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HarvestPlus c/o IFPRI 2033 K Street, NW Washington, DC 20006-1002 USA Tel: 202-862-5600 Fax: 202-467-4439 Concentraciones.

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1 HarvestPlus c/o IFPRI 2033 K Street, NW Washington, DC USA Tel: Fax: Concentraciones Objetivo para Porciones comestibles de Cultivos Biofortificables Una aproximación metodológica para fines de nutrición publica Erick Boy CIAT, Cali, Colombia (Febrero 25, 2013)

2 Guía Marco de Referencia Principio y Métodos Ejemplos Conclusiones Reflexiones

3 Marco conceptual para el Impacto de la biofortificación como intervención nutricional Objetivo estimado para la concentración del nutriente Desarrollo Retención Desafíos: Variación de perdidas de MNs Consumo de Alimentos Desafios: disponibilidad de datos representativos Biodisponibilidad Desafíos: baja absorción de Hierro; Cuantificación de efectos de inhibidores y promotores de la dieta completa; Efecto de enfermedades Evaluación Eficacia Desafíos: Identificación de biomarcadores sensitivos del estado nutricional de los MNs Efectividad Desafíos: Infección; Permanencia de rasgos nutricionales y agronómicos; demanda sostenida; Sistemas efectivos/eficientes de distribución de semilla; Aceptación x consumidores Hotz & McClafferty, 2007, FNB, 28 (2), S271-79

4 HarvestPlus: Fases de Investigación en Nutrición Objetivo Inicial Mínimo Eficacia (ECC) Efectividad De ensayo De programa Desarrollo Evaluación Consumo del Alimento Retención del nutriente Biodisponibilidad FNB 2007;28 (2), S271-79

5 Principio Las poblaciones objetivo tienen ingestas insuficientes de vitaminas y minerales esenciales que determinan la deficiencia nutricional y sus efectos (contexto) El aporte adicional de nutrientes a la dieta tradicional disminuye el déficit y mejora el estado nutricional de forma medible (limites de biomarcadores actuales)

6 Aporte nutricional (% del requerimiento estimado promedio, REP) Nutriente % mínimo SUPUESTO del requerimiento diario con impacto biológico (REP) Mujer NE NLNiños (4-6 años) Vitamina A (μg RAE) 50% (500 μg RAE/d) 50% (275 μg RAE/d) Zinc (mg)40% ( 1.86 mg/d)* 40% ( 0.83 mg/d)* Hierro (mg)30% (1.46 mg/d)30% (0.50 mg/d)

7 Método Definido el % del requerimiento que producirá un efecto biológico medible (50/40/30) Supuestos (o evidencia) sobre: – Ingesta promedio del alimento – Pérdidas de nutrientes: del campo a la mesa Almacenamiento Procesamiento Preparación en el punto de consumo – Biodisponibilidad (absorción y utilización)

8 ¿Cómo se calcula el objetivo? Consumo (g/dia) % retenido después de almacenamient o y preparación % absorbido OBJETIVO % Requerimiento Promedio Estimado

9 Ejemplo para Fe en frijol para mujeres Consumo 200 g/d % retenido = 90-98% 5% absorbido 44 μg/g 0.30 x 1460 mcg/d

10 Nutriente en alimento Crudo 50% 4% 50% Pérdidas por procesamiento y almacenamiento Absorción 8%

11 Original Beans and Pearl Millet Iron Breeding Targets for Non Pregnant Non lactating women NutrientFOOD Consumed (g/day) X"+Nutrient Concentration (mcg/g)" XNutrient Retained (%) XAbsorbed proportion (%) =Nutrient absorbed (μg/day) EAR NP NL Woman (mcg) Iron Beans 200x44.0x 90 x5.0 = Iron Pearl Millet 300x30.0x90x5.0 =406 Iron absorbed =% EAR =27% Beans Iron Required = 28% Pearl Millet

12 Objetivos Iniciales para VA, Fe, Zn: Mujer no embarazada / no en lactancia NutrientFOOD Consumed (g/day) X"+Nutrient Concentration (mcg/g)" XNutrient Retained (%) XAbsorbed proportion (%) =Nutrient absorbed (μg/day) EAR NP NL Woman (mcg) Vit. A maize = Iron Beans Zinc Rice Nutrient absorbed =% EAR =48VA Nutrient Required = 27Fe = 39Zn

13 Proof of Concept Framework Nutrient retained harvest (storage, processing, cooking) Initial Nutrient Concentration (raw food) Amount of Food Consumed % nutrient absorbed utilized (bioavailable) Contribution to nutritional sufficiency

