Production and commercialization problems related to saponine presence in Chenopodium quinoa W. (Chenopodiaceae) 
 

Francisco Fontúrbel R.

fonturbel@mbotanica.zzn.com 
 

Resumen 
 

Chenopodium quinoa, conocida comúnmente como quinua, es una quenopodiácea de alto valor nutritivo, que en los últimos años ha adquirido importancia económica por la demanda local y mundial. Uno de los principales problemas con los que se enfrentaron los productores de este grano, fue la presencia de saponinas en la cáscara del grano maduro, ya que estos alcaloides son ligeramente tóxicos y de un sabor fuertemente amargo. Para tal efecto, se han realizado procedimientos de mejora genética para la obtención de variedades dulces, pero las trabas para la producción y comercialización no han desaparecido, porque las variedades dulces son usualmente de menor rendimiento que las amargas, en un cultivo que además se caracteriza por los bajos rendimientos. En este artículo se discute el papel de las saponinas, como el principal �pero no el único� obstáculo para la comercialización de este grano. 
 

Palabras clave: Saponina, tóxico, producto orgánico, Chenopodium quinoa. 
 

Abstract 
 

Chenopodium quinoa, commonly named as quinoa, is a high-nutritional-value Chenopodium specie, which acquires local and worldwide economical importance in the last years. One of the main problems for the quinoa producers is the presence of saponine in the mature grain peel, because these alkaloids are slightly toxic and have a bitter flavor. Because this, has been performed genetic improvement procedures to obtain sweet varieties, but the problems still in the matter of production and commercialization, because the sweet varieties are usually yield lower than bitter ones, in a crop that characterize it by low yields. This paper discusses the role of saponine as the main �but not the only one� problem in the commercialization process of this grain. 
 

Key words: Saponine, toxic, organic product, Chenopodium quinoa. 
 

Introducción 
 

La quinua (Chenopodium quinoa W.) es una quenopodiácea característica de las regiones andinas más frías. Durante muchos años el cultivo de la quinua estuvo subvaluado, pero desde que se hicieron públicas sus propiedades nutricionales, ha tomado mayor importancia en Bolivia y en el mundo, siendo uno de los cereales menores de mayor demanda en Europa. 
 

Si bien las potencialidades del mercado de la quinua son grandes, los productores han tropezado con grandes obstáculos como la baja producción, la putrefacción de las plantas, y el principal problema: los granos amargos por las saponinas. 
 

En este sentido, se han realizado numerosos estudios sobre qué son las saponinas, dónde se encuentran y qué efectos tienen, y en base a estos estudios se han conseguido variedades dulces mediante mejoramiento genético. Sin embargo, no todos los problemas de la producción de quinua se han solucionado de esta manera. 
 

A continuación, se desarrolla brevemente la problemática de la producción y comercialización de la quinua a nivel local, regional e internacional, considerando como principal factor de análisis a las saponinas, pero sin dejar de lado los demás factores relacionados a esta problemática. 
 

Descripción de C. quinoa 
 

Chenopodium quinoa W. (Fig. 1 y 2), es quizá, hoy en día, la quenopodiácea más conocida en el mundo entero, por las propiedades nutricionales que tiene, pero este fenómeno es bastante reciente, puesto que diez años atrás, cuando no existía mucha información al respecto, era un cultivo andino tradicional más, engrosando la lista de las especies subvaluadas de los Andes, la cual era usada casi exclusivamente para consumo propio por los campesinos de la región, con una mínima porción de comercialización en reducidos mercados en algunas ciudades de Bolivia. 
 
 Este cultivo ha sido domesticado 3000 años a.C por los pobladores originarios del altiplano. Se han descrito cuatro ecotipos principales de quinua (según ASAPRO�SPN 2002), según el gradiente altitudinal: 
 

• Ecotipo de valle

• Ecotipo de altiplano (que incluye una variante resistente a la salinidad)

• Ecotipo de nivel del mar

• Ecotipo de región subtropical

Según esta clasificación, se han descrito formas de quinua desde el nivel del mar hasta más de 4000msnm, sin embargo el rango óptimo de desarrollo está entre los 2500 y 4000msnm. Las formas descritas en bajas altitudes se limitan a formas simples, sin ramificación, con una bajísima producción de granos amargos.  
 

