UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
ESTUDIO DE LA CAPACIDAD ANTIOXIDANTE DURANTE EL
ALMACENAMIENTO EN REFRIGERACIÓN DE NARANJILLA
(Solanum quitoense) TRATADA CON RADIACIÓN UV-C.
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERO DE ALIMENTOS
GUSTAVO SEBASTIÁN DÍAZ NAVARRETE
DIRECTORA: BIOQ. MARÍA JOSÉ ANDRADE CUVI
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2012
DECLARACIÓN
Yo GUSTAVO SEBASTIÁN DÍAZ NAVARRETE, 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.
_________________________
Gustavo Sebastián Díaz Navarrete.
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Estudio de la
Capacidad Antioxidante Durante el Almacenamiento en Refrigeración
de Naranjilla (Solanum quitoense) Tratada con Radiación UV-C”, que,
para aspirar al título de Ingeniero de Alimentos fue desarrollado por
Gustavo Díaz Navarrete, 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 Cuvi.
DIRECTORA DEL TRABAJO
El presente trabajo de investigación forma parte del proyecto:
Efecto de la radiación UV-C sobre la capacidad antioxidante y contenido de
fenoles totales en frutos exóticos del Ecuador: naranjilla (Solanum quitoense)
DEDICATORIA
AGRADECIMIENTO
Agradezco a la Universidad Tecnológica Equinoccial por facilitarme el uso de los laboratorios para la realización de esta investigación.
A la Bioq. María José Andrade por la confianza depositada en mí, al igual que su apoyo y su dirección durante el tiempo transcurrido al realizar este trabajo de titulación, ya que me han ayudado en mi formación como investigador.
Al Ing. Jorge Viteri Moya MBA. MSc. Decano de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería por su confianza y su apoyo incondicional durante mi vida universitaria.
A Dios por siempre estar a mi lado y haberme permitido alcanzar uno de mis más grandes sueños.
A mis padres Rosi Navarrete y José Díaz por su apoyo incondicional así como sus sabios consejos en cada uno de los momentos de mi vida los mismos que me han ayudado superar barreras que se me han presentado para culminar mi carrera.
A mis hermanos, cuñada y sobrina; Kleber, José, Magui y Josselyn por su apoyo y palabras de aliento.
A mis amigos y compañeros de laboratorio con los que he compartido durante todo este tiempo, gracias por su apoyo por los gratos momentos que vivimos.
i
ÍNDICE DE CONTENIDO
PÁGINA
RESUMEN………vi
ABSTRACT……….vii
1. INTRODUCCIÓN………... 1
1.1. OBJETIVOS………. 4
2. MARCO TEÓRICO ………... 5
2.1. NARANJILLA …………...………... 5
2.2. MORFOLOGÍA ……….……….. 6
2.3. DESCRIPCIÓN TAXONÓMICA ……….………. 8
2.4. COMPOSICIÓN Y VALOR NUTRICIONAL ………..………. 9
2.5. COSECHA Y TRANSPORTE ……….………. 9
2.5.1. ALMACENAMIENTO POSCOSECHA ……….…….. 11
2.5.1.1. Recepción y Selección ……….. 11
2.6. TECNOLOGÍA POSCOSECHA ………. 11
2.6.1. RADIACIÓN ULTRAVIOLETA ………. 12
2.6.2. MECANISMO DE ACCIÓN DE LA LUZ UV-C ……….. 13
2.6.3. FUENTES ARTIFICIALES DE LUZ UV-C ………. 14
ii
PÁGINA
2.6.5. EFECTO HÓRMICO DE LA UV-C ………15
2.7. ANTIOXIDANTES ………16
2.7.1. CAROTENOIDES ………. 17
2.7.2. ÁCIDO ASCÓRBICO ……… 18
2.7.3. FENOLES TOTALES ……….19
2.7.4. FLAVONOIDES ………. 20
2.7.5. CAPACIDAD ANTIOXIDANTE ……… 21
3. METODOLOGÍA ………. 23
3.1. MATERIAL VEGETAL ……… 23
3.2. TRATAMIENTO CON RADIACIÓN UV-C ….………. 23
3.3. CONTENIDO DE CAROTENOIDES TOTALES ……… 24
3.3.1. EXTRACCIÓN ………. 24
3.3.2. CUANTIFICACIÓN ……….. 24
3.4. CONTENIDO DE ÁCIDO ASCÓRBICO ……… 25
3.4.1. SOLUCIÓN MADRE ……….. 25
3.4.2. ACONDICIONAMIENTO DEL CARTUCHO OASIS ……… 26
3.4.3. EXTRACCIÓN ………. 27
3.4.4. MUESTRA A ……… 27
3.4.5. MUESTRA B ……… 28
iii
PÁGINA
3.6. CONTENIDO DE FENOLES Y FLAVONOIDES ….……….. 29
3.6.1. PREPARACIÓN DEL EXTRACTO ……….. 29
3.6.2. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE FENOLES TOTALES ………. 29
3.6.3. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE FLAVONOIDES ……… 30
3.7. CAPACIDAD ANTIOXIDANTE ………. 30
3.8. ANÁLISIS ESTADÍSTICO ………. 31
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS………….. 32
4.1. CONTENIDO DE CAROTENOIDES TOTALES ……… 32
4.2. CONTENIDO DE ÁCIDO ASCÓRBICO ……….. 33
4.3. CONTENIDO DE FENOLES TOTALES ………..……… 35
