Revista Científica UDO Agrícola Volumen 7.
Número 1. Año 2007. Páginas: 41-48
Comparación de la composición lipídica en
semillas de maní (Arachis hypogaea L.)
usando técnicas multivariadas
Lipid composition
of peanut (Arachis hypogaea L.) seeds
using multivariate analysis
Auristela del Carmen MALAVÉ ACUÑA
1 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-mails: auris797@gmail.com y jmendezn@cantv.net Autor para
correspondencia
|
Recibido: 08/07/2007 |
Fin de primer arbitraje: 15/08/2007 |
Primera
revisión recibida: 27/08/2007 |
|
Fin
de segundo arbitraje: 30/09/2007 |
Segunda revisión
recibida: 18/10/2007 |
Aceptado: 02/11/2007 |
RESUMEN
El objetivo de este trabajo fue comparar mediante
técnicas multivariadas tres cultivares de maní (Rojo, Rosado y Americano
Chico). Los lípidos se extrajeron con una mezcla de cloroformo-metanol (2:1
v/v). Para los análisis de cromatografía de capa fina con detector de
ionización en llama (TLC/FID) se utilizaron chromads SIII. La cromatografía de
gas-líquido se empleó para determinar la composición de ácidos grasos. Se
determinaron el porcentaje de lípidos totales, la composición lípidica, 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 64,3% de la variación y el segundo 35,7% (total
100,00 %), ninguno de los tres cultivares de maní se asociaron entre ellos, es
decir, se formaron tres grupos individuales. En general, todos los caracteres
presentaron valores altos de las cargas, exceptuando al ácido eicosenoico
(C20:1) y al ácido behémico (C22:0). El análisis de agrupamiento indicó
resultados diferentes a aquellos de los componentes principales. Tanto el
análisis de agrupamiento basado en el método de UPGMA como el método Ward
clasificaron dos grupos, el primero formado por Americano Chico y el segundo
grupo formado por los cultivares Rojo y Rosado. En conclusión, el análisis de
agrupamiento puede ser usado 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 maní.
Palabras
clave: Maní, cacahuate, Arachis hypogaea, análisis
cromatográfico, análisis multivariado.
ABSTRACT
The objective of
this work was to compare by multivariate techniques three cultivars of peanut
(Rojo, Rosado and Americano Chico). Seed lipids were extracted with a
chloroform-methanol mixture (2:1 v/v). For the chromatography analyses of fine
layer with ionization detector in flame (TLC/FID), chromads SIII were used. The
gas-liquid chromatography was used to determine the fatty acids composition.
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. For
the principal component analysis, the first component explained 64.3% of the
variation and the second one explained 35.7% (total 100.00 %), the peanut
cultivars did not associate among them, id
est, three individual groups were formed. In general, all traits had high
values of loadings, excepting eicosenoic acid (C20_1) and behemic acid (C22_0).
Cluster analysis indicated different results than principal component analysis.
Both, UPGMA and Ward methods produced two groups, the first one formed by
Americano Chico and the second group formed for cultivars Rojo and Rosado. In
conclusion, 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 peanut cultivars.
