UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
DETERMINACIÓN DE LA COMPOSICIÓN QUÍMICA Y
CAPACIDAD ANTIOXIDANTE DE DOS VARIEDADES DE
PAPAS NATIVAS
(Solanum tuberosum):
TUSHPA Y UVILLA
EN ESTADO FRESCO Y COCIDO
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA DE ALIMENTOS
ERIKA GABRIELA OÑA PILLAJO
DIRECTORA: BIOQ. MARÍA JOSÉ ANDRADE
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2015
DECLARACIÓN
Yo ERIKA GABRIELA OÑA PILLAJO, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado
o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas
que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos
correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de
Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional
vigente.
_________________________
ERIKA GABRIELA OÑA PILLAJO
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Determinación de la
composición química y capacidad antioxidante de dos variedades de papas nativas (Solanum tuberosum): Tushpa y Uvilla en estado fresco y cocido”, que, para aspirar al título de Ingeniera de Alimentos fue
desarrollado por ERIKA GABRIELA OÑA PILLAJO, bajo mi dirección y
supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las
condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos
18 y 25.
___________________
Bioq. María José Andrade
El presente trabajo de investigación es parte del proyecto V.UIO.ALM.11:
“COMPOSICIÓN QUÍMICA Y CAPACIDAD ANTIOXIDANTE DE
DEDICATORIA
Con el alma rebosante de alegría dedico esta tesis a mi querida madre cuya
fuerza y amor me guiaron y me dieron alas para volar. Su amor fue lo que
me motivó a seguir estudiando y culminar el presente trabajo. Gracias madre
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por protegerme y guiarme a lo largo del camino y darme
siempre la fortaleza y sabiduría para continuar en situaciones difíciles,
encarando las adversidades sin perder nunca la fe.
A mis padres por estar siempre a mi lado cuando más requiero de su amor,
su confianza y sacrificio constante durante todos estos años, me han
enseñado que con esfuerzo todo es posible de lograr, son realmente la base
fundamental de mi vida, gracias queridos padres por corregir mis errores y
celebrar mis triunfos, es una bendición ser su hija.
A mi papi Galito por ser aquel hombre cuyo ejemplo de perseverancia y
pasión por cada cosa que hace me inspiran a superarme cada día, por su
manera peculiar de hacer que riamos juntos a carcajadas, por ser con quien
comparto aquellos gustos y anhelos que me hacen profundamente feliz. Te
amo padre desde lo más recóndito de mi corazón.
A mi hermana Lucía que siempre ha estado junto a mí brindándome su
apoyo y cariño.
A mis sobrinos Mati y Elkin que con cada ocurrencia llenan de alegría cada
día de mi vida.
A la Ing. Carlota Moreno y Bioq. María José Andrade por haberme permitido
formar parte de esta investigación. Gracias Profes por su valioso e
incondicional apoyo y por haber inculcado en mí un sentido de
confianza, cariño y todos los conocimientos que me transmitieron en el
desarrollo de mi formación profesional.
A Andreita con quien compartí un sinnúmero de vivencias las cuales
recordaré por siempre, por compartir conmigo los buenos y malos
momentos, gracias a ti mi trayecto por la universidad se convirtió en una de
las experiencias más especiales. Eres una gran persona y me encanta
tenerte a mi lado como mi mejor amiga.
A Carito, Karlita y Albita porque sin ustedes mi vida no sería la misma, cada
locura, cada risa, cada experiencia compartida se ha convertido en
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN vii
ABSTRACT ix
1. INTRODUCCIÓN 1
2. MARCO TEÓRICO 4
2.1. GENERALIDADES DE LA PAPA NATIVA
(Solanum tuberosum)
4
2.1.1. ORIGEN DE LA PAPA 4
2.1.2. DESCRIPCIÓN BOTÁNICA 4
2.1.3. CLASIFICACIÓN BOTÁNICA 6
2.1.4. VARIEDADES DE PAPAS NATIVAS 7
2.1.5. COSECHA 10
2.1.6. POSCOSECHA 11
2.1.7. COMPOSICIÓN QUÍMICA 14
2.2. COMPUESTOS ANTIOXIDANTES 15
2.2.1. COMPUESTOS FENÓLICOS 16
2.2.2. ANTOCIANINAS 19
2.2.3. CAPACIDAD ANTIOXIDANTE 21
3. METODOLOGÍA 25
3.1. MATERIAL VEGETAL 25
3.2. CARACTERIZACIÓN FÍSICA 25
3.2.1. PESO 26
3.2.2. VOLUMEN 26
3.2.3. DIÁMETRO LONGITUDINAL Y
ECUATORIAL
26
ii PÁGINA
3.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA 27
3.3.1. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA 27
3.3.1.1. Preparación de muestras para
papas frescas
27
3.3.1.2. Preparación de muestras para
papas cocidas
27
3.3.2. SÓLIDOS SOLUBLES 28
3.3.3. pH 28
3.3.4. ACIDEZ TITULABLE 29
3.3.5. ANÁLISIS PROXIMAL 29
3.4. DETERMINACIÓN DE COMPUESTOS
ANTIOXIDANTES
30
3.4.1. PREPARACIÓN DE EXTRACTOS
ETANÓLICOS
30
3.4.2. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE
FENOLES TOTALES
31
3.4.3. DETERMINACIÓN DE ANTOCIANINAS
TOTALES
31
3.4.4. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD
ANTIOXIDANTE TOTAL
33
3.4.4.1. Capacidad antioxidante total por el método ABTS∙+
33
3.4.4.2. Capacidad antioxidante total por el método DPPH∙
33
3.5. ANÁLISIS ESTADÍSTICO 34
4. ÁNALISIS DE RESULTADOS 38
4.1. CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE LAS DOS
iii PÁGINA 4.1.1. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE EL
COLOR DEL TUBÉRCULO 36
4.1.1.1. Luminosidad (L*) 38
4.1.1.2. Croma (Cr*) 38
4.1.1.3. Ángulo de tono (Hue*) 39
4.2. RESULTADOS DE LA COMPOSICIÓN QUÍMICA 40
4.2.1. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE EL
CONTENIDO DE SÓLIDOS SOLUBLES
4.2.2. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE EL pH
4.2.3. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE LA
ACIDEZ TITULABLE TOTAL
4.2.4. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE LA
COMPOSICIÓN PROXIMAL
4.3. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE EL
CONTENIDO DE ANTIOXIDANTES
4.3.1. FENOLES TOTALES
4.3.2. ANTOCIANINAS TOTALES
4.3.3. CAPACIDAD ANTIOXIDANTE TOTAL
40
41
41
42
45
45
46
48
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 52
5.1. CONCLUSIONES
5.2. RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFÍA
ANEXOS
52
53
54
iv
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Clasificación Botánica de la papa (Solanum tuberosum)
7
Tabla 2. Composición química promedio de 25 variedades de papas nativas en 100 g de
muestra seca
14
Tabla 3. Determinación de fenoles totales en diferentes vegetales
18
Tabla 4. Cuantificación de antocianinas en diferentes frutos y vegetales
20
Tabla 5. Determinación de capacidad antioxidante total utilizando los métodos de ABTS∙+ y DPPH∙
24
Tabla 6. Ensayos y normas usadas para el análisis proximal en papa nativa.
30
Tabla 7. Características físicas de dos variedades de papas nativas.
35
Tabla 8. Contenido de sólidos solubles en papas nativas en estado fresco y cocido.
40
Tabla 9. Efecto de la cocción sobre el pH en papas. 41 Tabla 10. Acidez total titulable (meq H+/kg) en papas en
estado fresco y cocido.
42
Tabla 11. Efecto de la cocción sobre la composición proximal de papa nativa.
v
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Planta de papa nativa. 5
Figura 2. Diversidad de tubérculos de papa nativas (Solanum tuberosum).