4.4. CONTENIDO DE FLAVONOIDES ……….... 36
4.5. CAPACIDAD ANTIOXIDANTE ……….. 38
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ………. 40
5.1. CONCLUSIONES………... 40
5.2. RECOMENDACIONES……… 41
iv
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Descripción Taxonómica de la Naranjilla………...8
Tabla 2. Valor Nutricional de Naranjilla………..9
Tabla 3. Ventajas y Desventajas del uso de Radiación UV .…………...15
v
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Naranjilla………... 5
Figura 2. Hojas de Naranjilla………...7
Figura 3. Frutos de Naranjilla………..7
Figura 4. Cosecha de Naranjilla………10
Figura 5. Letalidad de Longitud de Onda UV………...13
Figura 6. Lámparas de Luz UV ………...14
Figura 7. Estructura β-caroteno ………..17
Figura 8. Estructura Ácido Ascórbico ………....18
Figura 9. Estructura Química de Ácidos Fenólicos .………19
Figura 10. Estructura Química de Flavonoides .………..20
Figura 11. Estructura Radical ABTS ..………22
Figura 12. Contenido de Carotenoides Totales en naranjilla .………...32
Figura 13. Contenido de AsA en naranjilla ..………..34
Figura 14. Contenido de Fenoles totales en naranjilla ……… 35
Figura 15. Contenido de Flavonoides en naranjilla …..………37
vi
RESUMEN
La naranjilla (Solanum quitoense) es una solanácea tradicional del Ecuador.
Su consumo se destina, en especial para el mercado interno en fresco y se
exporta industrializada como pulpa, la exportación de la fruta en estado
natural no es posible por su alta perecibilidad. El objetivo del presente
trabajo fue evaluar la aplicación de la radiación UV-C y el almacenamiento
refrigerado sobre la capacidad antioxidante de naranjilla. Frutos recién
cosechados seleccionados por tamaño y ausencia de defectos, se dividieron
en dos grupos: frutos tratados con dosis de 12.5 kJ/m2 UV-C y no tratados
(controles), se almacenaron en bandejas plásticas a 6°C. A los 0, 7, 14, 21 y
28 días se realizó la determinación de ácido ascórbico por el método de
Folin Ciocalteau (por diferencia del contenido de fenoles totales),
carotenoides totales (extracción con éter de petróleo), flavonoides (método
colorimétrico con AlCl3 y NaNO2), fenoles totales (método de Folin
Ciocalteau) y la capacidad antioxidante se determinó usando el radical
ABTS+. Inmediatamente después de la aplicación del tratamiento se
incrementó el contenido de carotenoides. Durante el almacenamiento, se
produjo una reducción del contenido de ácido ascórbico, fenoles y
flavonoides tanto en frutos control como en tratados, siendo en estos últimos
ligeramente en mayor proporción, únicamente se observó menor pérdida de
carotenoides en los frutos control. La capacidad antioxidante fue mayor en el
día 7 y en el día 28 en los frutos tratados. Al final del almacenamiento los
frutos tratados presentaron mayor contenido de carotenoides y capacidad
antioxidante que los frutos control. La capacidad antioxidante de un producto
depende de la concentración de compuestos bioactivos como carotenoides,
vitamina C y polifenoles, está asociado al control de la producción de
especies reactivas de oxígeno y como demuestran varios estudios podría
vii
ABSTRACT
The naranjilla (Solanum quitoense) is a solanacea traditional of Ecuador. Its
use is intended, in particular in the domestic market for fresh consumption
and is exported industrialized as pulp. The export of the fruit in its natural
state is not possible due to its high perishability. The objective of the present
work was to evaluate the aplication of the UV-C radiation and the
refrigerated storage on the antioxidant capacity of naranjilla. The freshly
harvested fruits were selected by size and absence of defects, and then they
were divided into two groups: fruit treated with doses of 12.5 kJ/m2 UV-C
and not treated (control). The fruits were stored in plastic trays at 6 °C. At 0,
7, 14, 21 and 28 days, the ascorbic acid, (by difference of the total phenolic
content), total carotenoids (removal with petroleum ether), flavonoids
(colorimetric method with AlCl3 and NaNO2), total phenols (Folin Ciocalteau
method) and the antioxidant capacity (radical ABTS+) were determinated.
