Los fructanos del agave.

INVESTIGACIÓN

Rosa María Camacho Ruiz, CIATEJ José de Jesús Hernández López, COLMICH Miembros de AGARED De acuerdo con el doctor Abisaí García, una de las primeras plantas que los indígenas mesoamericanos aprovecharon hace más de 7,000 años fue el mezcal (maguey o agave). Con base en evidencias arqueológicas encontradas en las cuevas del Valle de Oaxaca, en Tehuacán, pero también en el Norte de México, en específico en Coahuila, se puede afirmar que esta planta se empleaba como alimento; otros investigadores han abundado al respecto sosteniendo que es probable que en algunas comidas, tal vez semejantes al tamal, se utilizara el mezcal como aglutinante, mucho antes incluso de que fuera considerado como fuente de azúcares. Gracias a las descripciones y relatos de frailes, basados en observación directa, sabemos que el mezcal, como árbol de las maravillas —aunque no el único, pues el nopal es otro de éstos por ejemplo— era utilizado de un sinfín de maneras pasando a ser comida, bebida, material de construcción, medicina, fibra, calzado, herramienta, entre muchos usos más.

According to doctor Abisaí García, one of the first plants used by Mesoamerican natives more than 7,000 years ago was the mezcal (maguey or agave). New archeological findings in caves located in the Oaxaca valley, in Tehuacan, and also in Northern Mexico, specifically in Coahuila, indicate that this plant was used as food; other researchers have gone deep into this matter, stating that it is likely in certain meals, perhaps something like a tamal, the mezcal was used as a binding element, before it was considered a source of sugars. Thanks to the description and stories told by the friars, based on direct observation, we know that the mezcal, as a wonder tree –but no the only one, because the nopal is another one, for instance- was used in many different ways, from food, beverage, building material, medicine, fibers, footwear, tools, etc.

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INVESTIGACIÓN

Con el paso del tiempo, si bien se han privilegiado ciertos usos y aprovechamientos, de cuando en cuando se documenta la importancia etnobiológica del agave, su papel ecológico en el contexto del cambio climático, así como sus propiedades biológicas. Todo ello es resultado de una nueva fase de conocimiento, exploración e investigación que se ha desarrollado debido a la existencia de nuevas tecnologías, adelantos científicos en el estudio del ADN, así como de mirar al pasado con preguntas y herramientas contemporáneas. Ello ha creado las condiciones para que al menos en los últimos 20 años se formen equipos interdisciplinarios para avanzar en el conocimiento de la relación entre el ser humano, su entorno y lo que aprovecha de éste como alimento, a nivel celular.

As the time went by, although certain uses have been encouraged, from time to time it has been documented the ethno-biological importance of the agave, its ecological role in the climate change scenario, as well as its biological properties. All of this is the result of a new phase in understanding, exploring and researching with new technologies, such as DNA studies, and also looking at the past with contemporary questions and tools. This has created the right conditions for interdisciplinary teams to be formed in the last 20 years in order to better understand the relation between the human being, his environment and the things that can be used as food at a cellular level.

De ahí ha surgido, por ejemplo el interés de la biotecnología por estudiar qué es genéticamente el agave y cómo puede aprovecharse para mejorar la salud de los seres humanos. Investigaciones diversas, muchas de ellas llevadas a cabo por científicos mexicanos (del CIATEJ, CINVESTAV, UNAM, IPN, UdeG, entre otras) se han centrado en los fructanos, sustancias prebióticas o lo que es lo mismo, que favorecen la salud de las bacterias que son benéficas para los intestinos, puesto que fortalecen los mecanismos de defensa del organismo, mejoran el metabolismo e incluso se recomiendan para prevenir cáncer de colon.

This is where biotechnology has drawn its interest in studying what is the agave genetically and how can it be used to improve our health. Several research projects, many of them carried out by Mexican scientists (from CIATEJ, CINVESTAV, UNAM, IPN, UdeG, among others), have focused on fructans, prebiotic substances that benefit the health those bacteria that benefit the intestines. Basically, fructans strengthen the defense mechanism of these organisms, improve metabolism and they are even recommended to prevent colon cancer.

El ajo, la cebolla, la achicoria y el agave son fuente importante de fructanos. En el caso específico de las plantas de agave, éstas almacenan principalmente en

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Garlic, onion, chicory and agave are important sources of fructans. In the agave case, this plant collects great quantities of carbohydrates in the form of fructans inside the “pineapple”

la piña grandes cantidades de carbohidratos en forma de fructanos que utilizan como fuente de energía. Estos fructanos (polisacáridos: una sacarosa unida a una o más unidades de fructosa) son moléculas complejas y por ende no son digeribles por el hombre, sino por la flora intestinal, por lo que también son conocidos como fibra soluble. La complejidad de las moléculas se evidencia una vez que en laboratorio se extraen los fructanos de una planta de agave y se encuentra que son una mezcla de moléculas grandes y chicas, esto debido a cuántas fructosas se pueden unir para formar el polisacárido. Así, se pueden encontrar moléculas de tamaños que van desde 2 hasta 35 fructosas. Las moléculas pequeñas de 2 a 10 fructosas se clasifican como fructo oligosacáridos; mientras que cuando hay entre 10 y 35 fructosas se trata de fructanos de cadena larga. Dependiendo del tamaño serán las propiedades tecnológicas y funcionales. Por ejemplo, los fructanos grandes pueden utilizarse como espesantes o sustitutos de grasa en algunos alimentos, además se ha probado su actividad como prebióticos, como ya se indicó. Mientras que los fructanos de cadena corta han mostrado ser responsables de la disminución de grasa abdominal de ratones obesos usados como modelo en estudios preclínicos.