6
Figura 3. Variedades de papas nativas. 9
Figura 4. Superficie externa e interna de papas nativas en estado fresco y cocido.
36
Figura 5. Comparación de parámetros de color (L, Cr y Hue) de la superficie externa e interna de papas
en estado fresco y cocido.
37
Figura 6. Efecto de la cocción sobre el contenido de fenoles totales en papas.
46
Figura 7. Efecto de la cocción sobre el contenido de antocianinas totales en la variedad Tushpa.
47
Figura 8. Efecto de la cocción sobre la capacidad antioxidante total en papas nativas según dos métodos ABTS∙+ y DPPH∙
vi
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA ANEXO I
Informe de resultados proximales de papa variedad Tushpa. 66
ANEXO II
vii
RESUMEN
Las papas nativas (Solanum tuberosum) son autóctonas de las tierras altas
de los Andes, en donde las condiciones climáticas, edáficas y culturales
óptimas han evitado que estos cultivos desaparezcan. En el mundo se
cultivan alrededor de 5000 variedades de papas, en el Ecuador existen
alrededor de 400 variedades cultivadas en parcelas de 0.1 a 0.5 ha sobre los
3200 m.s.n.m., a esta altura la fuerte radiación solar y suelos orgánicos
andinos brindan a estos productos su naturalidad especial. Las papas
nativas además de ser ricas en nutrientes, presentan antioxidantes naturales
(carotenoides, flavonoides y antocianinas), los mismos que cumplen un
papel fundamental en la prevención de enfermedades cardiovasculares. El
objetivo del presente trabajo fue realizar la caracterización física y evaluar la
influencia del tratamiento térmico sobre el color, la composición química y
capacidad antioxidante de dos variedades de papas nativas (Tushpa y
Uvilla) en estado fresco y cocido. Los tubérculos se cosecharon en la región
central andina del Ecuador (Saquisilí, Provincia Cotopaxi y Guaranda,
Provincia Bolívar) y se dividieron en dos grupos: frescos y cocidos (20
min-91 oC). En las papas nativas frescas se realizó caracterización física y en los
cocidos se realizó la medición de color (L* Cr* y Hue*), composición química
(humedad, proteína, grasa, fibra, ceniza, carbohidratos, sólidos solubles, pH
y acidez titulable) y bioquímica (fenoles totales, antocianinas y capacidad
antioxidante total – usando los radicales ABTS∙+ y DPPH•) por
espectrofotometría. La variedad Uvilla presentó mayor peso, diámetro
ecuatorial y volumen en comparación con la variedad Tushpa. En los
parámetros de color la variedad Uvilla presentó valores mayores de L* Cr* y
Hue*, tanto en la superficie interna y externa (excepto el Hue* en la
superficie interna), en general el proceso de cocción provocó la reducción en
los parámetros de color excepto en el valor Hue* de la variedad Tushpa. En
la composición química la cocción disminuyó el contenido de sólidos
viii pH. La acidez titulable total disminuyó en las dos variedades en un 35 y 50%
para la variedad Uvilla y Tushpa, respectivamente, después de la cocción.
En las dos variedades se determinaron altos contenidos de humedad y
carbohidratos totales y bajos contenidos de proteína, grasa, fibra y ceniza.
En el análisis bioquímico se determinó que las muestras tratadas
térmicamente presentaron mayor capacidad antioxidante total que las
muestras en estado fresco (medido con los dos radicales). El contenido de
fenoles totales en la variedad Uvilla mostró una disminución del 5% luego de
aplicado el tratamiento térmico, mientras que la variedad Tushpa presentó
un incremento del 8%. El contenido de antocianinas se analizó en la
variedad Tushpa en donde la cocción produjo una ligera disminución que
podría atribuirse a que las antocianinas son compuestos hidrosolubles y se
pueden liberar en el medio de cocción. El análisis global de los resultados
sugiere que la influencia del tratamiento térmico no afecta la calidad
nutricional de las papas nativas, manteniendo niveles importantes de
proteína, fibra, carbohidratos y compuestos antioxidantes. Este estudio
permite establecer antecedentes para futuras investigaciones, así como la
divulgación de la información permitirá fomentar el consumo local y su
potencial uso a nivel industrial.
ix
ABSTRACT
Native potatoes (Solanum tuberosum) are native of the highlands of the
Andes, where the optimal climatic, soil and cultural conditions have
prevented these crops disappear. In the world around 5,000 varieties of
potatoes are grown, in Ecuador there are about 400 varieties growning plots
of 0.1 to 0.5 hectares over 3200 meters over the sea level, at this point, the
strong solar radiation and the Andean organic soils provide these products
special naturalness. Native potatoes besides being rich in nutrients, they
present natural antioxidants (carotenoids, flavonoids and anthocyanins), the
same which play a fundamental role in preventing cardiovascular disease.
The aim of this study was to perform the physical characterization and
evaluate the influence of heat treatment on the color, chemical composition
and antioxidant capacity of two varieties of native potatoes (Tushpa and
Uvilla) in fresh and cooked state. Tubers were harvested in the central
Andean region of Ecuador (Saquisilí- Province of Cotopaxi and Guaranda-
Province of Bolívar) and they were divided into two groups: fresh and cooked
(20 min- 91 °C). In fresh native potatoes, physical characterization was
performed and in cooked potatoes, it was performed color measurement (L
*Cr* and Hue*), chemical composition (moisture, protein, fat, fiber, ash,
carbohydrates, soluble solids, pH and titratable acidity) and biochemical (total phenolics, anthocyanins and total antioxidant capacity- using ABTS∙+ y DPPH• radicals) by spectrophotometry. The Uvilla variety showed greater
weight, equatorial diameter and volume compared to the Tushpa variety. In
the color parameters, Uvilla variety presented higher values of L *Cr* and
Hue *, both internal and external surface (except Hue* on the internal
surface), in general the cooking process caused the reduction in the
parameters of color except in the value of Hue* in the Tushpa variety. In the
chemical composition, the cooking decreased the content of total soluble
solids in both varieties. Cooking did not produce changes in pH. Total
x and Uvilla varieties, respectively, after cooking. In both varieties high
moisture and total carbohydrates and low in fat, fiber and ash were
determined. In biochemical analysis it was determined that the thermally
treated samples had higher total antioxidant capacity than fresh samples
(measured with the two radicals). The total phenolic content in Uvilla variety
showed a decrease of 5% after appling heat treatment, while the Tushpa
variety showed an increase of 8%. The anthocyanin content was analyzed in
Tushpa where cooking produce slight decrease which could be attributed to
that anthocyanins are water soluble compounds and can be released in the
middle of cooking. The global analysis of the results suggests that the
influence of thermal treatment does not affect the nutritional quality of native
potatoes, maintaining high levels of protein, fiber, carbohydrates and
antioxidants. This study establishes a history for future research, and the
dissemination of information will promote local consumption and its potential
1
1. INTRODUCCIÓN
Las raíces y tubérculos andinos son cultivos con orígenes muy antiguos, se
siembran en pequeñas superficies y muchas veces se ven asociadas a
otros cultivos (V. Barrera, Espinosa, Valverde, & Tapia, 2003). En los últimos
años los tubérculos andinos han sido muy valorados por científicos
convirtiéndose en fuente de genes para trabajos de mejoramiento genético
para el desarrollo de nuevas variedades (Monteros, Yumisaca, Piedra, &
Reinoso, 2010).
De acuerdo con las investigaciones realizadas por Monteros & Reinoso
(2010) la mayor biodiversidad genética de papa nativa se encuentra en las
tierras altas de los Andes de Bolivia, Perú y Ecuador; existen más de 350
variedades de papas nativas cultivadas por pequeños agricultores
ecuatorianos sobre los 3200 m.s.n.m.