Kew words: Peanut, groundnut, Arachis hypogaea, chromatography analyses, multivariate analyses
INTRODUCCIÓN
El
maní fue un cultivo oleaginoso de mucha importancia en las décadas de los 70 y
80’s, pero su producción ha venido disminuyendo paulatinamente. Según FEDEAGRO
(2007) en el periodo 1992-2005, la mayor producción ocurrió en 1993 con 6.285 t
con
El
maní es rico en aceite, el cual contiene de
Por otra parte, Awad et al., (2000) indicaron que el maní y sus productos, tales como
aceite de maní, mantequilla de maní y harina de maní son buenas fuentes de
fitoesteroles, los cuales se han sugerido que juegan un papel protector,
especialmente el β-sitosterol, en el cáncer de colon, prostata y mama. El
maní tostado contiene de 61-114 mg de fitoesteroles (
Se ha
utilizado varios métodos para caracterizar a los cultivares de maní. La forma
más común de evaluar a los cultivares de maní es de acuerdo a sus
características agronómicas. Méndez-Natera et
al., (2003) evaluaron 25 cultivares de maní en época de lluvias en Jusepín,
estado Monagas, Venezuela sin la aplicación de fungicidas y determinaron los
siguientes caracteres: rendimiento de frutos y almendras/ha, número de frutos
en
Se
han llevado a cabo otros métodos para estudiar la variabilidad de cultivares de
maní. Méndez-Natera et al., (2002)
evaluaron caracteres fitopatológicos en quince cultivares de maní (Arachis hypogaea L.) ante la
cercosporiosis utilizando caracteres tales como: tasas de desarrollo de la
enfermedad mediante los modelos Gompertz y Logits, área bajo la curva de
progreso de la enfermedad, etc. También
se han utilizado técnicas isoenzimáticas, Galgaro y Romero Lopes (1994)
evaluaron la variabilidad genética dentro y entre diferentes muestras de maní
de los cultivares Roxo, Tatu Branco, Tatu Vermelho, Tatuí Vermelho y Tatuí
utilizando electroforesis de geles de poliacrilamida, estudiando los sistemas
enzimáticos de leucina aminopeptidasa, aspartato amnitransferasa y peroxidasa.
Por otra parte, otros autores han usado las técnicas del ADN para analizar la
variabilidad entre cultivares de maní. Borges et al., (2007) evaluaron la variabilidad genética entre 29
accesiones de maní mediante los marcadores moleculares al azar (RAPD)
utilizando 31 cebadores de los cuales 12 (39%) revelaron polimorfismo y
realizaron un análisis de agrupamiento, el cual separó las accesiones en dos
grupos con 89% de similitud.
Según
Skoog (2005) entre los métodos de cromatografía plana figuras la cromatografía
de capa fina, la cromatografía en papel y la electrocromatografía, casi toda la
cromatografía plana se basa actualmente en la técnica de capa fina que es más
rápida, tiene mejor resolución y resulta más sensible que su equivalente en papel. Desde un punto de vista teórico, de
tipos de fases estacionaria y móvil, y de sus aplicaciones, la cromatografía de
líquidos y la de capa fina son notablemente similares. Algunos expertos en
cromatografía han asumido la posición de que los experimentos de capa fina
deben efectuarse siempre antes que los experimentos de columna. La
cromatografía de capa fina ha llegado a ser el caballo de batalla de la
industria farmacéutica para la siempre importante determinación de la pureza de
sus productos. También ha encontrado múltiples aplicaciones en los laboratorios
clínicos y es la columna vertebral de muchos estudios bioquímicos y biológicos.
Como consecuencia de tal abundancia de áreas de aplicación, la cromatografía de
capa fina sigue siendo una técnica muy importante.
El análisis de componentes principales
presenta múltiples ventajas: es una técnica que reduce la dimensionalidad de un
conjunto de datos multivariados, removiendo las interrelaciones existentes
entre variables, organiza los datos en forma de vectores ortogonales en donde
cada una de las variables dentro del vector se comportan en forma similar con
base en sus correlaciones; a cada uno de estos vectores se le llama componente
principal. Esta prueba también expresa la mayor parte de la varianza de los
datos ortogonales, y es una herramienta útil para simplificar el análisis e
interpretación de la gran cantidad de variables consideradas en una evaluación
exhaustiva (Broschat, 1979).
El análisis de conglomerados no es más
que un conjunto de técnicas que se utilizan para clasificar los objetos o casos
en grupos relativamente homogéneos llamados conglomerados (clusters). Los
objetos en cada grupo (conglomerado) tienden a ser similares entre sí (alta
homogeneidad interna, dentro del cluster) y diferentes a los objetos de los otros
grupos (alta heterogeneidad externa, ente clusters) con respecto a algún
criterio de selección predeterminado. De este modo, si la clasificación es un
éxito, los objetos dentro del cluster estarán muy cercanos unos de otros en la
representación geométrica, y los clusters diferentes estarán muy apartados. El
análisis de conglomerados tiene como propósito esencial, agrupar aquellos
objetos que reúnan idénticas características, es decir, se convierte así en una
técnica de análisis exploratorio diseñada para revelar las agrupaciones
naturales dentro de una colección de datos. Este análisis no hace ninguna
distinción entre variables dependientes y variables independientes sino que
calcula las relaciones interdependientes de todo el conjunto de variables (Gondar
Nores, 2004).
