitieron la diferenciación entre los tipos de elaboración o
cultivares, sin embargo, el análisis discriminante fue exitosamente aplicado
para este objetivo. Los ácidos grasos que más contribuyeron a discriminar entre
los estilos de elaboración fueron los ácidos heptadecenoico,
oleico, palmítico, margárico y esteárico (función 1) y los ácidos margárico, heptadecenoico, araquídico,
palmítico, oleico y lignocérico (función 2). En el
caso de los cultivares, ellos fueron los ácidos araquídico,
oleico, heptadecenoico, linoleico,
elaídico y t-Linoleico
(función 1); y los ácidos linoleico, oleico, heptadecenoico, palmítico, araquídico,
esteárico y t-Linoleico (función
2) y los ácidos margárico, linolénico y heptadecenoico (función 3), los autores mostraron
diferencias entre la composición de ácidos grasos y el contenido de aceite de
las diversas presentaciones comerciales de aceituna de mesa, las cuales pueden
ser aplicadas en el análisis discriminante predictivo y clasificatorio.
Brondz et al. (2004)
realizaron un trabajo cuyo objetivo fue estudiar la posibilidad de usar el
contenido de ácidos grasos en las basidiosporas como
una herramienta taxonómica. Fueron utilizadas las basidiosporas de Armillaria borealis, Amanita muscaria, Agaricus sylvicola, Hypholoma capnoides, Cortinarius nemorensis y Russula delica. Se utilizaron la cromatografía
de gas y espectrometría de masas-cromatografía de gas después de metanólisis de las esporas de los hongos para mapear los
ácidos grasos esenciales en los basidiomicetes. Se observó la presencia de
ácidos grasos del tamaño C12:0 a C24:0 en las basidiosporas
de estos basidiomicetes superiores, los autores concluyeron que las basidiosporas fueron una buena fuente de ácidos grasos para
las investigaciones quimiotaxonómicas de agaricales.
En conclusión, las técnicas multivariadas (componentes
principales y análisis de agrupamiento) pueden ser usadas para estudiar las
relaciones entre lípidos totales, composición lipídica y ácidos grasos de
manera de identificar grupos similares de cultivares de girasol en cuanto a
estas características.
AGRADECIMIENTO
Al Consejo de Investigación de
LITERATURA CITADA
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Triglycerides - Chemical Structure.
http://www.scientificpsychic.com/fitness/fattyacids2.html. Última visita 12 de
agosto de 2006.
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