Las papas nativas ecuatorianas tienen una naturalidad especial en cuanto a
su color, sabor, textura, tamaño, forma; algunas son aplanadas, redondas,
con diseños originales y vistosos, tienes piel amarilla, rosada o morada; a
esto se añade que generalmente son cultivadas evitando el uso de
pesticidas, sin embargo en la actualidad estas papas únicas en el mundo se
encuentran en una situación muy crítica dado que no se consumen por falta
de difusión reduciendo su demanda en el mercado (Monteros, Cuesta,
Jiménez, & López, 2005). Algunas especies de papas nativas han
desaparecido ya que no han logrado resistir cambios climáticos o porque
especies mejoradas de papas las han desplazado; existen variedades
nativas comerciales de las cuales se elaboran hojuelas de colores y
variedades no comerciales como: Chiwila, Dolores, Tushpa, entre otras
2 Los componentes de la papa son controlados en su gran mayoría por genes,
sin embargo factores como el clima, tipo de suelo, edad y madurez de los
tubérculos, prácticas realizadas durante su cultivo, almacenamiento y
procesamiento influyen sobre su composición nutricional (P. Flores,
Bonierbale, Amoros, & Huaman, 2010); es así que la divulgación de
información disponible sobre los componentes químicos, características
físicas y nutricionales de tubérculos andinos podrían impulsar a las
personas al consumo y aprovechamiento industrial de éstos (Espín,
Villacrés, & Brito, 2004).
Las papas nativas además de ser ricas en nutrientes, presentan
antioxidantes naturales. Las papas nativas que presentan colores
anaranjados y amarillos indican la presencia de carotenos; la presencia de
colores rosados, morados, azules se atribuyen a las antocianinas que por lo
general se encuentran en la piel y en la porción carnosa de los vegetales
(Coultate, 1984). Los carotenoides y antocianinas cumplen un papel
fundamental en la prevención de enfermedades cardiovasculares ya que
neutralizan la acción de los radicales libres (Pineda, Salucci, Lázano, Maiani,
& Luzzi, 1999) por su alta actividad antioxidante.
La capacidad antioxidante es considerada como aquella capacidad relativa
que forma parte de un alimento cuya función es bloquear los radicales libres
causantes del daño oxidativo a proteínas, lípidos y ácidos nucleídos
(García, 2007).
El presente trabajo pretende realizar un estudio de caracterización física,
composición química y capacidad antioxidante de dos variedades de papas
nativas (Solanum tuberosum): Tushpa y Uvilla, en estado fresco y cocido,
dada la importancia de la ingesta de tubérculos andinos ricos en
antioxidantes naturales cuyas propiedades se asocian principalmente a la
3 El objetivo del presente trabajo fue determinar la composición química y
capacidad antioxidante de dos variedades de papas nativas (Solanum
tuberosum): Tushpa y Uvilla en estado fresco y cocido. Para alcanzar el
objetivo general, se plantearon los siguientes objetivos específicos:
Realizar la caracterización física de dos variedades de papas nativas
(Solanum tuberosum): Tushpa y Uvilla en estado fresco y cocido.
Determinar la composición química de dos variedades de papas
nativas (Solanum tuberosum): Tushpa y Uvilla en estado fresco
cocido.
Determinar la capacidad antioxidante total de dos variedades de
4
2. MARCO TEÓRICO
2.1 GENERALIDADES DE LA PAPA NATIVA (
Solanum
tuberosum
)
2.1.1 ORIGEN
La papa se desarrolló y cultivó por primera vez en los alrededores del Lago
Titicaca, cerca de la frontera actual entre Perú y Bolivia, documentos
arqueológicos y etnológicos existentes señalan que fueron comunidades
andinas quienes con su sabiduría empezaron a cultivar papas silvestres
desde hace 3000 a 4000 años antes de nuestra era (Monteros et al., 2005).
Las papas nativas son autóctonas de las tierras altas de los Andes, en
donde se tienen las condiciones climáticas, edáficas y culturales óptimas que
han evitado que los cultivos de estas papas desaparezcan, permitiendo a su
vez que durante siglos hayan formado parte de un proceso de
domesticación, selección y conservación realizado por campesinos andinos
(V. H. Barrera, 2004; Ritter, Galarreta, & Barandallia, 2010).
2.1.2 DESCRIPCIÓN BOTÁNICA
La papa es una planta herbácea, dicotiledónea, que pertenece a la familia
de las solanáceas, con hábitos de crecimiento rastrero o erecto, posee un
sistema aéreo y otro subterráneo del cual se originan los tubérculos, tallos
5 lo general verdes o rojo púrpura (Cuesta, Andrade, Bastidas, Quevedo, &
Sherwood, 2002). En la Figura 1 se muestra la planta de papa nativa.
Figura 1. Planta de papa nativa (Solanum tuberosum)
(Monteros et al., 2010)
Las hojas son compuestas y pigmentadas, la superficie de las hojas son la
fuente de energía que utiliza la planta de papa para el crecimiento, desarrollo
y almacenamiento (Cuesta et al., 2002; Egúsquiza, 2000).
Las inflorescencias son cimosas y por lo general son terminales, el número
de flores al igual que su color van a depender de cada genotipo. Cada flor
contiene órgano masculino (androceo) y femenino (gineceo), además
poseen cinco pétalos y sépalos de color blanco, amarillo, rojo, púrpura
(Cuesta et al., 2002).
Las raíces que brotan en las plantas procedentes de tubérculos son de tipo
fasciculadas, cuando crecen a partir de una semilla la raíz que se forma es
6 necesita ser cultivada en suelos de muy buenas condiciones (Huamán,
1986).
Figura 2. Diversidad de tubérculos de papa nativa (Solanum tuberosum) (Ordinola, Bernet, & Manrique, 2007)
Los tubérculos son tallos carnosos que se originan en el extremo del estolón
y tienen yemas de crecimiento llamadas “ojos”, constituyen los principales
órganos de almacenamiento (almidón) de la planta de papa, presentan
diversidad de formas (aplanadas, redondas, comprimidas, alargadas) colores
(piel amarilla roja, rosada morada) y tamaños, como muestra la figura 2, la
piel o peridermo que es un capa protectora varía de color entre blanco
crema, amarillo, rojo o morado, también puede ser de dos colores en la
superficie se encuentran la lenticelas que permiten el intercambio de gases
entre el tubérculo y el ambiente (Huamán, 1986; Monteros et al., 2005).
2.1.3 CLASIFICACIÓN BOTÁNICA
En la Tabla 1 se presenta la clasificación botánica de la papa nativa
7 Tabla 1. Clasificación botánica de la papa (Solanum tuberosum)
CLASIFICACIÓN BOTÁNICA
Reino Vegetal
División Fanerógama
Clase Dicotiledóneas
Subclase Simpétala
Familia Solanaceae
Género Solanum L.
Subgénero Potatoe
Serie
Especies
tuberosa
phureja, andigena
(Luján, 2003; Quilca, 2007)
2.1.4 VARIEDADES DE PAPAS NATIVAS
En el mundo se cultivan alrededor de 5000 variedades de papas, en el
Ecuador existen alrededor de 400 variedades cultivadas en parcelas de 0.1 a
0.5 ha sobre los 3200 m.s.n.m., a esta altura la fuerte radiación solar y
suelos orgánicos andinos brindan a estas papas su naturalidad especial, las
mismas que requieren de una estación de crecimiento entre los 3 y 4 meses
(Aldabe, 2006; Monteros & Reinoso, 2010).
