La biofortificación ha sido definida como el proceso de incrementar la concentración biodisponible de elementos esenciales en la parte comestible de las plantas cultivadas mediante intervención agronómica o selección genética.151 Posteriormente, Campos-Bowers y Wittenmyerr, definieron la biofortificación como una técnica relativamente nueva que implica la mejora de las principales variedades de plantas cosechadas con el fin de incrementar los niveles de nutrientes específicos en los tejidos vegetales requeridos para el consumo humano o animal (Figura 3).152 Sin embargo esta técnica es compleja ya que para que sea eficaz hay que
46 considerar factores como: la selección de variedades, reducción de antinutrientes e incremento de sustancias que promuevan la absorción de nutrientes.
Figura 3. Ciclo de nutrientes en el proceso de biofortificación
El gobierno de Finlandia, en el año de 1984, llevó a cabo un programa nacional para adicionar Se(IV) sódico a las tierras de cultivo con el objetivo de paliar las carencias de Se en alimentos. En este país, la concentración en el suelo no es especialmente baja pero dadas las características del suelo, la biodisponibilidad de este elemento es muy reducida. El uso de fertilizantes agrícolas enriquecidos en Se evitó enfermedades en animales domésticos y produjo un incremento de un 50% en la concentración de Se total en sangre de los filandeses.68 En China, la suplementación con Se(IV) sódico también fue utilizada para controlar las enfermedades de «Keshan» y «Kashin-Beck».153
Para llevar a cabo con éxito un programa de biofortificación hay que superar una serie de barreras que pueden disminuir la eficacia del proceso. En primer lugar, la dificultad más importante es conocer con exactitud la concentración del micronutriente necesaria en la rizosfera, ya que un incremento en la biodisponibilidad de dicho elemento en la rizosfera aumentara la absorción del mismo por las plantas. Por otro lado, también hay que considerar que la absorción del elemento puede incrementarse mediante la estimulación de ciertos procesos en las células radiculares que pueden aumentar la solubilidad y movimiento del nutriente, lo cual se puede conseguir mediante la estimulación de eflujos radiculares, como H+, aplicación de sustancias quelatantes y una mayor superficie radicular. En segundo lugar, las células radiculares de las plantas deben poseer en la membrana plasmática mecanismos de absorción que deben ser suficientes y específicos para permitir la acumulación del elemento una vez que entre en el apoplasto de las células radiculares desde la rizosfera. Y por último, y
FERTILIZACIÓN
Aplicación foliar Medio de Cultivo (suelo e hidropónico)VEGETALES
ANIMALES
HUMANOS
47 en tercer lugar, los micronutrientes deben ser eficientemente transportados hacia las partes comestibles de las plantas y allí acumulados sin provocar los efectos tóxicos.154
La biofortificación ha resultado eficiente para elementos traza como el Fe, Zn e I. 155 En el caso del Se, las dos formas más utilizadas son el seleniato y el selenito sódico ya que las plantas las absorben con mayor facilidad en comparación con otras especies orgánicas muchos menos disponibles (SeMet y SeCys). Se ha demostrado que el empleo de selenito es más eficaz en procesos de biofortificación ya que su biotransformación a compuestos orgánicos en las plantas suele ser mayor. En este sentido, han aparecido estudios de biofortificación de Se en cultivos dearroz,148 en diferentes variedades de trigo,156 y rábano.157
La biofortificación de plantas con cualquier nutriente es un estudio complejo que requiere una exhaustiva investigación previa antes de ser llevado a la práctica. Sin embargo, la importancia que actualmente tiene la nutrición humana y las posibilidades que abre la biofortificación en la mejora de la calidad de vida en la población mundial, ha hecho que esta mejora agrícola esté siendo impulsada por distintos organismos mundiales como la Organización Mundial de la Salud (OMS) y el Grupo Consultivo Internacional sobre Investigación Agrícola (CGIAR).
Otra Forma de Biofortificación de Cultivos: Empleo de Plantas Transgénicas.
Las plantas transgénicas contienen uno o más genes que han sido insertados de forma artificial en lugar de que la planta los adquiera mediante la polinización. La secuencia génica insertada (llamada transgen) puede provenir de otra planta no emparentada o de una especie completamente diferente: por ejemplo, el maíz Bt, que produce su propio insecticida, contiene un gen de una bacteria. Las plantas que tienen transgenes a menudo son llamadas genéticamente modificadas o cultivos GM (genetically modified). La Transgénica, es decir la técnica de transferir genes, es una herramienta suplementaria para la mejora de especies vegetales cultivadas. Las plantas genéticamente modificadas presentan beneficios, como la tolerancia a los herbicidas poco tóxicos y fácilmente biodegradables, y tienen un valor nutritivo añadido.158 La biofortificación con Se inorgánico ha sido aplicada con éxito a cultivos de tomate modificados transgénicamente. Dependiendo de la línea transgénica utilizada y del tratamiento de biofortificación, se identificó hasta un 16% del Se total en forma de SeMeSeCys. Además, se observó que la estabilidad de esta especie no se alteró como consecuencia del procesado requerido para la preparación de zumo de tomate.159
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I.5. Metodologías Analíticas para la Determinación de Selenio y sus Especies en
Muestras Biológicas
A pesar de que la determinación del contenido total de un elemento es importante, este dato por si solo no ofrece la suficiente información sobre su función biológica, efectos beneficiosos, toxicidad o comportamiento en el medio ambiente. Por lo tanto es necesario conocer la forma química en la que se encuentra el elemento de interés. Las diferentes formas químicas o compuestos de un elemento se llaman especies, y la distribución de especies de un elemento está definida por la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) como especiación.160 Cuando una especie entra en el organismo, puede experimentar numerosas transformaciones químicas, las cuales alteran sus propiedades. La determinación de las especies en la ruta metabólica y diferentes tejidos permite comprender mejor los mecanismos de absorción celular, transporte, almacenamiento y excreción. Además, la especiación ofrece información sobre las vías de detoxificación y/o acumulación de los elementos.161
En los próximos apartados se exponen las metodologías y técnicas analíticas comúnmente utilizadas tanto para la determinación de la concentración de Se, como para la identificación y cuantificación de sus especies en muestras biológicas.