Biofortificación

La alimentación y por tanto la nutrición humana está estrechamente relacionada con la agricultura, y los productos que de ella se obtienen. El metabolismo de la célula humana requiere de carbohidratos, proteínas, lípidos y minerales para un óptimo desarrollo y funcionamiento, y los vegetales que se generan en un proceso agrícola están en la capacidad de suministrarlos en gran medida. Es así que los cereales, entre ellos arroz, maíz, trigo, se producen como fuente de carbohidratos, no solo como consumo del grano entero sino también en forma de harinas. Las leguminosas (como el frijol, habas) son fuente importante de proteínas, las oleaginosas (por ejemplo soya, girasol) fuente de lípidos y los vegetales en general son fuente de minerales, ya que ellos para su metabolismo requieren de éstos, y están en capacidad de absorberlos desde el suelo y acumularlos en sus distintas células y tejidos, de tal manera que el humano cuando consume bien sea raíces (por ejemplo zanahoria, rábano), tallos (por ejemplo espárragos), hojas (por ejemplo lechuga, repollo), flores (por ejemplo brócoli, coliflor), frutos (por ejemplo bananas, manzanas, aguacates) o semillas (por ejemplo sésamo) estará consumiendo minerales que estuvieron antes en el suelo y que se incorporan a la cadena trófica gracias a la absorción que de ellos hacen las plantas fundamentalmente mediante sus raíces en el proceso denominado nutrición mineral de plantas. Los vegetales también son fuente importante de vitaminas o precursores de éstas, pues en el metabolismo vegetal, en algunas especies, se sintetizan estos compuestos para poder abordar el metabolismo celular. Así que de forma similar a los minerales, los humanos o los animales al consumir plantas o parte de éstas están también consumiendo los metabolitos que la planta produce, entre ellos las vitaminas.

Los minerales que son indispensables en la nutrición humana son fósforo, potasio, calcio, azufre, magnesio, hierro, manganeso, zinc, selenio, cobalto sodio, cloro, yodo, flúor. Muchos de estos minerales son parte de los llamados nutrientes esenciales para las plantas (nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio, azufre, boro, cobre, hierro, manganeso, molibdeno, níquel y zinc), los cuales formarán parte de tejidos vegetales consumidos por el ser humano. Sin embargo, hay otros minerales que también pudieran ser absorbidos por la planta que no le son esenciales, pero sí lo son para los humanos. Entre los minerales esenciales para los humanos, y que la ONU advirtió sobre problemas de deficiencia en grandes magnitudes y la necesidad de solventar esas deficiencias están el yodo, el selenio, el zinc y el hierro. De forma similar, la Organización Mundial de la Salud ha advertido de las deficiencias de vitamina A.

Existen varias aproximaciones a la solución de este problema, que se pueden clasificar como:

  • Diversificación dietética
  • Biofortificación
  • Enriquecimiento exógeno de alimentos provenientes de la producción primaria
  • Elaboración y distribución de suplementos de nutrientes
  • Educación nutricional

 

La diversificación dietética no es un objetivo fácil de lograr, puesto que la alimentación es una actividad estrechamente relacionada con la cultura de una sociedad, y es muy difícil cambiar las costumbres culinarias dentro de una sociedad.

Enriquecer alimentos de manera exógena, para obtener los alimentos llamados alimentos fortificados, tiene la limitante que tan solo se puede lograr en alimentos que sufran alguna modificación a nivel industrial antes de llegar a la mesa del consumidor. Ante esto, es necesario incorporar en el proceso una etapa donde se dé la adición del mineral requerido, y también hace falta un proceso industrial previo que logre obtener productos como fuente de minerales, es decir, hay que aislar y purificar el mineral, obtenerlo en grandes cantidades para poder luego adicionarlo bien sea en forma de polvo, o como suspensión, o de cualquier forma que lo permita el proceso industrial. La elaboración y distribución de suplementos de nutrientes tiene limitantes similares: hace falta tener a disposición un proceso industrial para aislar y purificar el mineral, y adicionalmente producirlo en forma masiva bajo una presentación práctica e inocua para el consumidor. Adicionalmente, estas dos últimas estrategias pudieran ser efectivas para la población de las ciudades, pero no necesariamente para las poblaciones rurales debido a la falta de acceso, bien sea logístico o económico a este tipo de alimentos en comunidades que estén asentadas en sectores rurales. La educación nutricional, aun cuando es una estrategia muy valiosa para que el consumidor comprenda de forma integral la importancia de su propia nutrición, no es una estrategia que por sí sola pueda tener éxito en solventar los problemas de bajo consumo de minerales, a no ser que implique cambios en la dieta que como ya se mencionó, son cambios difíciles porque implican cambios en los patrones de alimentación de la sociedad. Ante todo esto, la biofortificación emerge como una estrategia que en teoría se le vio tener un gran potencial para solventar el problema, y en la práctica durante estos años ha demostrado que efectivamente tiene la capacidad de disminuir en gran medida la deficiencia de minerales en la nutrición humana. La biofortificación no implica cambios en los patrones de alimentación de la sociedad, no implica nuevos procesos industriales sobre los alimentos, ni se enfrenta a la limitante de estar logística y económicamente no disponible para un amplio sector de la sociedad.