Monteros & Reinoso (2011) describen algunas variedades nativas
comerciales seleccionadas por sus características agronómicas y calidad
8 Tushpa: son papas que tienen una forma comprimida con ojos medios, su piel es de color negruzco intermedio con puntos salpicados amarillos y pulpa
blanca con violeta en el anillo vascular y médula (Figura 3a), se produce en
la provincia de Bolívar (Monteros & Reinoso, 2011).
Uvilla: es de forma redonda con ojos superficiales, piel marrón con manchas salpicadas rojo morado y piel amarilla con pocas manchas moradas (Figura
3b), por lo general se produce en la provincia de Cotopaxi (Monteros &
Reinoso, 2011).
Coneja negra: tiene una forma oblonga alargada con ojos superficiales, se caracteriza por el color morado intenso de su piel (Figura 3c), se siembran
en provincia de Bolívar (Monteros & Reinoso, 2011).
Puca Shungo: su forma es comprimida con ojos medios y piel rojo morado (Figura 3d), tiene la particularidad de presentar pulpa de color rojo, indicativo
de la presencia de antocianinas, que además de darle un color vistoso a la
pulpa, actúan como antioxidantes naturales (E. Carrera et al., 2011).
Yana Shungo: es una variedad que tiene la particularidad de presentar pulpa de color morada (Figura 3e), poseen un alto contenido de polifenoles
9 Figura 3. Variedades de papas nativas (a) Tushpa (b) Uvilla (c) Coneja
negra (d) Puca Shungo (e) Yana Shungo
(Monteros & Reinoso, 2010)
a
b
c
d
10 2.1.5 COSECHA
La cosecha es considerada como una operación de campo que consiste en
remover el suelo, extraer y recolectar los tubérculos en el momento en que
están maduros (cuando ya no se pelan a la fricción de los dedos o roce de
los mismos por efecto de la manipulación) y principalmente cuando la
cantidad y calidad de los tubérculos está tanto nutricional como
económicamente definida, esta operación puede realizarse de forma manual
con azadón, por medio de tracción animal o en forma semi-mecanizada
(Blanco & Pacoricona, 2011; Egúsquiza, 2000).
Cuando se trata de variedades de papas tardías tradicionalmente la cosecha
se realiza a los ocho meses e inclusive puede llegar a extenderse por dos
meses más (Espinosa, 1997), es común ver que gran parte de los
productores de papas ecuatorianos dejan sus cultivos en el campo hasta
observar que los tallos se viren y las hojas se vuelvan de color amarillo, es
decir hasta que se dé el proceso de senescencia de la planta (Oyarzún et al.,
2002).
La producción se clasifica en tubérculos “frescos” para la venta y el
autoconsumo, tubérculos “deformes” para alimento de animales (cerdo) y
tubérculos “verdeados” para semilla. Es fundamental que los tubérculos
destinados para el mercado fresco posean el tamaño, forma, madurez y
apariencia adecuada, cuando el cultivo tiene como destino la elaboración de
productos como hojuelas o papas fritas los tubérculos deben alcanzar las
características exigidas de tamaño comercial y contenido de azúcares
(Espinosa, 1997; Oyarzún et al., 2002).
Según Egúsquiza (2000) para decidir el momento en que la cosecha es
oportuna y adecuada se tomen en cuenta ciertos factores importantes como
11 heladas dificultan el trabajo y los tubérculos se cubren de tierra húmeda,
mientras que las plagas provocan una anticipada cosecha para evitar daños
en el tubérculo.
2.1.6 POSCOSECHA
La papa es un producto agrícola por lo que se considera como un sistema
vivo y perecedero el cual si no se maneja adecuadamente en su cosecha,
manipulación y transporte, se deteriora rápidamente, pierde sus atributos de
calidad y deja de ser apta para el consumo humano, generando pérdidas de
hasta un 25% del valor de la cosecha es decir que aproximadamente la
cuarta parte de lo que se produce en el campo no llega al consumidor o a su
vez llega en mal estado, de tal forma que se desencadena una serie de
pérdidas: económicas, tiempo y esfuerzo (FAO, 1993; Manrique, 2002).
Las pérdidas poscosecha son el resultado de la incidencia e interacción de
diversos factores: físicos que se consideran a daños mecánicos los cuales
pueden ser tubérculos golpeados (parte exterior de la piel dañada) y
estropeados internos o manchas negras (tubérculos frescos se vuelven
descoloridos); factores fisiológicos que se ven influenciados por la variedad,
la madurez de los tubérculos, la duración de almacenamiento y
principalmente por condiciones ambientales de almacén en la que producen
pérdidas por exposición a temperaturas extremas debido a la respiración
natural del tubérculo y la pérdida de agua por transpiración y las pérdidas
causadas por patógenos que son el resultado de enfermedades que
manchan a los tubérculos, tales como la sarna común, sarna polvorienta o
deformaciones en el tubérculo como las verrugas, dichas enfermedades no
inciden en la pudrición del tubérculo sin embargo dañan la apariencia
bajando el valor comercial del mismo (CORPOICA; Naranjo, Mastrocola, &
12
Selección.- Involucra la separación de todos los tubérculos que
presenten problemas fitosanitarios, deformaciones, magulladuras,
daños mecánicos, daños por acción de insectos, pudriciones y otros,
de los tubérculos sanos y apropiados que se ajusten a las
características típicas de las papas (Naranjo et al., 2002).
Clasificación.- Se realiza según el tamaño en forma manual,
destinándose los más grandes para consumo humano y
transformación, los medianos sanos y bien conformados para semilla,
en las especies de papas nativas dulces y amargas; los tubérculos de
forma redondeada, ovalada y otras similares, se clasifican por su
tamaño (se puede realizar manualmente o usar zarandas graduadas
para obtener tubérculos de tamaño uniforme) y peso mientras que los
de forma alargada se clasifican por su longitud (Blanco & Pacoricona,
2011; Masciotti, Huerta, & Molina, 1985).
Limpieza.- Después de la cosecha el tubérculo está húmedo y lleno
de tierra por lo que la humedad y patógenos presentes en la tierra
pueden dañar la superficie del tubérculo y por lo tanto la calidad del
producto, es así que se recomienda dejar secar la papa para eliminar
la tierra que lleva adherida, también se puede realizar un lavado de
los tubérculos para dar un mayor valor agregado al producto al
momento de la venta (Naranjo et al., 2002).
Almacenamiento.- Debe permitir que se mantengan las condiciones
sanitarias para su posterior comercialización, solo se debe almacenar
aquellos tubérculos libres de daños y signos visibles de
descomposición, para conservar por más tiempo la cosecha destinada
para el consumo humano o procesos de elaboración deben
13 tubérculos son destinados para semilla requieren de una luz difusa
para mayor facilidad de crecimiento de brotes (FAO, 1993).
El sitio donde se va almacenar la cosecha debe mantener una
temperatura alrededor de 10 oC y una humedad relativa entre el
80-85 % dependiendo de la cantidad de producto que se esté guardando
ya que si el volumen es mucho requiere también de ventilación
forzada (Naranjo et al., 2002).
Las formas más tradicionales de almacenamiento de papa en el
Ecuador presentan algunos problemas ya que el tubérculo sufre
ciertos daños por deshidratación, pudrición y malformación, sin
embargo han sido sistemas que se siguen utilizando en el país lo que
es un indicador de su utilidad, las yatas por ejemplo son depósitos
subterráneos que gracias a la obscuridad mantiene el color de las
papas, las pushas en cambio son recipientes elaborados con paja que
mantienen una temperatura entre 5-12, siendo el óptimo 10 oC para
atrasar el brotamiento, algunos agricultores fabrican las llamadas
plantas nativas hechas de adobe y en su interior unas camas de paja
que repelen insectos, disminuyen el brotamiento y el crecimiento de
hongos y bacterias (Masciotti et al., 1985; Oyarzún et al., 2002).
