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El Proyecto permitirá resolver el problema del déficit de fuentes de proteínas que existe en Europa

Eurolegume: un Proyecto para promover el consumo de leguminosas garantizando la seguridad y calidad alimentaria en un entorno sostenible

Perla A. Gómez, Instituto de Biotecnología Vegetal de la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT) Juan A. Fernández, Marina Martos Fuentes y Elena Collado del Instituto de Biotecnología Vegetal y Departamento de Producción Vegetal de la UPCT Virginia Sánchez Navarro del Departamento de Producción Vegetal, UPCT02/06/2015

La Comisión Europea aprobó recientemente el Proyecto Eurolegume (Enhancing of legumes growing in Europe through sustainable cropping for protein supply for food and feed) con el propósito de proporcionar a la población una dieta equilibrada y segura, que incluya proteínas de alta calidad provenientes de especies leguminosas. El Consorcio está formado por Universidades, Centros de Investigación y Empresas de diez países, siendo liderado por la Universidad Tras os Montes e Alto Douro, de Portugal. Por España participan la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT) y la Empresa Kpra. En el Proyecto se evaluarán recursos genéticos europeos de guisante, haba y caupí con el fin de desarrollar nuevas variedades y productos innovadores susceptibles de ser utilizados como alimento humano y animal. Además, se seleccionarán cepas de Rhizobium y micorrizas arbusculares para promover la fijación de nitrógeno, desarrollando al mismo tiempo nuevos inoculantes comerciales y aprovechando así la influencia de las leguminosas para mejorar las propiedades del suelo en un contexto de agricultura sostenible. En este artículo se describen los antecedentes y objetivos del Proyecto y se incluyen algunos de los resultados obtenidos durante su primer año de ejecución.

Introducción

Las leguminosas son plantas del orden de las Fabales cuyo fruto es una vaina que contiene semillas. Estas especies tienen un papel muy importante en la alimentación humana, al mismo tiempo que son fundamentales en la conservación del suelo y en la lucha contra el cambio climático. Las legumbres (fruto de las leguminosas) contienen una alta concentración de proteínas, una proporción adecuada de hidratos de carbono y un contenido bajo en grasas. Además, son ricas en vitaminas del grupo B, antioxidantes y fibra. Esto las convierte en un alimento valioso en la lucha contra la obesidad y en la prevención y control de enfermedades crónicas tales como la diabetes, la hipercolesterolemia, diferentes cardiopatías y el cáncer (Chuang et al., 2012). Dada su relevancia, son esenciales en la cesta de la compra, siendo su producción una opción compatible desde el punto de vista ambiental. Por estos motivos, y con la idea de sensibilizar a la población acerca de sus beneficios nutricionales, y siempre en el contexto de una agricultura sostenible, el año 2016 ha sido elegido por la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) como el año de las leguminosas.

Proyecto Eurolegume

El Proyecto Eurolegume ha sido aprobado recientemente por la Comisión Europea, dentro del 7º Programa Marco, para promocionar un uso sostenible del cultivo de leguminosas y evitar, entre otros procesos, la degradación del suelo.

Eurolegume empezó el 1 de enero de 2014 y tendrá una duración de 4 años. Su principal objetivo es incrementar la producción de leguminosas, proporcionando a los productores variedades apropiadas y, al mismo tiempo, desarrollando alimentos y piensos innovadores que resulten equilibrados y seguros para la alimentación humana y animal.

El Proyecto lo lleva adelante un consorcio de 18 participantes (12 instituciones de investigación, 5 pequeñas y medianas empresas y 1 mediana empresa) de 10 países: Austria, Albania, República Checa, Estonia, Grecia, Letonia, Noruega, Portugal, España y Suecia. Está coordinado por la Universidad portuguesa de Trás-os-Montes e Alto Douro. España se encuentra representada por la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT) y Kpra Soc. Coop., empresa ganadera murciana dedicada a la producción y venta de leche y genética caprina de pura raza Murciano-Granadina. Por la UPCT participan los investigadores Juan A. Fernández, como responsable por la UPCT, Marcos Egea, Francisco Artés, Catalina Egea, Encana Aguayo, Eva Armero, Francisco Artés-Hernández, Juan Esteva, Ángel Faz, Julia Weiss, Perla Gómez, Marina Martos Fuentes, Virginia Sánchez Navarro y Elena Collado.