La biofortificación es el proceso que se lleva a cabo en la producción primaria, en la actividades del cultivo, para aumentar su valor nutricional incrementando la densidad de minerales y/o vitaminas de sus órganos. La biofortificación se puede lograr mediante tres vías:

  1. Mejoramiento genético convencional de plantas: esta estrategia implica la exploración de variabilidad dentro de la especie que permita identificar materiales que naturalmente extraen y acumulan en sus células grandes cantidades de los minerales con los cuales se quieren enriquecer el vegetal, o que naturalmente sintetizan grandes cantidades de vitaminas. Una vez identificados hay que evaluarlo en las condiciones agronómicas que se pretende sembrar, y de no ser apto agronómicamente, es necesario formar una población básica cruzándolo con materiales muy adaptados a la zona para así buscar descendencia que posea la buena adaptación y el alto contenido de minerales y/o vitaminas. Por supuesto, con esta estrategia se logra la obtención de plantas con un alto potencial de acumular los minerales  deseados, pero para que esto sea efectivo debe crecer en suelos donde haya suficientes cantidades de estos minerales en formas biodisponibles para la planta, lo suficientemente solubilizados en la solución del suelo para que cuando las raíces la absorban estén incorporando también a los minerales.
  2. Prácticas agronómicas: entre las prácticas agronómicas más comunes está la fertilización o abonamiento que es la incorporación de sustancias orgánicas o inorgánicas que provean nutrientes a la solución del suelo para que puedan ser tomados por la planta. Considerando esta definición, y considerando la forma en que la planta toma los nutrientes que requiere, se da esta forma de biofortificación. Como se observa, de los cuatro minerales que se han identificado que presentan niveles bajos en el consumo humano, solo dos son esenciales para la planta, por tanto se conoce que existen planes de fertilización para suministrar tanto zinc como hierro a la planta en cantidades suficientes, lo cual se traduce finalmente en alimentos con estos minerales disponibles para la nutrición humana y para poder solventar los problemas de deficiencia. Pero yodo y selenio (aunque el selenio, aun cuando no se considera esencial, sí se considera un nutriente funcional) son minerales que no son esenciales para la planta, por tanto no hay mecanismos específicos para que la planta absorba estos minerales y así tener a disposición alimentos de origen vegetal que contengan selenio y/o yodo. Pero se conoce que uno de los mecanismos con que la planta incorpora elementos químicos en su interior es mediante el flujo masal, que es un proceso inespecífico para algún mineral en particular, es un proceso en el cual debido al establecimiento de un potencial hídrico que inicia con la evaporación de agua desde las hojas (proceso conocido como transpiración) se introduce en la planta parte de la solución del suelo, con todo lo que ella contenga. Es así, que, si en la solución del suelo hay yodo y hay selenio, la planta estará en capacidad de introducirlos y llevarlos a sus células donde se acumularán o pasarán a formar parte de algunas proteínas y enzimas (en el caso del selenio se generarán las selenoproteínas), lo cual es deseable para el proceso de biofortificación, pues se estará generando tejido vegetal con apreciables cantidades de selenio y yodo, los cuales potencialmente serán alimentos y por tanto fuente de estos minerales para los humanos. Para esto se hace necesario el mayor conocimiento posible del comportamiento de las distintas formas en que se puedan presentar estos dos elementos químicos en la solución del suelo, es necesario conocer su solubilidad para garantizar que agregándolos al suelo harán parte de la solución del suelo que será absorbida por la planta. Del selenio hay un poco mas de conocimiento puesto que es un nutriente funcional, del yodo hay menos estudios, pero se conoce que este elemento químico no es muy abundante en los suelos, especialmente en aquellos alejados de la costa (pues el principal aporte de yodo al suelo no es el desgaste de las rocas, no es el material parental, sino el aporte que hace el aire, el cual a su vez depende de la formación de aerosoles sobre el mar) . El yodo al ser agregado como yodato o como yoduro presenta una alta tasa de absorción por parte de la planta. Es necesario aumentar el conocimiento sobre la alternativa de aplicar estos minerales no al suelo, sino a la planta para que esta absorba por las hojas estos minerales.
  3. Plantas genéticamente modificadas: de no conseguirse resultados de biofortificación con el mejoramiento genético convencional ni con la fertilización, una alternativa adicional es la obtención de plantas genéticamente modificadas. Probablemente al explorar la variabilidad genética dentro de una especie, no se consiguen individuos que tengan la capacidad natural de absorber cantidades apreciables de los minerales que se requieren o que no sinteticen vitaminas en cantidades adecuadas para el consumo humano, al ser este el escenario y tampoco conseguir que el abonamiento permita incrementos deseados en el contenido mineral de la planta, se podría llegar a la necesidad de transformar genéticamente plantas que tengan ese potencial. Para esto se requiere el conocimiento previo de la identificación y aislamiento del gen que permita una gran absorción del mineral requerido, o del gen o los genes involucrados en la síntesis de determinada vitamina. De ser así, sin haber limitantes de qué tan relacionado genéticamente esté el individuo con la planta a transformar (de hecho, ni siquiera tiene que ser una planta, debido a que el ADN en todas las especies sobre el planeta es estructuralmente igual, de puede llegar al caso de identificar y aislar genes en animales, o en bacterias o en cualquier organismo vivo y transferirlo a una planta) se podrán lograr plantas que tengan estos nuevos atributos. El caso quizás más conocido de biofortificación mediante esta estrategia es el llamado arroz dorado: se identificaron y aislaron genes de otra planta y de una bacteria, los cuales fueron introducidos en una planta de arroz para que ésta puede completar el metabolismo necesario para sintetizar betacaroteno en el endospermo de su semilla. Betacaroteno es precursor de la vitamina A. De esta manera se contribuye a solucionar un grave problema de salud pública en Asia, como lo es la alta frecuencia de ceguera infantil, especialmente en zonas donde el arroz es prácticamente todo el alimento que consumen las comunidades.

De esta manera, una de las estrategias que se está siguiendo para disminuir los problemas de malnutrición humana debido a una deficiente ingesta de minerales y vitaminas, es la biofortificación, estrategia que ha mostrado eficiencia y bajos costos de implementación.

 

 

 

 

Ing. Agr. Hernán E. Laurentin T. (M. Sc., Ph. D.)