El objetivo de este trabajo fue comparar
mediante técnicas multivariadas (análisis de agrupamiento y de componentes
principales) tres cultivares experimentales de maní (Rojo, Rosado y Americano
Chico).
MATERIALES Y
MÉTODOS
Las semillas se colectaron 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 en llama (TLC/FID) se utilizó un analizador Iatroscan
MK-5, operando junto un integrador Hewlett Packard 3390A. El detector de
ionización en 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
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, 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 64,3% de la variación y el segundo
35,7% (total 100,00 %), ninguno de los tres cultivares de maní se asociaron
entre ellos, es decir, se formaron tres grupos individuales (Figura 1). En
general todos los caracteres presentaron valores altos de las cargas,
exceptuando al ácido eicosenoico (C20:1) y al ácido behémico (C22:0) (Figura 2).
El análisis de agrupamiento indicó
resultados diferentes a aquellos de los componentes principales (Figuras 3 y
4). Tanto el análisis de agrupamiento basado en el método de UPGMA como el
método Ward clasificaron dos grupos, el primer grupo formado por un solo
cultivar, Americano Chico y el segundo grupo formado por los cultivares Rojo y
Rosado. En ambos análisis de conglomerados se pudo confirmar un buen ajuste con
los valores de la matriz de distancia genética mediante el coeficiente de
correlación cofenética de r = 0,9996.
Genet et al., (2005) indicaron que
valores cofenéticos de 0,75 o más son usualmente recomendados para el mejor
ajuste del análisis de conglomerados. Estos resultados indican que el método de
análisis de conglomerados o agrupamientos basado en el método UPGMA y el de
Ward son útiles a la hora de unir o separar a cultivares de maní basado en su
perfiles lipídicos, pero el análisis de componentes principales falló en
realizar esta unión o separación. Similitud de resultados para el análisis de
conglomerados pero no para el de los componentes principales fueron reportados
por Malavé-Acuña y Méndez-Natera (2005, 2006), quienes trabajaron con tres
cultivares de ajonjolí y girasol, respectivamente, e indicaron la utilidad de
los métodos multivariados para agrupar o separar genotipos de estos cultivos
basados en los perfiles lipídicos.
El análisis de conglomerados (métodos
UPGMA y Ward) permitió agrupar los cultivares de maní de acuerdo a sus
características lipídicas. Resultados similares en relación al análisis de
conglomerados fueron indicados por Genet et
al., (2005) realizaron un experimento con el objetivo de clasificar y
agrupar 98 genotipos de mostaza Etíopes de acuerdo a su composición de ácidos
grasos y determinar la relación genética entre los genotipos. El dendograma
generado por el análisis de conglomerados UPGMA agrupó los genotipos de B. carinata en 11 grupos distintivos. Pero
resultados diferentes se observaron para el análisis de componentes principales
debido a que mostró que la relación de desaturación, relación de elongación,
ácidos grasos monoinsaturados, relación de desaturación oleica y el ácido
vacínico tuvieron las cargas más altas en el primer componente que explicó el
39,28% de la variación total. Para el segundo componente, el ácido esteárico,
ácidos grasos saturados, ácido palmítico, relación desaturación oleica, ácidos
grasos poliinsaturados y ácido α-linolénico tuvieron las cargas más altas
que explicaron 30,97% de la variación total. Los cinco componentes principales
explicaron el 96,01% de la variación total.