to be used as energy source. Those fructans (polysaccharides: a sucrose linked to one or more units of fructose) are complex molecules and, therefore, not digestible to the human being, but for the intestinal flora, so they are also known as soluble fiber. The complexity of these molecules is evident once the laboratory extracts the fructans of the agave plant, and discovers that they are a mix of big and small molecules, due to how much fructose can gather to form the polysaccharide. This is why you can find molecules of different sizes, from 2 to 35 fructoses. The small molecules from 2 to 10 fructoses are classified as fructooligosaccharides; while molecules with 10 to 35 fructoses are longchain fructans. The technological and functions properties depend on the size. For instance, big fructans can be use as thickener or grease substitute in some food, and it has also been proved their activity as prebiotics, as noted. On the other hand, short-chain fructans have proven to be responsible of lowering abdominal fat in obese mice used as models in pre-clinical studies.

INVESTIGACIÓN

Figura 1. Distribución de las moléculas en una muestra de fructanos de agave de acuerdo a su tamaño o grado de polimerización (número de moléculas que componen al polisacárido)

Figure 1. Distribution of molecules in an agave fructan sample according to their size or polymerization rate (number of molecules that form the polysaccharide)

Ahora, determinar cómo están distribuidas las moléculas en una muestra de fructanos precisa de una metodología. CIATEJ ha implementado mediante un cromatógrafo de exclusión para determinar cuántas moléculas hay.

Nowadays, defining how these molecules are arranged in a fructan sample requires a methodology implemented at CIATEJ through an exclusion chromatograph in order to determine how many molecules are there.

En la figura 1 las barras azules representan la cantidad de moléculas contenidas en una muestra de fructanos de agave, de acuerdo a su tamaño. La cromatografía de exclusión nos permite estimar el grado de polimerización promedio de la mezcla de fructanos, esto es las reacciones que se producen entre moléculas por adición o por condensación para formar otras moléculas, así como el peso molecular promedio y el índice de polidispersidad; parámetros útiles para quienes los utilizarán por sus propiedades en la industria alimentaria o en la farmacéutica.

In figure 1, the blue bars represent the number of molecules contained in the agave fructan sample, according to their size. The exclusion chromatography allows us to estimate the level of average polymerization of the fructan mix, this is the reactions produced between molecules by adding or condensation in order to form other molecules, as well as the average molecular weight and the polydispersity index; useful parameters for those who will use then for their properties in the food and pharmaceutical industries.

En el caso específico del agave tequilana weber variedad azul, uno de los más estudiados en las últimas dos décadas, los

In the specific case of the blue agave tequilana weber, one of the most researched agaves in the last

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productores jaliscienses se han interesado en la metodología diseñada por CIATEJ para analizar sus muestras y completar las fichas técnicas de sus productos. Esta información permitirá a los productores incursionar en nuevos nichos de mercado que utilicen a los fructanos en alimentos funcionales con impacto en la salud. Si bien los estudios biotecnológicos están cumpliendo medio siglo, pues arrancaron con la revolución verde, es en los últimos años que se ha manifestado más un cambio desde la productividad sin más, hacia un enfoque integral que explora en las propiedades de una planta, sus impactos en la alimentación y en la salud, así como los beneficios ambientales y económicos de su aprovechamiento. En ese sentido, los avances biotecnológicos conseguidos a la fecha en el agave tequilero estamos seguros de que tendrán otras externalidades positivas. Primero y con referencia al pasado nos ayudarán a entender mejor la dieta mesoamericana y qué impactos tenía en la salud de la población el consumo de este tipo de azúcares; con respecto al factor económico, una oferta diferencial para el agave, podría modificar con beneficios los ciclos con pocos años de bonanza y muchos otros de caída del precio por kilogramo de agave. decade, producers at Jalisco have been interested in the methodology designed by CIATEJ to analyze their samples and complete the technical cards for their products. This information allows them to enter new market segments that use fructans in food. Even though the biotechnological studies are half a century old, since they started with the green revolution, only in recent years there has been a change in terms of productivity towards a comprehensive focus that explores the properties of the plant, its impact in food and health, as well as the environmental and economic benefits. In this sense, we are certain that biotechnology breakthroughs achieved until now in the tequila agave will have other positive impacts. First and connecting with the past they will help us better understand the mesoamerican diet and what benefits the consumption of this sugars had in the health of the population; in terms of the economical element, a differential offering for the agave would modify with benefits the prosperity and low cycles in the price of the agave kilogram.