14 Summary of crops intake – HarvestPlus Background Surveys ( ) Grupo Etario ArrozTrigoMijo PerlaFrijolMaízYuca (2 aldeas)(1 distrito)Gujarat (1 distrito) Maharashtra (1 distrito) Rwanda (2 provincias) Zambia (2 distritos) Nigeria (Estado de Akwa Ibom) Mujeres 19 – 50 años 422 ± ± ± ± ± ± ± 777 Niños 0.5 – 2 años 41 ± 3324 ± 3386 ± 8442 ± 4347 ± 5684 ± 67167± – 5 años146 ± 7872 ± 57141± ± 6365 ± ± 82348± 317

15 Retinol Equivalency of provitamin A rich foods: human studies 12

16 Nutrition Research to Date (January 2013) Dietary intake & nutrition al status Nutrient Retention Absorption/ Bioavailability Efficacy Effective -ness OFSP MAIZE CASSAVA BEANS ? PEARL MILLET RICE WHEAT (2)2016 Complete: Ongoing:

17 YUCA

18 YUCA - Nigeria Maize consumption & VA status Survey 2011 Akwa Ibom: Women: 840g/dy Children: g/day; VAD of Moderate PH significance, 14% Retention, % after boiling 15-30% in gari retention in 2012 HH practices gari production (60%)* Bioavailability: 2009 & :1 (range: ) 4.3:1 & 4.7:1 (w/oil); (range: 1.9 – 7.7) Efficacy : Kenya (WAU) Nigeria 2 nd wave releases *Freshly made gari (losses during storage of up to 4 months being studied in Nigeria)

19 Δ Nutriente retenido: Gari fresco: 40% 1 mes almacen: 50% 20% Δ Concentration Inicial (crudo): 15 μg/g Consumo promedio diario: 800 g/day % nutriente biodisponible 17% (6:1) Contribucion al Requerimiento Promedio Diario (Mujer NE NL: 81% Yuca – Nigeria (gari 1 mes Akwa Ibom rural)

20 Δ Nutriente retenido: Gari fresco: 40% 1 mes almacen: 50% 20% Δ Concentration Inicial (crudo): 15 μg/g Consumo promedio diario: 350 g/day % nutriente biodisponible 17% (6:1) Contribucion al Requerimiento Promedio Diario (3-5 años): 97% Yuca – Nigeria, Akwa Ibom (Vit. A de gari 1 mes - niños 4-6 años)

21 Δ Nutriente retenido: Gari fresco: 40% 1 mes almacen: 50% 20% Δ Concentration Inicial (crudo): 15 μg/g Consumo promedio diario: 150 g/day % nutriente biodisponible 17% (6:1) Contribucion al Requerimiento Promedio Diario (1-2 años): 54% Yuca – Nigeria, (Vit. A de gari 1 mes para niños 1-2 años- Akwa Ibom)

22 MINERALES: HIERRO Y ZINC

23 Original Beans and Pearl Millet Iron Breeding Targets for Non Pregnant Non lactating women NutrientFOOD Consumed (g/day) X"+Nutrient Concentration (mcg/g)" XNutrient Retained (%) XAbsorbed proportion (%) =Nutrient absorbed (μg/day) EAR NP NL Woman (mcg) Iron Beans 200x44.0x 90 x5.0 = Iron Pearl Millet 300x30.0x90x5.0 =406 Iron absorbed =% EAR =27% Beans Iron Required = 28% Pearl Millet

24 Updated Fe Breeding Targets for Beans & Pearl Millet Non Pregnant Non lactating women NutrientFOOD Consumed (g/day) X"+Nutrient Concentration (mcg/g)" XNutrient Retained (%) XAbsorbed proportion (%) =Nutrient absorbed (μg/day) EAR NP NL Woman (mcg) Iron Beans 150x44.0x 95 x5.0 = Iron Pearl Millet 167x30.0x95x7.0 =333 Iron absorbed =% EAR = 21% Beans Rwanda Iron Required = 23% Pearl Millet Maharashtra

25 Minerales Arroz con hierro marginalmente eficaz(Haas J et al, AJCN 2005). Frijol con hierro: – Eficacia demostrada en México (sTfRs) – Ruanda: múltiples estudios de absorción (3.5-9%) y un 2o estudio de eficacia activo en Ruanda c/indicadores de efectos funcionales). Mijo Perla: – Fe > biodisponible (7%) que lo previsto (mujeres y niños); – Estudio de eficacia concluido en India, % reducción en probabilidad de def. De hierro en escolares.