Las formas más diversas y de mayor producción se encuentran en el rango mencionado, en zonas frías (en Bolivia, los cultivos se concentran en Uyuni, gran parte de Oruro y Potosí, y en La Paz en las cercanías al Lago Titikaka). Actualmente se reconocen 16 razas de quinua en la región andina de Bolivia. 
 

Las especies nativas y las formas cultivadas de C. quinoa se hallan distribuidas en los Andes desde Colombia hasta Chile y el norte argentino, en los diferentes rangos altitudinales descritos. Los principales productores a nivel mundial son Bolivia, Perú y en menor grado Ecuador. Bolivia concentra aproximadamente un 43% de la producción mundial (CAF et al. 2001). Beck & García (2001), definen esta especie como una de las de mayor importancia agrícola para el piso ecológico altoandino. 
 

Desarrollo 
 

Una de las principales características de esta especie, es el amplio rango de temperaturas que requiere para completar todas las fases del ciclo vital, y esta particularidad es quizá, el mayor limitante de hábitat, que hace que el cultivo se circunscriba a ciertas regiones. Se han descrito cinco fases de desarrollo en función a la temperatura: 
 

1. Fase de germinación: requiere de 1 a 3 ºC.

2. Fase de primeras hojas: requiere de 5 a 8 ºC

3. Fase de ramificación: requiere de 8 a 16 ºC

4. Fase de floración: requiere de 16 a 22 ºC

5. Fase de madurez: requiere de 16 a 22 ºC

Es por esto, que la época para sembrar la quinua, debe obedecer un cronograma estricto, para que las fases puedan desarrollarse óptimamente. Esto también está en función al tiempo del ciclo vital, puesto que existen variedades precoces, medianas y tardías, sin embargo, se considera que el tiempo promedio del ciclo vital es de 5 a 6 meses. 
 

Morfología 
 

C. quinoa es una especie arbustiva, con raíces pivotantes y fasciculadas, bien adaptadas al clima frío y la escasez de humedad (puesto que las raíces pivotantes aprovechan el agua a mayor profundidad y las raíces fasciculadas el agua superficial). 
 

El tallo es redondo cerca al cuello y cuadrangular a la altura de las ramificaciones, y puede tener una altura de 60cm hasta 2m. El nivel de ramificación puede variar de acuerdo a cuatro categorías, pero la forma usada en cultivo corresponde a la primera categoría, que es la de mayor ramificación (y por ende, mayor producción). De acuerdo a la posición en los tallos, se presentan tres tipos de hojas (romboidales, triangulares y lanceoladas).  
 

La flor típica es una inflorescencia amarantiforme (o glomerulada), y el fruto es un grano seco y pequeño (de 0,8 a 2mm de diámetro, promedio). 
 

Rendimiento agrícola 
 

El rendimiento de la quinua es característicamente bajo por el tamaño de los granos, así como por la dificultad de recolección y procesamiento. Muchas veces es necesario realizar hasta 15 siembras consecutivas para lograr un cultivo aceptable, puesto que las condiciones de germinación de las semillas son muy especiales. 
 

El rendimiento promedio en los cultivos tradicionales suele ser de 500 Kg/Ha, y en casos extremos el valor más bajo registrado para Bolivia ha sido de 50 Kg/Ha. Estos valores no son económicamente rentables, si se considera que el valor mínimo de rentabilidad �considerando costos de semillas, insumos, mano de obra, tiempo de espera, etc. es de 800 Kg/Ha. En estaciones experimentales, con la implementación de variedades mejoradas, se han logrado obtener rendimientos de 2000 hasta 4000 Kg/Ha. 
 

En la mayoría de los casos, la producción individual de cada campesino no es suficiente para cubrir las demandas del mercado internacional, y a veces ni siquiera del mercado interno. Es por ello, que se ha creado ANAPQUI (Asociación Nacional de Productores de Quinua), entidad que se encarga del acopio de la producción nacional de este grano, para su comercialización. 
 