Immediately after the application of the treatment, the carotenoid content
was increased. During the storage, there was a reduction of the ascorbic
acid content, phenols and flavonoids in both, control and treated fruits, being
in the latter slightly higher: It was, observed less loss of carotenoids in fruits
control. The antioxidant capacity was greater on day 7 and day 28 in the
treated fruits. At the end of storage, the treated fruits present a higher
content of carotenoids and antioxidant capacity that the control fruits. The
antioxidant capacity of a product depends on the concentration of bioactive
compounds such as carotenoids, vitamin C and polyphenols. It is associated
with the control of the production of reactive oxygen species and as
demonstrated by several studies, it could be related to the quality and
1
1. INTRODUCCIÓN
La naranjilla (Solanum quitoense), es una fruta de color naranja brillante, de
sabor y aroma exquisito, es ordinaria de la región interandina,
específicamente de Colombia, Ecuador y Perú. Es una fruta tradicional del
Ecuador, que se cultiva en la zona oriental del país llegando a estar entre los
productos de mayor importancia económica del Oriente ecuatoriano con un
93% de la producción nacional, principalmente en las provincias de Napo,
Pastaza y Morona Santiago. También se la conoce como Lulo de Quito y las
variedades más conocidas son: Baeza, Agria, Dulce, Bola, Baeza roja,
Hibrida, Septentrional, INIAP Palora (SICA 2004; MAG 2001).
Es una fruta redonda – ovalada, internamente dividida en cuatro
compartimentos separados por particiones membranosas, llenos de pulpa de
color verde–amarillento y numerosas semillas pequeñas. La cáscara de la
naranjilla, de color naranja cuando madura, está cubierta por pequeñas y
finas espinas o “pelos”. La jugosa pulpa tiene un sabor ácido entre suave y
fuerte, que ha sido descrito como una mezcla de cítricos o de piña con
frutilla. Es rica en vitamina A, C, B1, B2 y tiene alta concentración de
proteínas y minerales. Se la utiliza en la elaboración de jugos, mermeladas,
cócteles y jaleas (IICA-PROCIANDINO, 1996).
Según información del SICA (2006), la exportación de la fruta en estado
natural no ha tenido éxito por su alta perecibilidad. De todas maneras, si se
suman los valores de exportación de todas las presentaciones, se aprecia
que entre el año 2002 y 2003 se incrementó en alrededor del 75% y de 2005
al 2006 prácticamente se duplicó.
Para Quinchia y Cabrera (2006) y Manejo Postcosecha y Evaluación de
Calidad de Lulo (1998), las frutas producidas se cosechan cuando han
alcanzado la mitad de su color total; es decir a partir del leve cambio del
color verde a amarillo. Este punto de cosecha asegura que las frutas están lo
2 cosecha se debe realizar en las horas más frescas de la mañana y de forma
manual, utilizando tijeras o cuchillo, o ejerciendo una torsión al fruto para su
separación de la planta.
La etapa poscosecha se inicia con una limpieza manual de cada fruta para
retirar las “espinas” (pubescencias) que la cubren. Esta limpieza se realiza
con cepillos o tela que no cause abrasión, en fruta seca o mojada a manera
de secado. Existe también la alternativa de eliminar las espinas mediante un
proceso mecánico que utilice cepillos. Se debe poner especial énfasis en el
cuidado durante esta etapa, pues generalmente es la que causa las mayores
pérdidas por maltrato de la fruta.
La naranjilla completamente madura se suaviza y fermenta rápidamente,
mientras que la fruta en estado de madurez medio se mantendrá en buenas
condiciones bajo temperatura ambiente durante 8 días.
La naranjilla es susceptible al ataque de enfermedades y plagas, que
pueden provocar hasta el 80% de las pérdidas en el cultivo, entre ellas están
el gusano del fruto, barrenador de la raíz y del tallo, lancha, marchitez, y
nemátodos, (Fiallos, 2000; Revelo y Sandoval, 2003).