26 Zinc Requirements & Breeding Target Int. J. Vitam. Nutr. Res. 81 (1) c 2011

27 Absorbed Zinc Requirements: IZiNCG and IOM comparison showing effect of adjustment to original IZiNCG estimates

28 The estimates of zinc physiological requirements by International Zinc Nutrition Consultative Group (IZiNCG) in 2004 were conspicuously low in comparison with those estimated by the Institute of Medicine (IOM) in Physiological requirements for zinc. Hambidge M et. al. Int. J. Vitam. Nutr. Res. 2011, 81(1):72–78 Implicacion para fito-mejoramiento: objetivo en trigo para contribuir 40% REP para mujeres debe incrementarse de +8 a ~ +13 ppm (en trigo entero/harina integral) Conclusión: Requerimiento para mujeres debe incrementarse de 1.86 a ~ mg/día

29 Investigación y Objetivos Iniciales Provitamina A: objetivos exceden las metas nutricionales en algunos contextos donde la ingesta es muy alta; la 2a (yuca) y 3a olas (maíz) de variedades liberadas cumplirán con el objetivo inicial en un fondo de alta productividad. Hierro: objetivos sin cambio; en el frijol es necesario disminuir el contenido de fitato. Zinc: objetivos deben incrementar debido a ajuste en requerimiento fisiológico (Consulta con Expertos, Julio 24,2012,WDC).

30 CONCLUSIONES Los objetivos para los cultivos deben apuntar al máximo posible sin menoscabar rasgos agronómicos (rendimiento). Las metas nutricionales están condicionadas por cada contexto y su estimación requiere datos locales (grupo poblacional, prácticas culinarias y alimentarias, estado de salud, etc.)

31 GRACIAS OBRIGADO THANK YOU

32 Dosis y Efecto (Zinc) X mg Zn/dia X # dias Cambio en zinc serico Y mg Zn/diaX # dias Incremento en crecimiento Y mg Zn/diaX # dias Disminucion de diarrea Brown et al. FNB 2009;

33 Mexico Bean Trial: Morbidity and Inflammation Prevalence in High Iron and Control Schools * High CRP = CRP>3.0 mg/L **High APR = AGP>1.0 g/L # Reported fever, diarrhea, productive cough in previous 2 weeks Suggests twice the prevalence of infections in the control schools After statistical control for school level variation in prevalence of morbidity and APP there is no significant difference in log Ferritin between High Fe and control subjects (p=0.72)

34 Rice: Zinc content and sources of diets Dietary componentCRZnBfRCR+Zn Composite diet (mg/d) Zinc tracer + non-enriched zinc (mg/d) Other food (banana), (mg/d) Total measured zinc intake (mg/d) Total estimated phytate intake (mg/d) Estimated phytate : zinc molar ratio

35 Total dietary zinc intake: fractional and total zinc absorption CRZnBfRCR +Znp-value* Total dietary zinc intake (mg/d) Fractional zinc absorption (%) 25.1 ± 4.1 a 19.5 ± 3.1 b 18.8 ± 3.4 c <0.001 Total absorbed zinc (mg/d) 0.96 ±0.16 a 0.95 ± 0.16 a 1.13 ± 0.20 b <0.001 *p-value for ANOVA comparing three dietary periods (two ZnBfR periods combined). Dietary periods with different superscripts are significantly different, p<0.05.

36

37 Akwa Ibom - Red palm oil intake (preliminary result, grams/day) Mean All ( SD) Mean among consumers only ( SD) % consumption Children % Women % Children 18 g of red palm oil= 338 µg RAE of vitamin A (EAR=275) Women 39 g of red palm oil= 731 µg RAE of vitamin A (EAR=500 )

38 Difference in final ferritin and body iron between rice groups 1 Non-anemic subjects (n=138) 38 Control Rice (n=69) Mean+SE 2 High Iron Rice (n=68) Mean+SE 2 Rice Group Effect t-value Covariates Ferritin, log n,g/L (g/L) (24.8) (31.5) 2.58 p=.011 Baseline ferritin p<.0001 Rice intake p<.10 Body Iron, mg/kg p=. 025 Baseline body iron p<.0001 Rice intake p<.05 1 Mixed model ANOVA, random effect=convent. Philippines Iron rich rice trial. Haas et al Least square means + SE after controlling for covariates and convent

39 QuestionLevel 1Level 2Level 3Level 4Level 5 Does this Intervention help? Systematic review of randomized trails or n- of-1 trails Randomized trial or observational study with dramatic effect Non- randomized controlled cohort/follow -up study** Case-series, case-control studies, or historically controlled studies** Mechanis m-based reasoning Reference: OCEBM Levels of Evidence Working Group. The Oxford 2011 Levels of Evidence. Oxford Centre for Evidence-Based Medicine. hh Evidence-based Nutrition & Evidence-based Medicine: the same guidelines apply


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