Bromatología del grano 
 

Si bien toda la planta de quinua tiene diferentes usos, el producto primario es el grano. Luego que se realizaran análisis bromatológicos de la composición del grano, y se divulgara esta información, la quinua ha adquirido importancia internacional por ser uno de los pocos alimentos de origen vegetal que es rico en proteínas y posee todos los aminoácidos esenciales para el ser humano. 
 

A continuación se muestran unas tablas (tablas 1 a 4) que ilustran la bromatología del grano de quinua, según Olsen (2002). 
 

Tabla 1: Valores nutricionales del grano de quinua (en base a Olsen 2002) 
 

Tabla 2: Valores porcentuales de aminoácidos respecto a la proteína total (en base a Olsen 2002) 
 

Tabla 3: Valores de vitaminas en mg por 100g de materia seca (en base a  Olsen 2002) 
 

Tabla 4: Valores de minerales en mg por 100g de materia seca (en base a Olsen 2002) 
 

Las variedades amargas respecto a las variedades dulces: contenido de saponinas 
 

Desde los inicios del consumo de la quinua, el sabor amargo del grano ha sido un problema, que los antiguos pobladores del altiplano habían solucionado parcialmente, realizando lavados sucesivos del grano antes de consumirlo, a fin de eliminar el alcaloide responsable de esta amargura: la saponina. 
 

Las saponinas son sustancias orgánicas de origen mixto, ya que provienen tanto de glucósidos triterpenoides (de reacción ligeramente ácida), como de esteroides derivados de perhidro 1,2 ciclopentano fenantreno. Estas moléculas se hallan concentradas en la cáscara de los granos. En las formas silvestres y la variedades amargas de quinua, el contenido máximo (aproximado) de saponina es de un 2.8% (aunque el rango es variable de acuerdo a la especie y al ecotipo), que comparado con las exigencias actuales del mercado, que fijan como valor límite 0,05%, es extremadamente alto. 
 

Las saponinas no tienen una fórmula química bien definida por el origen dual anteriormente explicado, sin embargo, de manera general, se puede sugerir el siguiente esqueleto base: CnH2n-8O10 (con n≥5). 
 

Además del fuerte sabor amargo, se ha descubierto que las saponinas son ligeramente tóxicas para los animales y el ser humano, y por ello deben ser eliminadas antes del consumo del grano. Estos alcaloides reciben el nombre de saponinas, por la naturaleza jabonosa que tienen. Las principales propiedades de las saponinas son la abundante producción de espuma cuando son disueltas en agua y agitadas, y también la solubilidad en alcohol absoluto y otros solventes orgánicos, las soluciones adquieren una coloración blanca a ligeramente parda. 
 

En el organismo, las saponinas ocasionan dolor estomacal, nauseas, ligera diarrea y problemas en la digestión, puesto que la fase jabonosa producida al mezclarse con el agua y al ser agitada por los movimientos peristálticos de las vísceras, hace que se rompan las fuerzas de tensión superficial de las fases líquidas que intervienen en el proceso de digestión. Parte de estos tóxicos también puede ser asimilada por el organismo, teniendo que pasar por el hígado para ser biotransformados en formas menos tóxicas, y de esta manera propiciar un proceso de desintoxicación. 
 

Estudios realizados por Cayoja (2001) en el banco de germoplasma de la Estación Experimental Patacamaya (dependiente del extinto Instituto de Biotecnología Agrícola, IBTA), mostraron mediante el empleo de métodos estadísticos� que el 74,49% de las accesiones del banco correspondían a variedades amargas (con diferentes concentraciones de saponinas), y solamente el 25,51% de las accesiones correspondían a variedades dulces (con una concentración de saponinas igual o menor a 0,05%). Este estudio también reveló que hay una relación directa entre la concentración de saponinas y el tamaño del grano, ya que la mayoría de las variedades amargas presentan granos grandes, y las variedades dulces, granos medianos a pequeños. 
 

En este punto es importante aclarar, que las formas amargas son la que se corresponden con las formas silvestres, y que la mayoría de las variedades dulces han sido obtenidas por trabajos de fitomejoramiento. 
 