En Costa Rica, Arango et al., (1999), estudiaron el comportamiento de la
naranjilla utilizando atmósfera modificada, controlador de etileno y
refrigeración. En Colombia, Villamizar et al., (1999), diseñaron empaques
para reducir las pérdidas postcosecha durante la comercialización de
naranjilla. En nuestro país, el Programa de Fruticultura del INIAP-Quito
desarrolló una variedad mejorada de naranjilla de jugo, sobre la cual se
estudió la influencia del almacenamiento refrigerado. Sin embargo, no se
registran investigaciones acerca del uso de la radiación UV-C como
3
La naranjilla es conocida por un alto contenido de fenoles (Acosta y et al.,
2009; Burneo, y et al., 2008), vitamina C y una alta capacidad antioxidante
Arias y et al. (2008); Chacón, Cardona y Ariza (1996), estudiaron las
características físico-químicas de una variedad de naranjilla y de tres
híbridos de la misma e identificaron carotenoides y compuestos fenólicos
como: ácido clorogénico, y derivados, glicósidos de flavonoides,
determinando que es un fruto con un buen potencial nutricional e industrial.
Se ha comprobado que el tratamiento poscosecha de frutas con radiación
UV-C permite incrementar la vida útil del mortiño (De La Cruz, 2011) y de
uvilla (Guijarro, 2012). El presente trabajo de investigación pertenece al
proyecto “Efecto de la radiación UV-C sobre la capacidad antioxidante y
contenido de fenoles totales en frutos exóticos del Ecuador: naranjilla
(Solanum quitoense) y mortiño (Vaccinium floribundum)”, en el que en una
primera etapa se evaluaron diferentes dosis 8, 12.5 y 20 kJ/m2 de radiación
UV-C sobre los parámetros de calidad de estos frutos. Se determinó que la
dosis efectiva fue la de 12.5 kJ/m2 por lo que, en una segunda etapa se
pretende evaluar el efecto de la radiación UV-C sobre la capacidad
antioxidante de naranjilla durante el almacenamiento refrigerado. En el
Ecuador no se registran estudios publicados sobre el uso de la radiación
4
1.1. OBJETIVOS
• OBJETIVO GENERAL
Analizar el efecto de la radiación UV-C sobre la capacidad
antioxidante de naranjilla (Solanum quitoense) durante el
almacenamiento refrigerado.
• OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Evaluar el efecto de radiación UV-C sobre el contenido de los
compuestos antioxidantes no enzimáticos: fenoles totales,
flavonoides.
- Evaluar el efecto de radiación UV-C sobre el contenido de
carotenoides totales (vitamina A) y ácido ascórbico (vitamina C) en
naranjilla (Solanum quitoense) refrigerada.
- Evaluar el efecto de la radiación UV-C sobre la capacidad
5
2. MARCO TEÓRICO
2.1. NARANJILLA
La naranjilla (Solanum quitoense) es una fruta climatérica, perteneciente a la
familia de las solanáceas, de color naranja brillante, es globular, de sabor y
aroma exquisito que crece en los Andes de forma espontanea entre los 1200
y 2100 msnm, encontrándose, especialmente, en sitios frescos y
sombreados, con temperaturas entre 17 y 20 °C. Esta fruta es originaria de
la región interandina, específicamente del sur de Colombia, Ecuador y Perú
(MAG, 2001).
Su cáscara cuando está madura es de color naranja, con una envoltura de
pequeñas finas espinas o “pubescencias”, de forma entre redonda y ovalada,
el interior es dividido en cuatro compartimentos (Figura 1) separados por
membranas que contienen la pulpa de color verde - amarillento y numerosas
semillas pequeñas (SICA 2004).
La naranjilla por su jugo de sabor agradable es muy popular a nivel nacional
e internacional, se caracteriza por un alto contenido de vitaminas A, C y alta
concentración de minerales (IICA-PROCIANDINO, 1996).
Figura 1. Naranjilla
6 El producto que más se consume es la pulpa en la preparación de jugos y
concentrados siendo éstos líquidos o congelados. La pulpa es muy jugosa,
posee un sabor ácido, se puede utilizar en la elaboración de mermeladas
helados, refrescos, conservas, dulces o como extracto aromático; además,
se la utiliza como un ingrediente exótico por su sabor peculiar para salsas de
diferentes postres y confites así como también en platos gourmet (SICA,
2004).
Al “lulum” de los incas se le dio el nombre de naranjilla por su identificación
como “naranja chiquita”. Esta fruta, de exquisito sabor y aroma, es originaria
de la región interandina, específicamente del sur de Colombia, Ecuador y
Perú. También se la conoce como Lulo de Quito y las variedades más
conocidas son: Baeza, Agria, Dulce, Bola, Baeza roja, Híbrida, Septentrional,
INIAP Palora (SICA, 2004).