Líneas de investigación

Las líneas de investigación a desarrollar en este Proyecto son de gran interés para la promoción y extensión del cultivo de leguminosas, puesto que permitirá, en parte, resolver el problema del déficit de fuentes de proteínas que existe en la actualidad en Europa.

En ese sentido, uno de los propósitos de Eurolegume es reducir la dependencia que existe actualmente de las leguminosas importadas, fundamentalmente la soja. Su uso en alimentación para enriquecer las dietas de las personas y del ganado es muy habitual, lo que ha favorecido que se convierta en la leguminosa más cultivada en el mundo. Hay estudios que estiman que hasta un 70% de los alimentos de consumo habitual contienen soja o alguno de sus subproductos. Una de las consecuencias negativas de su alta presencia, es que se ha convertido en uno de los nueve alérgenos más comunes para pacientes con intolerancia alimentaria.

Los volúmenes de las importaciones de soja de la Unión Europea son muy elevados. El principal problema para reducir la dependencia actual es que existen pocas alternativas para sustituirla, principalmente por su gran riqueza en proteínas. Sin embargo, el aumento de la producción de leguminosas proteaginosas podría convertirse en un reemplazo del cultivo de soja, aunque sólo fuera parcial, ya que el valor nutricional de la soja es bastante mayor.

Por otro lado, una característica común de todas las leguminosas es la fijación biológica de nitrógeno atmosférico en simbiosis con bacterias del género Rhizobium. Estas plantas podrían captar más de 70 millones de toneladas de nitrógeno al año en todo el mundo, permitiendo reducir el uso de fertilizantes. Además de su relación simbiótica con bacterias del género Rhizobium, las legumbres son plantas que pueden ser micorrizadas. La capacidad de las micorrizas para absorber fósforo en suelos deficitarios conduce a aumentos en la nodulación, en la fijación de nitrógeno, en la concentración del propio fósforo y en el crecimiento de las plantas, al mejorar la estructura del suelo. La inclusión de leguminosas en la rotación de cultivos y como 'abonos verdes' son prácticas comunes, puesto que mejoran las condiciones del suelo, al fijar nitrógeno y concentrar más fósforo para las sucesivas cosechas.

Cultivos incluidos en Eurolegume

El Proyecto Eurolegume se centra en tres cultivos relevantes pertenecientes a la familia de las Fabaceae: guisantes, habas y caupí.

El guisante (Pisum sativum L.), es una planta herbácea cultivada en Europa desde tiempos muy remotos (Taranovs, 1968), la cual se supone es originaria de la cuenca Mediterránea. La semilla presente en sus vainas puede ser consumida tanto madura y deshidratada como fresca en verde. La producción mundial en fresco ronda los 17 millones de toneladas (FAOSTAT, 2013). Se caracterizan por su alto valor nutricional, su contenido de fibra, proteínas, vitaminas (folato y vitamina C), minerales (hierro, magnesio, fósforo y zinc) y luteína (un pigmento del grupo de los carotenoides, beneficioso para la vista). La semilla deshidratada es rica en proteínas y carbohidratos (principalmente azúcares) (Issako, 1989).

El haba (Vicia faba L.) es uno de los cultivos más antiguos del mundo. A nivel global, es la tercera leguminosa en importancia. Actualmente, 58 países producen esta especie a gran escala. Es uno de los cultivos que mejor se comportan frente al calentamiento global y el cambio climático, por su capacidad para adaptarse a un amplio rango de condiciones ambientales, así como su versatilidad ante diferentes tipos de suelo. El haba es un alimento muy completo, si bien en muchos países es aún poco utilizado o ni siquiera se conoce, aunque no por ello deja de ser un cultivo agronómicamente viable como alternativa a los cereales (Köpke y Nemecek, 2010). Su capacidad de fijar nitrógeno supera los 300 kg N/ha (Singh et al. 2013).

