ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN

 

 

 

Evaluación de los principales factores que influyen en la composición fotoquímica de Morus alba (Linn.). III. Flavonoides totales

 

 

 

D.E. García y F. Ojeda
Estación Experimental de Pastos y Forrajes "Indio Hatuey" Central España Republicana, CP 44280, Matanzas, Cuba
E-mail:DGarcia@indio.atenas.inf.cu

 

 

 


RESUMEN

En una plantación de cuatro años de edad sometida a cortes continuos cada 90 días, se llevó a cabo una investigación en un diseño de bloques al azar con arreglo factorial 4 x 4 y tres repeticiones, con el objetivo de cuantificar el contenido de flavonoides totales (Flav) en las hojas y los tallos tiernos de cuatro variedades de morera. Los Flav se encontraron en las hojas en un rango de 1,50 a 1,76% MS y en los tallos tiernos las concentraciones oscilaron entre 0,75 y 1,72% MS. Se observó una diferencia marcada entre los niveles de las hojas y los tallos tiernos, con una mayor variabilidad en los últimos. La época presentó una menor influencia y no se observaron diferencias significativas, en cuanto a la concentración, entre los niveles de fertilización y las variedades. Debido a las pocas variaciones en los niveles de Flav en las diferentes variedades estudiadas, estos metabolitos secundarios se pueden considerar marcadores quimiotaxonómicos de la especie.

Palabras clave: Flavonoides, metabolitos, Morus alba .


ABSTRACT

In a tour-year-old plantation subject to continuous cuttings every 90 days, a research was carried out in a radomized block design with 4 x 4 factorial arrangement and three repetitions, with the objective of quantifying the content of total flavonoids (Flav) un the leaves and fresh stems of four mulberry varieties. Flavs were found in the leaves ranging from 1,50 to 1,76% DM and in the fresh stems concentrations varied between 0,75 and 1,72% DM. A marked difference was observed between the rates of leaves and fresh stems, with a higher variability in the latter. Season showed a lower influence and no significant differences were observed, regarding concentration, among fertilization rates and varieties. Due to the few variations in Flav rates in the different varieties studied, these secondary metabolites may be considered chemotaxonomic markers of the species.

Key words: Flavonoids, metabolites, Morus alba.


 

 

INTRODUCCIÓN

Los dos informes más ancestrales que incluyen a la morera (Morus alba) como alimento del gusano de seda en la historia de la humanidad, provienen del año 1123 antes de Cristo y de la dinastía Ming en China (Xiangrui y Hongsheng, 2001).

Desde el comienzo de las investigaciones en esta planta se ha cuantificado una gran variedad de metabolitos secundarios, con mayor énfasis en aquellos que han presentado una probada actividad biológica.

En este sentido, Ho-Zoo y Won-Chu (2001) han afirmado que las propiedades antioncogénicas y antisenecentes de la morera son atribuidas, en parte, a los flavonoides Isoquercetrina y Iuetina. La actividad diurética y la reacción antialérgica son causadas por los flavonoides Rutina, Quercetina, Astragalina, Quercetina 3,7-diglucósido y Quercetina 3-glucósido; mientras que la acción antibacteriana es provocada, en buena medida, por la Chalcomoracina, otro derivado de esta familia de metabolitos secundarios.

En las investigaciones realizadas por García, Ojeda y Pérez (2002) y García, Ojeda y Montejo (2003), se detectaron apreciables contenidos de flavonoides en la fracción comestible de cuatro variedades forrajeras, aunque no se cuantificaron las concentraciones de estos.

Por ello, este trabajo se propuso cuantificar los contenidos de flavonoides totales en M. alba y determinar la influencia de la fertilización orgánica, la variedad, la época y la parte de la fracción comestible.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

El experimento se llevó a cabo en la Estación Experimental de Pastos y Forrajes "Indio Hatuey", situada a los 22º 48'7'' de latitud Norte y 81º 2' de longitud Oeste, a 19 msnm, en el municipio de Perico, provincia de Matanzas, Cuba. El suelo donde se llevó a cabo la investigación presenta una topografía plana y se clasifica como Ferralítico Rojo lixiviado según Hernández y col. (1999).