Papel del mejoramiento genético para la producción de variedades dulces 
 

Ante la problemática de la presencia de saponinas en el grano de quinua, se han realizado varios trabajos de fitomejoramiento (incluyendo mejoramiento genético) en esta especie, para reducir la concentración del alcaloide en los granos. Inicialmente se han recurrido a métodos mecánicos de tratamiento post�cosecha (basados en el tradicional lavado), pero estos métodos dejaban al producto fuera de los estándares de calidad de producto orgánico exigidos por los compradores. 
 

Es por ello, que se ha recurrido al mejoramiento genético, que mediante la selección artificial (mediante técnicas de selección masal en campo y en estaciones experimentales), se ha logrado �luego de muchos años de trabajo� crear la variedad Sajama, de grano dulce (concentración de saponinas en un rango de de 0,04 a 0,08%), que además incluye varios otros caracteres ventajosos como color, forma y rendimiento (2000 a 4000 Kg/Ha). Sin embargo, la variedad Sajama no es la única variedad dulce que se ha obtenido por el trabajo filogenético. Hasta la fecha, no existe ninguna forma transgénica de quinua conocida. 
 

Las saponinas como obstáculo y potencialidad 
 

Si bien la presencia de una elevada cantidad de saponina en las variedades amargas de quinua ha sido el principal obstáculo para su producción y comercialización, no es la única fuente de problemas en este sentido. 
 

Luego de muchos años de fitomejoramiento, se obtuvieron diferentes variedades dulces, pero no fueron la panacea al problema, como se esperaba, porque la mayoría de las variedades dulces son de bajo rendimiento, puesto que presentan granos de menor tamaño y menor peso, respecto a las variedades amargas. 
 

Quizá es solamente la variedad Sajama la que llega a cumplir con todos los requisitos establecidos de contenido de saponinas (debajo del límite tóxico), forma, color, aspecto del grano, y sobre todo, rendimiento. 
 

El cultivo de la quinua, al margen de las saponinas, es muy complicado y de elevado costo, puesto que la época de siembra es muy corta, y la variabilidad de las condiciones ambientales es un factor determinante en el desarrollo y madurez de la planta. Como se mencionó anteriormente, muchas veces es necesario realizar varias siembras sucesivas para lograr un buen cultivo, y por lo tanto el rendimiento económicamente factible es bastante más alto que el promedio registrado para las poblaciones productoras en el altiplano Boliviano (ver Fig. 3). 
 
 
 

Fig. 3: Esquematización del rendimiento de la quinua vs. la  rentabilidad económica. 
 

Liberman (2002), plantea que para propiciar un desarrollo económico de las comunidades productoras de quinua, y para que éste sea un desarrollo sostenible, es necesario recuperar las tecnologías tradicionales de cultivo de este grano, puesto que se ha comprobado que las técnicas tradicional dan mejores resultados que las técnicas de agricultura moderna (porque esta es una especie adaptada a condiciones ambientales muy particulares) y además no degrada los ecosistemas, como sucede al aplicar tecnología moderna. En este sentido, Liberman plantea incentivar la economía familiar de producción. 
 

Estudios realizados por la Cooperación Andina de Fomento (CAF et a. 2001), muestran que la demanda del mercado de la quinua crece cada año, para el 2001, se exportaron más de 5 millones de dólares americanos y se involucraron unos 70 mil productores, siendo que en toda la cadena productiva, no se han invertido más de 20 millones de dólares. De igual manera, la superficie cultivada con este cereal se ha incrementado en los últimos diez años. 
 

Sin embargo, la demanda de los mercados internacionales (principalmente de Europa y USA) es mayor que la producción nacional, que sólo alcanza a cubrir un 43% de la demanda mundial (CAF et al. 2001). 
 

Los valores de exportación de la quinua (según Prodiversitas 2003) entre 1995 y 2001, se detallan en la tabla 5. 
 

Tabla 5: Exportación de quinua boliviana entre 1995 y 2001 (en base a Prodiversitas 2003). 
 

Como se puede evidenciar por los valores de la Tabla 5, la exportación de quinua ha crecido vertiginosamente entre 1995 y 1999, pero al 2001 ha descendido notablemente, porque se han incrementado las exigencias del mercado internacional. El consumo local también se ha reducido. 
 