Embalado.- Las papas nativas se pueden comercializar en cestos o
cajas pero lo más común es que en climas templados se ensaque de
forma manual en bolsas de fibra sintética tejida (polipropileno) de 50
a 70 kg de acuerdo al reglamento específico de semilla de papa y en
climas cálidos en sacos de yute (Blanco & Pacoricona, 2011; FAO,
1993), sin embargo el ensacado ocasiona magulladuras en las papas
por el enorme peso que soportan y aún más los tubérculos que se
encuentran en el fondo donde casi no hay ventilación (Manrique,
14 2.1.7 COMPOSICIÓN QUÍMICA
Las papas nativas además de tener formas, tamaños, colores vistosos
únicos en el mundo constituyen un aporte nutricional importante en cuanto a
proteína, fibra, minerales, convirtiéndose así en un producto potencial en el
mercado por su contenido y calidad nutricional (Monteros & Reinoso, 2011).
La papa es una fuente importante de energía y reserva principal del
metabolismo de los carbohidratos, los niveles de proteína de la papa nativa
no son suficientes para cubrir el requerimiento diario, es decir que no
contienen una cantidad suficiente de aminoácidos por lo que su ingesta se
debe complementar con otros vegetales, los minerales tales como el potasio
y el hierro se encuentran en un nivel ideal de concentración (Villacrés &
Quilca, 2008). En la Tabla 2 se indica la composición química de papas
nativas.
Tabla 2. Composición química promedio de 25 variedades de papas
nativas (Solanum tuberosum) en 100 g de muestra seca
Componente Cantidad Máxima
Cantidad Mínima
Proteína (g) 10.6 5.6
Fibra (g) 6.1 1.9
Almidón (g) 87.5 79.1
Potasio (mg) 2103 1346.7
Hierro (mg) 16.5 2.6
Zinc (mg) 5 2.6
15 La composición de los tubérculos es muy variable y se ve influenciada por
las prácticas realizadas durante su cultivo, el medio ambiente y el suelo
(FAO, 1998).
2.2 COMPUESTOS ANTIOXIDANTES
Las papas nativas además de ser ricas en nutrientes, presentan
antioxidantes naturales (carotenoides, flavonoides y antocianinas), los
mismos que cumplen un papel fundamental en la prevención de
enfermedades cardiovasculares (Pineda et al., 1999).
Un antioxidante es considerado como una sustancia que tiene la capacidad
de disminuir significativamente o inhibir la oxidación del sustrato, incluso en
concentraciones más bajas que el sustrato oxidable (Torres, Sánchez,
López, & Piña, 2008), es así que el antioxidante al colisionar con el radical
libre (RL) le cede un electrón oxidándose a su vez y transformándose en un
RL débil no tóxico (Tiburcio, Condezo, & Asquieri, 2010). En la siguiente
ecuación se indica el mecanismo de reacción de neutralización de RL en el
proceso de oxidación lipídica como una forma de inhibición de las reacciones
de autoxidación.
+ AH
+ LOOA
+
Los compuestos antioxidantes son importantes para los seres vivos ya que
cumplen con la función de neutralizar los radicales libres (Sgroppo, Montiel,
& Avanza, 2003), que pueden causar daño oxidativo a biomoléculas (lípidos,
proteínas, ADN), desencadenando enfermedades crónicas tales como la
16 shock séptico, envejecimiento y otras enfermedades degenerativas en los
seres humanos (Uttara, Singh, Zamboni, & Mahajan, 2009).
La mayor parte de la capacidad antioxidante de frutas y vegetales la
proporciona su contenido de vitamina E, ácido ascórbico, antocianinas,
carotenos, flavonoides, así como diferentes polifenoles, cuyos contenidos
son dependientes de las condiciones agronómicas y ambientales de los
cultivos (Larson, 1997; Pineda et al., 1999).
En los vegetales de colores vivos en la gama que va del color amarillo al
rojo oscuro existe gran cantidad de polifenoles concentrados generalmente
en la cáscara y piel (Val, 2012), los colores rosa, rojo, azul, malva y violeta
de ciertos vegetales se deben a la presencia de compuestos fenólicos, entre
ellos las antocianinas, mientras que la presencia de colores cremas,
anaranjados y amarillos son indicativos de la presencia de carotenoides
(Peña & Restrepo, 2013).
2.2.1 COMPUESTOS FENÓLICOS
Los fenoles poseen una estructura química adecuada para ejercer la
actividad antioxidante actuando como captores de radicales libres
neutralizando peligrosas especies reactivas de oxígeno e iones metálicos
quelantes (S. Flores, González, Culebras, & Tuñón, 2002), su potencial
antioxidante es dependiente del número y posición de los grupos hidroxilos y
de su conjugación, así como de la presencia de electrones donadores en su
anillo estructural (Tortosa, Andersen, Gardner, & Duthie, 2001).
Se han identificado más de 8000 compuestos fenólicos que difieren en
estructura química y en actividad, provienen de alimentos exclusivamente de
17 como vino, té, cerveza, su distribución en tejidos y células vegetales varían
considerablemente entre compuestos (Jauregui, Escudero, Ureta, &
Castañeda, 2007; Torres et al., 2008).
Los compuestos fenólicos son metabolitos esenciales para el desarrollo y
reproducción de las plantas, ya que actúan como agentes protectores frente
a patógenos, siendo secretados como mecanismo de defensa a condiciones
de estrés, tales como infecciones, radiaciones UV, entre otros (Dixon &
Paiva, 1995), estos compuestos incluyen distintas clases químicas tales
como monofenoles, polifenoles, ácidos fenólicos y flavonoides (Peña &
Restrepo, 2013).
Los polifenoles forman parte de un conjunto heterogéneo de moléculas que
comparten la característica de tener en su estructura varios grupos
bencénicos sustituidos por funciones hidroxílicas (Maureen & Prieto, 2000).
La mayoría de los compuestos polifenólicos poseen una estructura de tres
anillos, dos aromáticos y un heterocíclico oxigenado, los más sencillos tienen
un anillo aromático y conforme aumenta el número se vuelve más compleja
la estructura (Mercado, Carrillo, López, & Parrilla, 2013).
Según Gimeno (2004) debido a su diversidad estructural los polifenoles se
pueden clasificar de diferentes maneras una de ellas es de acuerdo a la
estructura química que poseen clasificándose entonces en dos grandes
grupos:
a) No flavonoides
Estos se dividen en dos subgrupos:
Fenoles no carboxílicos: C6, C6-C1, C6-C3.
Ácidos fenoles: derivados del ácido benzoico C6-C1 y derivados del
ácido cinámico C6-C3.
b) Flavonoides (C6-C3-C6) formados por dos anillos aromáticos, unidos
18 Se clasifican en tres subgrupos:
Antocianos.
Flaconas, flavononas y flavanoles.
Flavanoles, taninos condensados los cuales resultan de la
condensación de unidades de flavan-3-oles y lignanos.
Se han realizado estudios para la cuantificación de fenoles totales en frutos
del cactus de pitaya (Beltrán, Oliva, Gallardo, & Osorio, 2009), en diferentes
variedades de maíz (López & Baeza, 2010), arándanos (Zheng, Wang,
Wang, & Zheng, 2003), papas nativas pigmentadas (Fuenzalida, 2008),
tomate de árbol (Cuesta, 2013), durazno (García et al., 2011) entre otros.
La Tabla 3 muestra la comparación de resultados obtenidos en la
determinación de fenoles totales en diferentes vegetales.