Los muestreos se realizaron en dos períodos correspondientes al año 2002, enmarcados entre los meses de enero-abril como período poco lluvioso (PPLL) y de mayo-septiembre como período lluvioso (PLL).

En esta investigación se utilizó un diseño de bloques al azar con arreglo factorial 4 x 4 y tres repeticiones para las dos épocas. Los factores estudiados fueron:

-Fertilización orgánica (gallinaza) equivalente a: 100, 300 y 500 kg de N/ha/año, además de los tratamientos donde no se fertilizó (parcelas control).
-Variedad: Cubana, Indonesia, Tigreada y Acorazonada.
La evaluación de ambos factores se realizó para las dos épocas y en las dos partes de la fracción comestible: hojas y tallos tiernos.
Las características de las unidades experimentales y el manejo agronómico fueron descritos por García et al. (2003), en la investigación sobre la detección de los metabolitos secundarios.

La biomasa (de 90 d ías de edad), dividida en hojas-pecíolos y tallos tiernos se recolectó de forma manual a partir de 10 plantas por parcela seleccionadas al azar, luego de ser eliminado el efecto de borde de las unidades experimentales.

Las muestras se secaron a temperatura ambiente, en un local ventilado y oscuro, durante 12 d ías. Posteriormente fueron molinadas hasta un tamaño de partícula de 1 mm y se almacenaron en frascos ámbar hasta el momento del análisis.

La cuantificaci ón de Flav se realizó mediante el método descrito por Gutiérrez, Miranda, Varona y Rodríguez (2000), utilizando Quercetina como patrón en las determinaciones.

Para el procesamiento de los datos se utiliz ó un análisis factorial, para lo cual se empleó la opción GLM (General Lineal Model) correspondiente al paquete estadístico SPSS versión 10.0. Se usó la dócima de comparación múltiple de SNK (Student-Newman-Keuls) y las medias se compararon según P<0,05.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La necesidad que tiene la morera de ser fertilizada, debido a su elevado poder extractivo, se reafirma en los resultados de este experimento, en el cual la biomasa de 90 días necesaria para la evaluación, en los tratamientos donde no se fertilizó fue nula. Este comportamiento se repitió en las dos épocas.

La necesidad de fertilizar la morera con alguna fuente nitrogenada ha sido también señalada por Benavides (2002), Machii (2002) y Martín, Reyes, Hernández y Milera (2002).

 

Hojas

El contenido de flavonoides en las hojas no mostró diferencias significativas con los niveles crecientes de nitrógeno aplicado al suelo para ninguno de los dos períodos evaluados, con valores muy similares entre las épocas y cercanos a 1,60% MS (fig. 1).

La estabilidad en las concentraciones de algunas fracciones fenólicas específicas ante factores de manejo como la fertilización, ha sido señalada por Caygil y Mueller-Harvey (1999) en leguminosas templadas. No obstante, quizás en el caso particular de M. alba la síntesis de los flavonoides, como fenil propanoides, sea totalmente independiente del nivel nitrogenado de la biomasa y del suelo.

En este sentido, Zhishen, Jianming y Mengsheng (1996) informaron la concentración de algunos compuestos específicos dentro del contenido de flavonoides totales, como la Rutina (0,34% MS) y la Quercetina (0,11 mg/g MS), además de las cuantificaciones particularmente realizadas por Chunlian, Donsheng y Erjun (1999) para los Rutósidos (0,44% MS).

Las concentraciones de Flav de las variedades en estudio tampoco presentaron diferencias significativas entre ellas en ambos períodos (fig. 2).

Estos contenidos de flavonoides en la morera son superiores a los informados por Rusong, Jinyi y Yiping (2000) en la variedad "Lungiao"(1,17% MS) e inferiores a los de la variedad "Tong Xiang Ping"(2,66% MS).