El caupí (Vigna unguiculata L.) es una leguminosa importante para más de 200 millones de personas en las sabanas de clima seco y tropical de África. Es particularmente relevante en el oeste del África, con una producción anual de cerca de 9,3 millones de toneladas. La semilla es una fuente esencial de proteínas, mientras que la vaina es una fuente valiosa de aminoácidos para el ganado. También proporciona ingresos relevantes para pequeños productores del África sub-sahariana, contribuyendo a la sostenibilidad de los sistemas de cultivo, manteniendo la fertilidad y mejorando la utilización de tierras marginales mediante la cobertura del suelo con residuos, la fijación de nitrógeno y la inhibición del crecimiento de malezas. Sin embargo, a pesar de su gran importancia, el rendimiento en grano es aún bajo, de alrededor de 300 kg/ha. Comparado con otros cultivos, el caupí ha recibido relativamente poca atención por los mejoradores genéticos. Así, es evidente que se necesitan grandes esfuerzos para superar esa barrera del rendimiento, mucho más si se pretende que su producción adquiera el nivel de otras leguminosas y, especialmente, de los cereales (Popelka et al., 2004, Abayomi, et al., 2008).

Objetivos del Proyecto

Los propósitos que se persiguen en el Proyecto Eurolegume son los siguientes:

  1. Buscar y evaluar los genotipos más valiosos de guisante, haba y caupí, como fuentes para el desarrollo de nuevas variedades para consumo humano y animal.
  2. Desarrollar nuevos alimentos y piensos a partir de las variedades existentes actualmente en el mercado de estas tres especies, con especial énfasis en su valor nutricional.
  3. Seleccionar las cepas más apropiadas de Rhizobium y micorrizas arbusculares para promover la fijación de nitrógeno y desarrollar, al mismo tiempo, nuevos inoculantes comerciales.
  4. Analizar la influencia de las leguminosas en la productividad y sostenibilidad de los sistemas de agrícolas, incluyendo estrategias de rotación, mejorando el rendimiento y el beneficio económico de los productores.
  5. Dar valor agregado (como piensos) a los derivados de los granos y a la biomasa residual generada por su producción.
  6. Comunicación y divulgación, que incluye el desarrollo y la actualización de una página Web y la planificación e implementación de actividades de difusión.

Se pretende que estos objetivos se alcancen en el plazo previsto de duración del Proyecto, si bien se han obtenido ya algunos resultados preliminares que detallamos a continuación.

Algunos resultados

Papel de las leguminosas en las rotaciones de cultivo

Uno de los principales objetivos de la rotación con leguminosas es la reducción en el uso de fertilizantes nitrogenados, gracias al proceso de fijación biológica del nitrógeno, consecuencia de la simbiosis entre la planta y las bacterias del género Rhizobium. Por ello, en un cultivo de caupí realizado en 2014 se sembraron dos variedades, una de hilo negro y la otra de hilo claro y se analizaron dos sistemas de cultivo en rotación, uno con práctica de manejo ecológica y el otro convencional. Tanto al inicio como al final del cultivo, se determinó el contenido de nitrógeno total y de nitrato en el suelo. Por otra parte, en las plantas se analizó el contenido de nitrógeno y el porcentaje de proteínas, diferenciando semillas, vaina, tallo con hojas y raíz.

En el suelo se observó un aumento tanto en el contenido en nitrógeno como en el de nitratos. Los valores oscilaron entre 0,82-0,92 g/kg de nitrógeno total y 150,15-212,96 mg/kg de nitrato antes y 0,93-1,24 g/kg de nitrógeno total y 563,16-969,08 mg/kg de nitrato después del cultivo. En plantas, el contenido de nitrógeno fue significativamente más alto en las semillas frente al resto de partes de la planta (vaina, tallo con hojas y raíz) cuando las vainas estaban frescas, sin diferencias entre prácticas de manejo o variedad, con valores de proteínas comprendidos entre 21,12-24,44% para semillas, 6,5-8,43% para vainas, 11,23-15,47% para tallo con hojas y 5.57-6,25% para raíz.

Estos resultados preliminares permiten concluir que el cultivo de caupí favorecería el incremento de nitrógeno en el suelo, hecho que puede ser aprovechado por subsecuentes cultivos.

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Cultivo de caupí en floración e inicio de desarrollo de las vainas.
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Vainas frescas de caupí.