2.2. MORFOLOGÍA
La planta de la naranjilla (Figura 2) presenta las siguientes características:
La raíz principal penetra hasta 50 centímetros de la tierra, y posee un gran
desarrollo de las raíces secundarias; el tallo es semileñoso, erecto,
cilíndrico, suculento y velloso, con o sin espinas. Crece hasta 3 metros,
erecta y a veces ramificada desde el suelo; las ramas son fibrosas y
resistentes, con diámetros hasta de cinco centímetros. Cuando son jóvenes
son verdes y suculentas, pero se tornan cafés y leñosas cuando la planta va
madurando; las hojas son de forma oblongas ovaladas, alternas, de color
verde oscuro por el haz (por encima) y verde claro por el envés (por
debajo), con nervaduras pronunciadas. Las hojas alcanzan 50 cm de largo y
7
Figura 2. Hojas de Naranjilla
(SICA 2004)
Los frutos son bayas globosas, de cuatro a ochos cm de diámetro, divididos
en su interior en cuatro partes y un peso promedio de 80 a 100 gramos; esta
cubiertas por tricomas (pelusa), la corteza es de color amarillo intenso,
amarillo rojizo o naranja en la madurez; la pulpa es verdosa agridulce y con
numerosas semillas (Figura 3).
Figura 3. Frutos de Naranjilla.
8 Para el cultivo de naranjilla los suelos deben ser ricos en materia orgánica,
con un buen drenaje y profundos, estas características se encuentran en las
llanuras aluviales por lo general. Por tener las hojas y las ramas de gran
tamaño, se vuelven quebradizas es por esto que no resisten a lugares con
grandes corrientes de viento. El clima es un factor de gran importancia, ya
que no tolera cambios bruscos, siendo muy sensible a granizadas, heladas,
necesita de temperaturas entre los 17 y 26º C, siendo su mejor desarrollo a
los 20º C y una pluviosidad de 2500 mm/año, es susceptible a lugares muy
bajos o muy altos; en alturas que sobrepasan los 1400 msnm, se presentan
plantas de menor tamaño y en alturas inferiores a los 1000 msnm, requiere
mayores controles fitosanitarios (IICA-PROCIANDINO, 1996).
2.3. DESCRIPCIÓN TAXONÓMICA
En la tabla 1 se presenta la descripción taxonómica de la naranjilla.
Tabla 1. Descripción Taxonómica de la Naranjilla
Reino Vegetal
Subreino Espermatophyta
Subdivisión Angiospermas
Orden Tubifloras
Familia Solanácea
Género Solanum
Especie Solanum quitoense
9
2.4. COMPOSICIÓN Y VALOR NUTRICIONAL
La naranjilla es rica en minerales y vitaminas A y C, posee la siguiente
composición nutricional promedio de 100 g de pulpa y de la pulpa con
semillas de la naranjilla (Tabla 2):
Tabla 2. Valor Nutricional de Naranjilla
Componente Unidad Pulpa pura Pulpa + semilla
Valor energético Cal 28,0 45,0
Humedad % 91,6 87,5
Proteína g 0,7 1,2
Grasa g 0,1 0,2
Carbohidratos g 6,8 10,9
Fibra g 0,4 4,0
Ceniza g 0,6 0,7
Vitamina A mg 0,06 0,18
Tiamina mg 0,6 0,7
Riboflavina mg 0,4 0,4
Niacina mg 1,5 1,5
Acido ascórbico mg 65,0 48,0
Calcio mg 8,0 11,0
Fósforo mg 14,0 41,0
Hierro mg 0,4 0,6
(MAG, 2001)
2.5. COSECHA Y TRANSPORTE
El inicio de la cosecha es entre los 6 a 8 meses luego del trasplante,
alcanzando su mayor producción al año de edad, a partir de este momento
recolección del fruto es de 8 o 21 días, los frutos se cosechan en estado
10 con guantes para facilitar la limpieza de las pubescencias, frotando los frutos
con ambas manos (IICA, 1996; Quinchia y Cabrera, 2006).
García y García (2001) mencionan que la recolección (Figura 4) se debe
hacer en las primeras horas de la mañana; no se debe cosechar en épocas
de lluvia, ya que la alta humedad provoca muchos daños en la fruta, como
rajaduras, ablandamientos, deterioro por hongos o fermentaciones. No se
cosecha en días soleados, ya que provoca que se eleve la temperatura de
los frutos y por ende pérdidas por deshidratación.
Figura 4. Cosecha de Naranjilla.
(García y García, 2001)
El transporte de naranjilla es el factor más costoso en la producción de la
naranjilla. Dentro de los factores a tomar en cuenta para elegir el transporte
son perecibilidad, valor del producto y la distancia a recorrer del mismo,
todos ellos regulados por el tiempo. El principio fundamental es que la carga
y descarga debe ser muy cuidadosa, se debe proteger las frutas a la
exposición a la lluvia, sol, polvo y también para evitar daño físico, debe
haber unas buenas condiciones higiénicas del vehículo y reducir
movimientos bruscos; para impedir sobrecalentamiento y pérdida de agua la
temperatura debe ser lo más fresca y así como también buena circulación de
11
2.5.1. ALMACENAMIENTO POSCOSECHA
Se considera como poscosecha al tiempo comprendido entre la recolección
de la fruta hasta su consumo. El deterioro de frutas y hortalizas depende de
su manipulación, transporte y almacenamiento, es por esta razón que se
debe tener mucho cuidado luego de la cosecha (IICA, 2007; García y García,
2001; FAO, 1995; Quinchia y Cabrera, 2006).