Si bien la saponina se ha constituido en el principal obstáculo para la comercialización y exportación de la quinua boliviana, también se han  planteado algunas opciones para realizar un aprovechamiento de esta sustancia, que dadas sus propiedades, puede ser empleada como ingrediente para la fabricación de cervezas y detergentes, como componente para la fabricación de extinguidotes de incendios, en la industria fotográfica y en la industria farmacéutica (en la fabricación de hormonas sintéticas). Lamentablemente, hasta hoy en día no se ha concretado nada respecto a la utilización de las saponinas como producto secundario (subproducto) de la quinua. 
 

Conclusiones 
 

Si bien la quinua es actualmente uno de los cultivos andinos de más importancia y demanda a nivel mundial, su producción y comercialización masiva se ve fuertemente afectada por una serie de factores, entre los que destaca el contenido de saponinas. 
 

La presencia de saponinas en la cáscara de la quinua siempre ha sido un problema, pero hoy en día se han creado variedades dulces, por medio de mejoramiento genético, en las que el contenido de este alcaloide se ha reducido considerablemente, hasta entrar dentro de los límites de toxicidad permitidos por los estándares de calidad internacionales. 
 

La reducción de la cantidad de saponina en el grano, también ha implicado �en muchos casos� una reducción en el rendimiento de un cultivo que de por si es bajo, y muchas veces no llega siquiera a cubrir la inversión realizada en la producción. Actualmente, sólo la variedad Sajama presenta granos dulces de alto rendimiento. 
 

La demanda mundial de quinua ha crecido considerablemente desde 1995, en gran parte gracias a los valores nutricional de este grano. Bolivia tiene una producción que solamente alcanza a cubrir el 43% de la demanda. En los últimos años, las exportaciones de quinua a mercados extranjeros y el consumo local han caído fuertemente debido a las influencias ambientales sobre los cultivos y el aumento de las exigencias de calidad en los productos orgánicos. 
 

Se ha planteado una alternativa de industrialización de la saponina como producto secundario de la quinua, para la elaboración de detergentes, pero aun no se tienen resultados concretos. 
 

C. quinoa es un cereal menor de gran importancia nutricional, y si bien tiene todavía varios obstáculos, las potencialidades para su producción y comercialización son muy grandes. 
 

Referencias 
 

ASAPRO�SPN. 2002. Biodiversidad agrícola: Estudio sobre la viabilidad y factibilidad técnica y socioeconómica de los cultivos andinos Quinua (Chenopodium quinoa willdenow), Kiwicha (Amaranthus caudutus linnaeus), y Kiñawa (Chenopodium pallidiculae aellen) y determinación de su potencial para el desarrollo sostenible de las comunidades de los valles andinos del Departamento de Molinos, Salta, Argentina. Biodiversidad, Revista EcoDigital, www.ecodigital.com.ar/Biodiversidad folder/Bioagricola.htm 
 

Beck, S. & E. García. 1991. Flora y vegetación en los diferentes pisos altitudinales. 65�108. En: Forno, E. & M. Baudoin (eds.) Historia Natural De Un Valle En Los Andes: La Paz. Editorial Instituto de Ecología �UMSA, La Paz, 559p. 
 

CAF, CID & CLAES�INCADE. 2001. Caracterización y análisis de la competitividad de la quinoa en Bolivia. La Paz, 66p. 
 

Cayoja, M. 2001. Caracterización de variables continuas y discretas del grano de quinua (Chenopodium quinoa Willd.) del banco de germoplasma de la Estación Experimental Patacamaya. Benson Institute Relan 1(5), pp 1�13. 
 

Liberman, M. 2002. El cultivo tradicional de la quinua: una alternativa agrícola sostenible para las poblaciones andinas de Bolivia. AIM 2002, http://www.aim2002bolivia.org/articulos/quinua.htm 
 

Olsen, J. 2002. Quinoa (quinoa). http://www.geocities.com/quinua2002/ 
 
 

Prodiversitas. 2003. Quinua. http://www.prodiversitas.bioetica.org/quinua.htm 
 

Agradecimientos 
 

Al Dr. Abul Kalam por las fotografías de la planta de C. quinoa y la información técnica sobre las saponinas.