La poca variación en los niveles de Flav en las hojas, tanto con el incremento de las dosis de fertilizante como entre diferentes variedades, evidencia la singularidad específica de las concentraciones de los Flav de la morera, ya que en la literatura científica se ha llegado al consenso generalizado que los contenidos de un gran número de compuestos polifenólicos presentan variaciones drásticas tanto con factores ambientales como de manejo.

Dichos elementos permiten afirmar que los flavonoides que contiene la morera desempeñan un papel protagónico en la ecofisiología de la planta y que se desempeñan como marcadores quimiotaxonómicos en el metabolismo secundario del género Morus, aspecto señalado anteriormente por Ashok, Vincent y Nessler (2000) en el caso particular de los isoprenoides de crecimiento.

 

Tallos tiernos

La concentración de flavonoides en el PPLL osciló entre 0,81 y 1,72% MS, caracterizados por una interacción significativa entre los factores variedad y fertilización (P<0,05) (tabla 1).

Se observó un incremento en el contenido de Flav con el aumento de las dosis de fertilizante orgánico para las variedades Acorazonada y Tigreada; mientras que la variedad Indonesia mostró un comportamiento atípico en ese sentido, con el mayor valor para 300 kg de N/ha/año, aunque no significativo.

Variaciones atípicas entre los contenidos de diferentes grupos de compuestos hidroxilados, con diferentes variables, también han sido descritas por Lindroth, Roth, Krueger, Volin y Koss (1997).

Los resultados numéricos obtenidos en este experimento coinciden con los informados por Zhishen, Mencheng y Jianming (1999) al estudiar estos metabolitos en cuatro especies del género Morus.

En el PLL no se observaron diferencias significativas en el contenido de flavonoides con el incremento de la fertilización, ni tampoco entre las variedades, de manera similar a lo obtenido en el caso de las hojas (figs. 3 y 4).La ausencia de variación en las concentraciones de los Flav en los tallos tiernos con el aumento de la fertilización en el PLL, fue un comportamiento totalmente independiente del obtenido por García et al. (2003) en el estudio de los niveles de polifenoles totales con estos mismos factores, en el cual se observó una respuesta clara de los polifenoles totales con el incremento de las dosis nitrogenadas en el suelo.

Este comportamiento permite afirmar que las variaciones en los niveles de polifenoles, en su conjunto, se deben a la oscilación de las concentraciones de las cumarinas o los compuestos estilbénicos, fenólidos que también se encuentran presentes en la fracción comestible de la especie (Duke, 2001; García, 2003).

Las concentraciones encontradas en el PLL fueron inferiores a las obtenidas en el PPLL, aunque las diferencias entre las concentraciones de las hojas y los tallos tiernos fueron más notables en el PLL.

El estrecho rango obtenido en las concentraciones de los Flav en las cuatro variedades permite inferir que la marcada componente genética de los flavonoides quedó expresada en las variedades estudiadas.

La extensión y reproducibilidad de la ruta biosintética de los Flav en diferentes partes de la planta de morera también ha sido demostrada biotecnológicamente por Ferrari, Monacelli y Messana (1999) y El-Kazzaz y Nazif (2000).
El factor de mayor influencia en los niveles de flavonoides en M. alba fue la parte de la fracción comestible, seguido por la época (fig. 5).

Los factores variedad y fertilización, de forma independiente, no crearon variaciones significativas en ninguno de los casos y solamente su combinación resultó importante en los tallos tiernos en el PPLL.

 

CONCLUSIONES

 

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Ashok, K.J.; Vincent, R.M. & Nessler, C.L. Molecular characterization of a hydroxymethylglutaryl-CoA reductase gene from mulberry (Morus alba L.). Plant Molecular Biology. 42:559. 2000

2. Benavides, J.E. Utilization of mulberry in animal production systems. In: Mulberry for animal producction. Animal production and Health No. 147. FAO, Rome. p. 291. 2002

3. Caygil, J.C. & Mueller-Harvey, Irene. Tannins: their nature and biological significance. In: Secondary plant products antinutritional and beneficial actions in animal feeding. Nottingham University Press. Nottingham, UK. p. 17. 1999

4. Chunlian, L.; Donsheng, L. & Erjun, L. The content polyphenol and anthelmintic material in different mulberry leaves. Journal of Anhui Agriculture Science. 27 (4):356. 1999