2.5.1.1. RECEPCIÓN Y SELECCIÓN
Según Proaño (2008), la fruta debe llegar pesada y si la fruta no se va a
procesar inmediatamente, se debe almacenar en un lugar seco y fresco, es
preferible en refrigeración, con una humedad relativa del 80 al 90 % y una
temperatura de 4 a 8º C.
En cuanto a la selección se realiza en el momento de la cosecha en la
mayoría de los casos, dejando así solo frutos sanos, ya sea para el consumo
en fresco o para el procesamiento. La selección se realiza manualmente, la
cual consiste en retirar los frutos con daños severos, como los
descompuestos, enfermos, golpeados, blandos o con residuos de pesticidas.
2.6. TECNOLOGÍA POSCOSECHA
Existen diferentes tecnologías poscosecha utilizados para frutas y hortalizas;
estas tecnologías influyen en diferentes funciones metabólicas como por
ejemplo retención de agua, disminución de la tasa de respiración,
senescencia, entre otras (Gorny, 2001).
Dentro de estas tecnologías poscosecha se encuentran: iluminación
(influencia sobre la fotosíntesis), temperatura, inhibición germicida, radiación
12 La radiación UV-C es la tecnología porcosecha que se perfila como una de
las de mayor aplicación en el futuro (Barka, 2001).
2.6.1. RADIACIÓN ULTRAVIOLETA (UV-C)
Según Lamikanra et al. (2005) y Suárez, (2001) la radiación ultravioleta
(UV-C) es la emisión y propagación de energía a través de un medio material o
del espacio. Posee propiedades germicidas por lo que es ampliamente
utilizada como alternativa en la reducción de microorganismos dañinos en
productos alimenticios, así como también para la esterilización química.
Al utilizar la luz ultravioleta a bajas dosis, no se forman subproductos y es
muy efectiva al inactivar gran variedad de microorganismos, ya que la luz
ultravioleta posee propiedades germicidas en un rango de 100 a 280nm de
longitud de onda (Sharma y Demirci 2003).
La luz ultravioleta en su espectro se puede dividir según el efecto que
presenta sobre los seres vivos de la siguiente manera (Bintsis, 2000).
• Luz ultravioleta de onda corta (UV-C), presenta una longitud de onda
de 200 a 280nm; denominado también germicida, de gran efectividad
inactivando bacterias y virus, principalmente a los 254nm.
• Luz ultravioleta de onda media (UV-B), presenta una longitud de onda
de 280 a 320nm; se la relaciona con quemaduras en la piel por
exposición prolongada.
• Luz ultravioleta de onda larga (UV-A), presenta una longitud de onda
de 320 a 400nm, tiene un efecto germicida menor en los
13
2.6.2. MECANISMO DE ACCIÓN DE LA LUZ UV-C
Se ha atribuido el mecanismo de inactivación de la radiación UV-C a la
transformación que se da a nivel de las pirimidinas en el ADN de ciertos
microorganismos como bacterias, para formar dímeros, destruyendo así la
capacidad de multiplicarse y causar enfermedades (Sharma y Demirci,
2003).
La luz UV de onda corta (UV-C) tiene un impacto letal para gran número de
microorganismos, incluyendo a virus, hongos, bacterias, algas y virus. En la
figura 5 se muestra la relación entre el efecto de la longitud de onda y el
efecto germicida, se puede observar un efecto máximo a 254nm y disminuye
hasta cero prácticamente a 320nm (Bintsis, 2000).
Figura 5. Letalidad de longitudes de onda UV
14
2.6.3. FUENTES ARTIFICIALES DE LUZ UV-C
En el mercado existe un gran número de fuentes generadoras de energía
UV, se incluyen desde fuentes de xenón hasta lámparas de mercurio (Figura
6). En cuanto a su capacidad germicida, las más usadas se destacan las de
descarga de vapor de mercurio que transforma la energía eléctrica en
longitudes de onda UV, generalmente con una eficiencia de 50%
(Guerrero-Beltrán y Barbosa-Cánovas, 2004).
Figura 6. Lámparas de Luz UV.
(Guerrero-Beltrán, 2004)
Según las longitudes de onda las lámparas de luz UV se clasifican de la
siguiente manera (Bintsis, 2000):
• Lámparas de onda larga.- La luz emitida por las lámparas de vapor
de mercurio se puede filtrar para remover el espectro visible y dar una
emisión principalmente de luz UV-A.