Tabla 3. Determinación de fenoles totales en diferentes vegetales
Material vegetal
Unidades Concentración de
fenoles Pitaya roja cereza amarilla blanca
mg ácido gálico (GAE) /
100 g de muestra seca 1384
1552 2129 2395 Papas nativas
pigmentadas
mg de fenoles totales /
100 g de muestra seca 606-833
Maíz Blanco Amarillo Naranja Morado Rojo
mg ácido gálico (GAE)/
gramos de harina de
maíz 170.4 551.4 215.3 465.2 465.4
19 2.2.2 ANTOCIANINAS
Las antocianinas son pigmentos naturales hidrosolubles ampliamente
distribuidos en el reino vegetal (Fennema, 2000), pertenecen al grupo de
los flavonoides, están presentes en casi todas las partes de la planta,
particularmente en sus flores y frutos (Kuskoski, Asuero, Parrilla, Troncoso,
& Fett, 2004), son consideradas como el pigmento más importante después
de la clorofila, que es visible al ojo humano (Leyva, 2009).
Las antocianinas son responsables de los colores azul, rojo y púrpura en
las plantas comestibles principalmente cereales, frutas y vegetales (Garzón,
2008), la gama de colores va a depender de factores intrínsecos como son
los sustituyentes químicos que contenga y de la posición de los mismos en
el grupo flavilio, es decir que el color azul se intensifica cuando aumentan
los hidroxilos del anillo fenólico, y por el contrario la predominancia de
grupos metoxilos provoca la formación del color rojo (Badui, 2006).
Por ser compuestos inestables las antocianinas tienden a perder el color al
verse influenciadas por numerosos factores como: la presencia de enzimas,
luz, oxígeno, temperatura durante el procesamiento y el almacenamiento,
pH, acción de polifenoloxidasas, presencia de otros compuestos tales como
proteínas y minerales (Leyva, 2009; Yúfera, 1987).
Las antocianinas son importantes tanto por su impacto sobre las
características sensoriales de los alimentos, los cuales pueden influenciar su
comportamiento tecnológico durante el procesamiento de alimentos (Ortíz,
Vargas, Velázquez, & Madinaveitia, 2011), como por su relación con la salud
humana ya que tienen propiedades terapéuticas relacionadas con su
actividad antioxidante, reduciendo efectos cancerígenos, antidiabéticos y
20 Según Ortíz et al. (2011) los pigmentos antociánicos por lo general se
encuentran disueltos uniformemente en la solución vacuolar de células
epidérmicas, aunque en ciertas especies se encuentran concentradas en
regiones discretas de la vacuola celular , llamadas antocianoplastos.
Los compuestos antociánicos se acumulan en mayor cantidad en flores y
frutos (principalmente en la cáscara), pero también están presentes en hojas
en el tallo, órganos de almacenamiento y granos (Jiménez, Flores, & Giusti,
2009), algunas bayas y grosellas negras son consideradas como fuentes
muy ricas en antocianinas, sin embargo la berenjena, granos pigmentados
morados y azules, vino rojo también tienen altas concentraciones (Gross,
1987; Vargas, Hernandez, & Rodriguez, 2002).
Tabla 4. Cuantificación de antocianinas en diferentes frutos y vegetales
Material vegetal
Unidades Concentración de
antocianinas Arándanos mg de malvidina-3-glucósido /
100 g de muestra fresco
118.4
Mortiño mg equivalentes de
cianidin-3-glucósido / 100 g de fruta fresco
200.6
Cerezas
silvestres
mg de cianidina / 100 g de fruto
seco
3.34 – 141.94
Papas nativas mg / 100 g de muestra 150
(Butkhup & Samappito, 2008; Gaviria et al., 2009; C. Muñoz et al., 2008; Tanquina et al., 2013)
Las principales antocianinas en papas rojas contienen de forma
21 que son de color púrpuras contienen glucosidos acilados de petunidina y
pelargonidina (Brown, Wrolstad, Yang, & Clevidence, 2003).
Se han realizado estudios para determinar antocianinas totales en fruto de
agraz o mortiño (Gaviria et al., 2009), cerezas silvestres (Butkhup &
Samappito, 2008), maíz morado (Gutierrez et al., 2009), arándanos (C.
Muñoz, Peralta, & Albarracín, 2008), en papas nativas (Tanquina, Villacrés,
& Ramos, 2013). La Tabla 4 muestra la comparación de resultados
obtenidos en la cuantificación de antocianinas en diferentes frutos y
vegetales.
2.2.3 CAPACIDAD ANTIOXIDANTE
Según Londoño (2012) tres son los parámetros que determinan la actividad
antioxidante: reactividad química del antioxidante, capacidad del antioxidante
para acceder hasta el sitio de reacción y la estabilidad de los productos
formados después del proceso de estabilización de radicales libres.
La actividad antioxidante de un compuesto no puede ser medida
directamente, pero puede evaluarse in vitro utilizando métodos que
examinen directamente dicha habilidad y que a la vez evalúen el posible
efecto prooxidante sobre diferentes moléculas, dichos métodos deben ser
rápidos, reproducibles y requerir cantidades pequeñas de los compuestos
químicos por analizar (Marco, 1968). Una de las estrategias más aplicadas
22 mezcla o alimento, consiste en determinar la actividad del antioxidante frente
a sustancias cromógenas de naturaleza radical, la pérdida de color ocurre
de forma proporcional con la concentración (Kuskoski, Asuero, Troncoso,
Filho, & Fett, 2005).
Como la capacidad antioxidante total de una muestra está determinada por
interacciones sinérgicas entre diferentes compuestos, así como por el modo
de acción concreto de cada uno de ellos (J. Pérez & Saura, 2007), ésta no
puede ser medida basándose solo en un ensayo de prueba, es necesario
realizar varios modelos de test in vitro considerando que va a existir cierta
dificultad al comparar resultados entre uno y otro método ya que cada uno
presenta diferentes variaciones (Tovar, 2013).
Los métodos para determinar la actividad antioxidante por lo general
consisten en acelerar la oxidación en un sistema lipídico usualmente por
calentamiento, y monitoreando a continuación el consumo de oxígeno, la
pérdida de sustrato o la formación de un producto (Fukumoto & Mazza,
2000).
Según Vásquez (2007) por su simplicidad y reproductibilidad los modelos in
vitro más usados para evaluar la actividad antioxidante total son:
Método del radical 2,2-difenil-1-picrilhydrazil (DPPH•) (Brand,
Cuvelier, & Berset, 1995).
Ensayo FRAP, (Poder antioxidante reductor del hierro, por sus siglas
en inglés) (Benzie & Strain, 1996). Mide la capacidad de reducción de
metales.
Método ORAC, (Del inglés Oxygen Radical Absorbance Capacity)
(Cao, Sofic, & Prior, 1997). Capacidad de captación de radicales
peroxilo (J. Pérez & Saura, 2007).
23
Metodo del N,N-dimetil-p-felendiamina (DMPD). Método con
reproducibilidad útil para medios no lipídicos (Fogliano, Verde,
Giacomino, & Ritieni, 1999).
Los métodos ABTS•+ y DPPH• evalúan la capacidad de la muestra para
neutralizar radicales libres tipo modelo, ambos métodos presentan una
excelente estabilidad en ciertas condiciones, aunque también muestran diferencias (Mercado et al., 2013), por ejemplo el DPPH• puede obtenerse
sin una preparación previa, mientras que el ABTS•+ tiene que ser generado
tras una reacción que puede ser química (dióxido de manganeso, persulfato
potasio), enzimática (peroxidasa, miogloblina), o eletroquímica; una
ventaja del radical ABTS•+ es que su espectro presenta máximos de
absorbancia a 414, 654, 754 y 815 nm en medio alcohólico, a diferencia del DPPH• que presenta un pico de absorbancia a 515 nm (Kuskoski et al.,
2005).