Ensayo de material vegetal de caupí

Dentro del objetivo de selección, caracterización morfológica y evaluación en campo de accesiones locales de caupí, se realizó un ensayo donde se estudiaron 16 accesiones locales y una variedad comercial de referencia de caupí (IT97K-499-35).

Estas accesiones se cultivaron al aire libre con un manejo convencional en un ciclo de primavera-verano. En ellas se caracterizaron los siguientes descriptores morfológicos: número de días hasta la floración, color de la flor, días hasta las primeras vainas maduras, hábito de crecimiento, altura de la planta, altura de la planta hasta la primera vaina, anchura y largura de las vainas, incidencia de enfermedades, número de vainas por planta, número de semillas por planta, peso de las semillas por planta, peso de 100 semillas, color de la semilla y el contenido en proteína.

Uno de los descriptores más importantes, aparte de la cantidad de semillas por planta, fue el contenido en proteína de las semillas, para cuya determinación se utilizó el método Kjeldahl. Los resultados del porcentaje de contenido de proteína para estas 17 variedades variaron del 14,8 al 23,6%, indicando un amplio rango de producción de proteínas y diferencias significativas entre las accesiones.

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a: Flor de caupí. b: Vaina madura de caupí. c: Semillas de caupí negras con hilo blanco. d: Semillas de caupí blancas con hilo negro. e: Semillas de caupí rojizas con hilo marrón.

Procesado mínimo en fresco

Uno de los objetivos de Eurolegume es el desarrollo de nuevas formas de presentación de haba, guisante y caupí como alimentos mínimamente procesados. En los primeros trabajos realizados para la obtención de alimentos de IV gama de guisantes y habas, se consiguieron productos envasados con una vida útil de 10 días, mostrando una mayor calidad a temperaturas más bajas de almacenamiento. Se han evaluado métodos para evitar el pardeamiento, así como alternativas ecosostenibles de desinfección. Se han analizado también parámetros físico-químicos, presiones parciales de gases en el interior de los envases, y recuentos microbiológicos. La evaluación sensorial ha sido un aspecto muy tenido en cuenta.

Estas especies tienen una alta tasa respiratoria. Debido a ello la pérdida de calidad es rápida. Así, la temperatura de almacenamiento y una adecuada composición de la atmósfera modificada son herramientas esenciales para alargar su vida útil.

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Guisantes y habas envasadas en atmósferas modificadas.

Agradecimientos

El Proyecto Eurolegume está financiado por fondos de la Unión Europea dentro del Séptimo Programa Marco de Investigación, Desarrollo Tecnológico y Diseminación, bajo el acuerdo Nª 613781.

Referencias bibliográficas

  • Abayomi, Y., Ajibade, T., Sammuel, O., Saadudeen, B. 2008. Growth and yield responses of cowpea (Vigna unguiculata, L., Walp) genotypes to nitrogen fertilizer (NPK) application in the Southern guinea savanna zone of Nigeria. Asian J. Plant Sci., 7: 170-176.
  • Chuang, S., Norat, T., Murphy, N., Olsen, A., Tjønneland, A. 2012. Fiber intake and total and cause-specific mortality in the European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition cohort. Am. J. Clin. Nutr., 96(1): 164–174.
  • FAOSTAT 2013. Production. Crops. Data bases. http://faostat.fao.org/site/
  • Issako, L. 1989. Köögiviljad ja maitsetaimed. Tallinn, Valgus, 160 lk.
  • Köpke, U., Nemecek, T. 2010. Ecological services of faba bean. Field Crops Research, 115: 217–233.
  • Montilla, J. 1996. Agricultural and nutritional importance of legumes. Arch Latinoam Nutr., 44: 44S-47S.
  • Popelka, J., Terryn, N., Higgins, T. 2004. Gene technology for grain legumes: can it contribute to the food challenge in developing countries? Plant Science, 167: 195–206.
  • Singh, A., Bharati, R., Manibhushan, N., Pedpati, A. 2013. Review - An assessment of faba bean (Vicia faba L.) current status and future prospect. African Journal of Agricultural Research, 8(50): 6634-6641.
  • Taranovs V. 1968. Dārzeņkopība Latvijā. Rīga, Liesma.

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