• Lámparas de onda media.- Estas lámparas producen una radiación
máxima en la región de luz UV-B ya que las lámparas de vapor de
mercurio son diseñadas en algunas ocasiones con presiones,
15
• Lámparas de onda corta.- Son eléctricamente idénticas a las
lámparas fluorescentes, pero carecen de una capa de fósforo y el uso
del cristal permite la transmisión de la luz UV-C. Estas lámparas de
mercurio son diseñadas para producir energía en la región germicida
(254nm).
2.6.4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE RADIACIÓN UV.
En la tabla 3 se enlistan las ventajas y desventajas de los tratamientos con
luz UV (EPA, 1999).
Tabla 3. Ventajas y Desventajas del uso de Radiación UV
VENTAJAS DESVENTANJAS
Fácil uso para operadores. No es tan económica como la desinfección con cloro.
Equipo de desinfección necesita de un espacio menor que otros.
Una baja dosificación puede no eliminar efectivamente algunos microorganismos. Eficaz para la desinfección de la mayoría de
microorganismos.
Los organismos pueden reparar o invertir los efectos destructivos de la radiación mediante un “mecanismo de reparación”. No existe ningún efecto residual.
Elimina la necesidad de generar, manejar, transportar o almacenar productos químicos tóxicos, corrosivos o peligrosos.
(Epa, 1999)
2.6. EFECTO HÓRMICO DE LA UV-C
Hórmesis, del griego hormaein -estimular-, viene de la palabra hormona, es
la relación dosis-respuesta caracterizada por un efecto de estimulación a
bajas dosis y de inhibición a altas dosis de un agente causante de estrés
16 Varios autores (Allende; Artés, 2003; Calabrese, 2009) definen la hormesis
como un fenómeno natural que aparece literalmente en todo el espectro
biológico.
Existe un efecto positivo del tratamiento UV-C en aumentar las propiedades
nutraceúticas de los alimentos y la síntesis de compuestos que actúan con
los mecanismos de defensa natural de los vegetales expuestos a diferentes
tipos de estrés controlados (Cisneros-Zevallos, 2003).
Al exponer los tejidos a bajas dosis de radiación UV-C se puede ver un
efecto tal que puede retrasar la maduración, al igual que puede inducir la
producción antioxidantes (flavonoides, vitamina C, polifenoles, entre otras);
así como compuestos fúngicos de forma que se puede alargar la vida útil de
frutas y vegetales (Cisneros-Zevallos, 2003).
2.7. ANTIOXIDANTES
Los antioxidantes son sustancias que inhiben o retardan la oxidación de
sustratos susceptibles al ataque de las especies reactivas de oxígeno
(EROs) (Murillo, 2002).
Al no ser eficiente la defensa antioxidante, se incrementa la formación de
radicales libres en el organismo; este estado se conoce como estrés
oxidativo. En las frutas y legumbres se encuentran muchas sustancias que
son capaces de atrapar los radicales libres, mejorando considerablemente la
defensa antioxidante de los sistemas. Dentro de estas sustancias
antioxidantes están: ácido ascórbico (vitamina C), carotenoides (vitamina A),
17
2.7.1. CAROTENOIDES
Los carotenoides son pigmentos naturales responsables de los colores rojos,
amarillos o anaranjados de las frutas y verduras. Presentes en todos los
tejidos fotosintéticos y no fotosintéticos (Johnson, 2001).
Químicamente son terpenoides, básicamente formados por 8 unidades de
isopreno. En los carotenos de origen natural solo se encuentran 3
elementos: el carbono, hidrógeno y oxígeno.
La intensa coloración de los alimentos que poseen este tipo de pigmento se
debe a los dobles enlaces conjugados presentes en los carotenoides (Figura
7).
Figura 7. Estructura del β-caroteno.
(Johnson, 2001)
La naranjilla presenta un contenido de carotenoides en la fruta completa de
33.3 ± 0.6 y en la pulpa de 7.2 ± 0.3 µg/g. El carotenoide predominante en
los compuestos identificados en las frutas completas ha sido el β-caroteno
18
2.7.2. ÁCIDO ASCÓRBICO
El ácido ascórbico (AsA) o Vitamina C es un micronutriente antioxidante que
corresponde al grupo de las vitaminas hidrosolubles (Figura 8).
Figura 8. Estructura del Ácido Ascórbico.
(Johnson, 2001)
Esta vitamina se encuentra solamente en concentraciones muy bajas en los
vegetales mientras que en muchas de las frutas se encuentra en elevadas
concentraciones (50 mg/100g en cítricos).