El ensayo ABTS•+ consiste en la técnica de decoloración, en la cual el
radical es generado directamente en una forma estable antes de la reacción
con los antioxidantes (Re et al., 1999). El radical ABTS•+es soluble tanto en
medio acuoso como orgánico permitiendo la evaluación de antioxidantes
hidrofílicos y lipofílicos, por desgracia la cinética de reacción del ABTS•+con
algunos antioxidantes puede ser bastante lenta y por ende el punto final de
medición debe fijarse de forma arbitraria (Alam, Bristi, & Rafiquzzaman,
2012), los resultados son expresados como equivalentes de TEAC (Trolox
Equivalent Antioxidant Capacity), usado como antioxidante sintético.
El método DPPH• desarrollado por Brand et al. (1995) se fundamenta en la
medición de la capacidad de un antioxidante para estabilizar el radical
DPPH• (Londoño, 2012), presenta un color azul-violeta, decolorándose
hacia amarillo pálido al reaccionar con una sustancia antioxidante (Castañeda, Ramos, & Ibáñez, 2008). La reducción del DPPH• se monitorea
24 longitud de onda de 515nm (Vásquez, 2007). Los resultados se expresan
como la concentracion de antioxidante necesaria para estabilizar un 50% del DPPH• (Londoño, 2012).
Se han realizado estudios para determinar la capacidad antioxidante total en
guayaba, manzana, papaya, aguacate, berro (Zavala, Rivero, García, &
Grajales, 2007), pulpa de frutos congelados (Kuskoski et al., 2005), frutas
nativas como la tuna y papaya de monte (Carrasco & Zelada, 2008a), en
cereales: kañiwa, quinua y kiwicha (Carrasco & Zelada, 2008b), plantas
medicinales (Castañeda et al., 2008), maíz morado (Gutierrez et al., 2009).
La comparación de resultados obtenidos en la determinación de capacidad
antioxidante total en diferentes vegetales, se muestra en la Tabla 5.
Tabla 5. Determinación de capacidad antioxidante total utilizando los
métodos de ABTS•+ y DPPH• en diferentes frutos y vegetales
Material vegetal
Método Unidades Concentración
Guayaba
Manzana
Papaya
Aguacate
Berro
Radical ABTS•+ mMol Trolox/ g
de alimento
28.5
27.1
25.1
22.40
21.42
kañiwa, quinua y
kiwicha
Radical DPPH• μg trolox/g Quinua: 2400.55
Kiwicha:660.37
Kañiwa:1509.80
25
3. METODOLOGÍA
3.1. MATERIAL VEGETAL
Las muestras de papa nativa variedad Uvilla se adquirieron en el mercado
de Saquisilí y la variedad Tushpa se adquirió en el centro de acopio y
comercialización CONPAPA en la ciudad de Ambato. Los tubérculos fueron
trasladados a la Planta Piloto de Alimentos de la Universidad Tecnológica
Equinoccial donde se procedió a su limpieza y selección según ausencia de
defectos; posteriormente se realizó la determinación de peso, diámetro
longitudinal, diámetro ecuatorial y volumen.
Cada variedad de papa nativa fue dividida en dos grupos: el primero denominado “estado fresco” (sin tratamiento) y el segundo denominado “tratado” sometido a cocción en agua en ebullición durante 30 minutos y
posterior enfriado y secado a temperatura ambiente. Una vez aplicado el
tratamiento a las muestras se realizó la caracterización físico-química (color,
pH, sólidos solubles y acidez titulable) y el análisis proximal (humedad,
proteína, grasa, ceniza, fibra y carbohidratos). Una porción de cada muestra
se almacenó en congelación a -20 °C para su posterior análisis bioquímico
(fenoles totales, antocianinas totales y capacidad antioxidante total).
3.2. CARACTERIZACIÓN FÍSICA
Los análisis físicos realizados fueron: peso, diámetro longitudinal, diámetro
26 3.2.1. PESO
Papas nativas de cada variedad en estado fresco fueron pesadas usando
una balanza Pioneer T.M. con graduación de 1 gramo y sensibilidad de 0,1
gramos. Se registró el peso de 100 unidades de cada variedad.
3.2.2. VOLUMEN
Para determinar el volumen de la papa, se utilizó el método de inmersión en
líquidos, descrito por Ramírez (2010), midiendo el volumen de agua
desplazado en un recipiente graduado. Se determinó el volumen de 100
unidades de cada variedad.
3.2.3. DIÁMETRO LONGITUDINAL Y ECUATORIAL
Las mediciones se realizaron utilizando un calibrador pie de rey universal
de rango 0-15 cm, la papa nativa se colocó en posición vertical quedando la
parte superior del tubérculo al inicio de la escala del calibrador. Las
mediciones se efectuaron en 100 papas nativas tomadas al azar de cada
variedad en estado fresco.
3.2.4. MEDICIÓN DE COLOR
Se determinó el color de la superficie externa e interna de cada variedad de
papa en estado fresco y cocido, con un colorímetro Konica Minolta CR-400
el cual fue programado en la escala CIE L*, a* y b*, en donde L* es el
27 componente de color que varía del tono verde al rojo y b* es el
componente de color que varía de tono azul al amarillo. Con los valores de
a* y b* se calculó croma (Cr*) que define la fuerza o la dominación de la
tonalidad y el ángulo de tono (Hue*) empleando las Ecuaciones [2] y [3].
* 11 (
n) 1 3
-1 [1]
C* (a 2+ b 2)12
[2]
Hue* *arc. tg (b*
a*)+ * (
1 0
)
[3]
3.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA
3.3.1. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
3.3.1.1. Preparación de muestras para papas frescas
Se trituró la muestra usando una licuadora Oster, luego se filtró a través de
gasa de algodón, el líquido obtenido fue utilizado para el análisis.
3.3.1.2. Preparación de muestra para papas cocidas
Muestras de papas nativas cocidas fueron trituradas empleando un batidor
de inmersión, hasta obtener un puré, se pesó y diluyó usando una relación
1:5 puré de papa - agua destilada, la mezcla fue sometida a calentamiento
28 20 minutos, se filtró a través de gasa de algodón y finalmente se recogió el
sobrenadante para el análisis.
3.3.2. SÓLIDOS SOLUBLES (SS)
Para la determinación SS se colocaron dos gotas de la muestra preparada
en un refractómetro portable (0-31°Brix), de acuerdo a la Norma INEN 380
(1985) basada en el método refractométrico. Para las muestras cocidas el
contenido de sólidos solubles se determinó aplicando la ecuación [4].
Sólidos Solubles P x M1
M0 [4]
Donde,
P: % (m/m) de sólidos solubles de la muestra preparada
M0: masa en gramos de la muestra antes de la dilución
M1: masa en gramos de la muestra después de la dilución
3.3.3. pH
Se determinó de acuerdo a la Norma INEN 389 (1985) empleando un
medidor de pH THERMO SCIENTIFIC: ORION 4 STAR. El electrodo del
29 3.3.4. ACIDEZ TITULABLE TOTAL (ATT)
Para la determinación de ATT se pesó 5 g de líquido filtrado de papa
(estado fresco) o 5 g de puré de papa (estado cocido) y se añadió 50 ml de
agua destilada, se tituló con NaOH 0.1N hasta el viraje de pH a 8,2
empleando el potenciómetro de pH Thermo Scientific: Orion Star. El
contenido de acidez se determinó según la ecuación [5] (Paltrinieri, Figerola,
& Rojas, 1993) . Los resultados se expresaron en meq H+/kg.
A (V*N *1000)
m [5]
Donde,
A: Acidez, expresada en meq H+/kg.
V: Volumen de NaOH consumido en la titulación.
N:
m:
Normalidad de la solución de NaOH.