5. Duke, J.A. Morus alba (L.). [en línea]. Disponible en: http://newcrop.hort.purdue.edu/newcrop/duke-energy . Consultado en marzo del 2004. 2001

6. El Kazzaz, A.A.K. & Nazif, N.M. Flavonoids content of in vitro micropropagation of mulberry (Morus alba L.). Bulletin of the National Research Center Cairo. 25 (1):13 2000

7. Ferrari, E.; Monacelli, B. & Messana, I. Comparison between in vitro and in vivo metabolite production of Morus nigra. Planta Medica. 65 (1):85. 1999

8. García, D.E. Evaluación de los principales factores que influyen en la composición fitoquímica de Morus alba (Linn.). Tesis presentada en opción al título de Máster en Pastos y Forrajes. EEPF "Indio Hatuey". Matanzas, Cuba. 97 p. 2003

9. García, D.E.; Ojeda, F. & Montejo, I. Evaluación de los principales factores que influyen en la composición fitoquímica de Morus alba (Linn.). I. Análisis cualitativo de metabolitos secundarios. Pastos y Forrajes. 26:335. 2003

10. García, D.E.; Ojeda, F. & Pérez, Guadalupe. Comportamiento fitoquímico de cuatro variedades de Morus alba en suelo Ferralítico Rojo con fertilización. [cd room]. En: Memorias V Taller Internacional Silvopastoril "Los árboles y arbustos en la ganadería tropical"y II Reunión Regional de Morera. EEPF "Indio Hatuey". Matanzas, Cuba. 2002

11. Gutiérrez, Y.I.; Miranda, M.; Varona, N. & Rodríguez, A.T. Validación de 2 métodos espectrofotométricos para la cuantificación de taninos y flavonoides (Quercetina) en Psidium guajava (L.). Rev. Cubana Farm. 34 (1):50. 2000

12. Hernández, A. y col. Clasificación genética de los suelos de Cuba. Instituto de Suelos. Ministerio de la Agricultura. AGRINFOR. Ciudad de La Habana, Cuba. 64 p.1999

13. Ho-Zoo, L. & Won-Chu, L. Utilization of mulberry leaf as animal feed: feasibility in Korea. In: Mulberry for animal feeding in China. (Eds. Jian, L.; Yuyin, C.; Sánchez, M. & Xingmeng, L.). Hangzhou, China. 75 p. 2001

14. Lindroth, R.L.; Roth, S.; Krueger, E.L.; Volin, J.C. & Koss, P.A. Phenolic. Biology. 3:279. 1997

15. Machii, H. Evaluation and utilization of mulberry for poultry production in Japan. In: Mulberry for animal production. Animal production and Health No.147. FAO, Rome. p. 237. 2002

16. Martín, G.; Reyes, F.; Hernández, I. & Milera, M. Agronomic studies with mulberry in Cuba. In: Mulberry for animal production. Animal production and Health No. 147. FAO, Rome. p. 103. 2002

17. Rusong, Z.; Jinyi, X. & Yiping, Y. Effect on the content of flavonol in mulberry leaf by different growing area. The Chinese Journal of Modern Applied Pharmacy. 17 (1):11. 2000

18. Xiangrui, Z. & Hongsheng, L. Composition and medical value of mulberry leaves. In: Mulberry for animal feeding in China. (Eds. Jian, L.; Yuyin, C.; Sánchez, M. & Xingmeng, L.). Hangzhou, China. 75 p. . 2001

19. Zhishen, J.; Jianming, W. & Mengsheng, T. Determination of Rutin and Quercetin from mulberry leaves extract by reversed-phase high performance liquid chromatography. Chinese Journal of Chromatography. 14 (6):489. 1996

20. Zhishen, J.; Mencheng, T. & Jianming, W. The determination of flavonoid contents in mulberry and their scavenging effects on superoxide radicals. Food Chemistry. 64 (4):555. 1999

 

 

 

Recibido el 20 de febrero del 2004
Aceptado el 14 de Julio del 2004