García López et al., (1996) aplicaron
técnicas quimiométricas multivariadas a la composición de ácidos grasos de
datos cromatográficos de gas de 19 cultivares de almendro y encontraron que el
análisis de componentes principales aplicados a todos los valores individuales
de los ácidos grasos de los diferentes cultivares condujeron a tres variables
nuevas las cuales acumularon aproximadamente 90 % de la variación total. La
proyección de los diferentes cultivares en el espacio reducido permitió la
visualización de algunos grupos diferentes de cultivares. El análisis de conglomerados clasificó los
cultivares de almendro estudiados en tres grupos. Dentro de un grupo grande se
encontraron muchos cultivares del área del Mediterráneo y el cultivar Americano
Non Pareil. El segundo grupo incluyó algunos cultivares Americanos e Italianos
y el tercer grupo cubrió un cultivar Americano y un Australiano, en asociación
con dos Españoles. Mannina et al.,
(2001) utilizaron la espectroscopía de resonancia magnética nuclear de alta
resolución y la cromatografía gaseosa para analizar 16 monovariedades de
aceites de oliva, obtenidas de algunos olivares Mediterráneos cultivados
contemporáneamente en campos experimentales localizados en Italia y en la
región de Catamarca en Argentina. Estas muestras permitieron estudiar
diferentes condiciones pedoclimáticas en la composición de los aceite de oliva.
La cromatografía de gases proporcionó el perfil en ácidos grasos de los aceites
de oliva. Los datos de la cromatografía de gases fueron sometidos a un análisis
discriminante lineal y a un análisis cluster en árbol. Un minucioso análisis de
estos resultados permitió seleccionar olivares que fueron menos afectados por
las condiciones climáticas presentes en la región de Catamarca. Los olivares
seleccionados produjeron aceites de oliva que pueden mantener sus
características Mediterráneas y pueden ser propuestos como plantas colonizantes
en esta región silvestre de Argentina.
Por otra parte, López y Widrlechner
(2004) describieron morfológica, fenológica y químicamente la diversidad de
accesiones de cilantro (Coriandrum
sativum L) en los Estados Unidos. En el 2002, 139 accesiones de cilantro
fueron cultivadas y las muestras de semillas se cosecharon y analizaron para
ácidos grasos. Se calculó una matriz de correlación de estos resultados y luego
se realizó un análisis de conglomerados sobre esta matriz. Basado en los
resultados del análisis de conglomerados inicial, 60 accesiones diversas se
seleccionaron para evaluación del rendimiento con dos épocas de siembra en el
2003. Se realizó un análisis de varianza para la composición de ácidos grasos y
contenido de aceites esenciales. El análisis del algoritmo de conglomerados
UPGMA reveló nueve grupos cuando se aplicó una distancia promedio de 0,5 entre
grupos.
También se han utilizado los ácidos
grasos y el análisis de conglomerado para separar aislados de Rhizoctonia solani. Baird et
al., (2000) caracterizaron esteres metílicos de ácidos grasos de aislados
de R. solani AG-4 y AG-7 mediante
cromatografía de gases y encontraron que el análisis de conglomerados y el
dendograma mostrando la distancia Euclideana fueron efectivos en separar los
aislados AG-4 y AG-7 y los subgrupos de los aislados geográficos de AG-7.
Griguol et al., (2003) analizaron
ocho muestras de distintas variedades de helados comercializados en España para
determinar su contenido en ácidos grasos de cadena media y larga, con especial
interés en el contenido en ácidos grasos trans y encontraron que el análisis
estadístico (análisis cluster) realizado, basándose en el contenido en ácidos
grasos saturados, monoinsaturados, poliinsaturados y trans, permitió
diferenciar tres grupos distintos de helados según la fuente de grasa
mayoritaria empleada en su elaboración.
CONCLUSIÓN
El análisis de conglomerados puede ser
usado para estudiar las relaciones entre lípidos totales, composición lipídica
y ácidos grasos de manera de identificar grupos similares de cultivares de maní
en cuanto a estas características.
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Página diseñada por Prof. Jesús Rafael Méndez Natera
TABLA DE CONTENIDO DE LA REVISTA CIENTÍFICA UDO
AGRÍCOLA