Peso de muestras (g)
3.3.5. ANÁLISIS PROXIMAL
Para la determinación del análisis proximal (humedad, proteína bruta,
grasa, fibra cruda, ceniza y carbohidratos), muestras de papas nativas en
estado fresco y cocido de las dos variedades fueron enviadas al Laboratorio
de análisis de Alimentos LABOLAB (Anexo 2 y 3). En la Tabla 6 se
30 Tabla 6. Ensayos y normas usadas para el análisis proximal en papa nativa.
PARÁMETRO MÉTODO
Humedad NTE INEN 777
Proteína bruta NTE INEN 781
Grasa AOAC 9260.39
Fibra cruda NTE INEN 522
Ceniza NTE INEN 786
Carbohidratos Cálculo por diferencia
3.4. DETERMINACIÓN DE COMPUESTOS ANTIOXIDANTES
3.4.1. PREPARACIÓN DE EXTRACTOS ETANÓLICOS
Una muestra de tejido congelado y triturado de 4 g de papa variedad Uvilla y
2 g de papa variedad Tushpa se colocó en tubos falcon protegidos de la luz.
Las muestras se homogenizaron con 10 mL de etanol al 96% y se llevó a
agitación en una plancha magnética Velp Scientifica protegido de la luz y
manteniendo temperatura baja durante 20 minutos. Las muestras fueron
centrifugadas usando una centrífuga Hermle Z323 a 6000 rpm durante 15
minutos a 4°C. El sobrenadante (extracto etanólico) se filtró y almacenó en
viales de 1 mL a -20°C.
Los extractos etanólicos preparados se utilizaron para la determinación del
31 3.4.2. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE FENOLES TOTALES (FT)
El contenido de FT se midió usando el método colorimétrico con el reactivo
Folin-Ciocalteu (Singleton & Rossi, 1965) con ligeras modificaciones.
Una alícuota de extracto de la variedad Uvilla (40uL fresca y 50 uL cocida)
y de la variedad Tushpa (60 uL fresca y cocida) se transfirió a un tubo de
ensayo que contenía 1160 µL y 1150 µL de agua bidestilada, para la
variedad Uvilla y 1140 µL para la variedad Tushpa, respectivamente; se
añadieron 100 µL de la solución Folin-Ciocalteu y agua destilada (1:1), se
homogenizó y se mantuvo a temperatura ambiente durante 3 minutos.
Inmediatamente se agregó 200 µL de Na2CO3 20% p/v en NaOH 0.1 N. La
mezcla se homogenizó, se cubrió con papel film y se mantuvo así durante
60 minutos a temperatura ambiente, luego se realizó la lectura de la
absorbancia a 760 nm usando un espectrofotómetro Thermo Scientific
Evolution 60S. Cada uno de los análisis se realizó por triplicado.
Para la cuantificación de FT se utilizó una curva de calibración con una
solución patrón de ácido gálico, los volúmenes tomados de la solución
patrón fueron de 20 µL a 45 µL. Los resultados se expresaron como µg
ácido gálico eq / g. de tejido seco.
3.4.3. DETERMINACIÓN DE ANTOCIANINAS TOTALES
Para la cuantificación de antocianinas totales se utilizó la metodología
descrita por Beas et al. (2011) con ligeras modificaciones. Una cantidad de
muestra congelada de papa nativa Tushpa fresca y cocida fue triturada
empleando un minipimer Philips; se pesó 0.25 g de muestra en una
balanza analítica Pioneer Ohaus y se mezcló con 10 mL de metanol-HCl
32 antocianinas fue necesario mantener la mezcla protegida de la luz.
Posteriormente se centrifugó a 6000 rpm durante 15 minutos a 4 °C. El
sobrenadante se filtró y almacenó manteniendo bajas temperaturas, el pellet
se mezcló con 10 mL de solvente y se repitió el proceso descrito hasta que
el pellet quedó completamente blanco. Los sobrenadantes fueron recogidos
en el mismo tubo falcon y finalizadas las extracciones se aforó a un
volumen final de 30 mL con el solvente.
Para la determinación del contenido de antocianinas se realizó previamente
un barrido espectral en el espectrofotómetro Thermo Scientific Evolution 60S
estableciendo que el pico más alto de absorción es de 540 nm, de tal forma
que ésta fue la longitud de onda utilizada para la lectura de la absorbancia
de los extractos.
La cantidad de antocianinas totales por gramo de tejido seco se expresó
como miligramos de cianidina-3-glucósido, empleando la ecuación [6].
C (A) (Vol.
1000) (PM) (
1
Peso muestra) (10 ) [6]
Donde:
C: Concentración de antocianinas totales (mg/kg)
A: Absorbancia
Ɛ: Absortividad molar cianidina-3-glicósido (25955/cmM)
Vol.: Volumen total del extracto de antocianinas
33 3.4.4. CAPACIDAD ANTIOXIDANTE TOTAL
3.4.4.1. Capacidad antioxidante total por el método ABTS∙+
Según la metodología de Re et al. (1999) el radical ABTS∙+ se obtuvo tras la
reacción de ABTS (7 mM) con persulfato potásico (2,45 mM) incubados a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 h. Una vez formado el
radical ABTS∙+ se diluyó con etanol hasta obtener una absorbancia entre
0,7(±1) a 745nm. Para la determinación de la capacidad antioxidante los
extractos etanólicos se diluyeron hasta encontrar una inhibición del 20 al
80% en comparación de la absorbancia del blanco, tras añadir 40 µL y 30 µL
de muestras frescas (variedad Uvilla y Tushpa, respectivamente) y 20 µL de
muestras cocidas; se completó un volumen de 1000uL con ABTS.+. Las
mezclas se homogenizaron y se dejaron reposar a temperatura ambiente, la
absorbancia se midió luego de transcurridos 6 minutos. El antioxidante
sintético de referencia, Trolox, se ensayó a una concentración de 0,5mM en
etanol, en las mismas condiciones (de 10 a 45 µL). Los resultados se
expresaron como µmol Trolox/g tej. Seco. El ensayo se realizó por triplicado.
3.4.4.2. Capacidad antioxidante total por el método DPPH•
Este método se basa en la reducción de la absorbancia medida a 515 nm del radical DPPH•, por antioxidantes (Brand et al., 1995), a partir de una solución de concentración 40mg/L de DPPH• disuelto en etanol. Se tomaron
40µL y 30 µL de extracto de muestra frescas (variedad Uvilla y Tushpa,
respectivamente) y 20 µL y 10 µL de extracto de muestras cocidas (variedad
34 la solución de DPPH•; la mezcla se homogenizó cuidadosamente y se
mantuvo en oscuridad durante 20 minutos (muestras variedad Uvilla) y 15
minutos (muestras variedad Tushpa). El antioxidante sintético de referencia,
Trolox, se ensayó a una concentración de 0,2mM en etanol, en las mismas
condiciones (de 20 a 160 µL).
Los resultados se expresaron como µmol Trolox/g tej. seco. El ensayo se
realizó por triplicado.
3.5. ANÁLISIS ESTADÍSTICO
Para el análisis de resultados se empleó un diseño experimental AxB, en el
cual se plantearon como variables de estudio el estado del material vegetal
(fresco y cocido) y las variedades. Las variables de respuesta fueron los
parámetros fisicoquímicos (color, sólidos solubles totales, pH y acidez
titulable), análisis proximal (humedad, proteína, grasa, fibra, ceniza y
carbohidratos) y bioquímicos (fenoles totales, antocianinas totales y
capacidad antioxidante total). Para los análisis físicos correspondientes a
peso, volumen, diámetro longitudinal y diámetro ecuatorial se utilizó un
diseño experimental completamente al azar. Los resultados se procesaron
mediante un análisis de varianza y las medias fueron comparadas con la
prueba de Tukey con una significancia de 0.05 usando el software