Es particularmente sensible a las reacciones de oxidación destruyéndose
durante el procesamiento de alimentos fácilmente en presencia de oxígeno.
Por su naturaleza antioxidante se encarga de neutralizar los radicales libres,
evitando de esta manera el daño que estos generan en el organismo. Esta
capacidad antioxidante hace que elimine sustancias tóxicas del organismo
(Johnson, 2001; Pressman y Buff, 2000).
Según reportes de Acosta y Pérez, (2009), el contenido de ácido ascórbico
19
2.7.3. FENOLES TOTALES
Los fenoles son sustancias químicas presentes en plantas, se caracterizan
por la presencia de más de un grupo fenol por molécula (Murillo 2002; Virgili
y Scaccini, 2001; Vinsalud, 2000).
Las frutas son las que más productos fenólicos poseen, siendo estos
compuestos los principales responsables de la actividad antioxidante.
A continuación se dan dos ejemplos de distintas familias de fenoles que se
caracterizan principalmente por el número de átomos de carbono de su
esqueleto básico molecular (Figura 9):
Figura 9. Estructura química de ácidos fenólicos.
(Scalbert y Williamson, 2000).
En investigaciones realizadas en naranjilla (Acosta y Pérez, 2009), se ha
determinado un contenido de 48 mg equivalente de ácido gálico/100 g de
20
2.7.4. FLAVONOIDES
Estos compuestos constituyen el grupo de compuestos fenólicos más
diversos en las frutas, vegetales, así como en té, vino, cerveza, entre otros.
Dentro de sus principales funciones en los vegetales está el papel
antifúngico y bactericida, además de propiedades organolépticas como son
dar el color natural a los alimentos (Johnson, 2001).
Son compuestos extremadamente numerosos y varían en cada fruta o
vegetal. Tres son los principales flavonoides difundidos en frutas:
antocianinas, flavonales y taninos.
Los flavonoides por su gran poder antioxidante se los ha propuesto como
protectores de enfermedades cardiovasculares (Hollman y Arts, 2000).
Su estructura básica “flaván” (Figura 10) es de “dos grupos fenilo (A y B)
unidos por un puente de tres carbonos que forma un anillo heterocíclico
oxigenado (anillo C) (Johnson, 2001 y Hollman y Arts, 2000).
Figura 10. Estructura química de los flavonoides.
21
Se ha reportado que en pulpa de naranjilla se puede encontrar 54 μg/g de
flavonoides totales expresados como μg/g de ácido dicaffeoylquinin, siendo
este un flavonoide predominante en el fruto (Mertz et al., 2009).
2.7.5. CAPACIDAD ANTIOXIDANTE
Existen métodos para evaluar la capacidad antioxidante y se basan en la
generación de radicales libres (Ing-Chien, Hui-Chi, Hui-Wen y Gan-Li,
2004). Dichos métodos monitorean el tiempo de inhibición de la formación
de un radical libre, por la acción de un antioxidante. El sistema 2,2′-azino-bis
(3-etilbenzotiazolin-6-ácido sulfónico (ABTS)/peroxidasa de rábano
(HRP)/H2O2 se utiliza para evaluar la actividad antioxidante total de
alimentos, debido a su excelente reproducibilidad (Johannes, Majcherczyk,
2000; Solis-Oba, Ugalde-Saldivar, Gónzalez y Viniegra-González, 2005).
El ABTS o 2,2 '-azino-bis (3-etilbenzotiazolina-6-sulfónico), es un compuesto
químico utilizado en bioquímica para observar la cinética de la reacción de
varias enzimas y es usado frecuentemente en la industria alimenticia para
medir la capacidad antioxidante de los alimentos (Pellegrini, Proteggente,
Pannala, Yang y Rice-Evans. 1999)
El ABTS tiene que ser generado tras una reacción que puede ser química,
enzimática (peroxidasa, mioglobulina) o también eletroquímica. Con el ABTS
se puede medir la actividad de compuestos de naturaleza hidrofílica y
lipofílica (Walker; Richard, Everette, Jace, 2009).
Este radical presenta en su espectro máximos de absorbancia a 414, 654,
22
Figura 11. Estructura radical ABTS.
(Walker, Richard, Everette, Jace. 2009)
El ABTS se convierte en catión radical, mediante la adición de
ABTS (Figura 11) es reactivo a la mayoría de los antioxidantes como
y
nuevo a su forma neutra sin ningún color. La equivalencia de este ensayo se
23
3. METODOLOGÍA
3.1. MATERIAL VEGETAL
Los ensayos se realizaron empleando naranjilla (Solanum quitoense)
orgánica, cultivada en Puerto Quito (Provincia de Pichincha). La fruta fue
cosechada e inmediatamente trasladada al Laboratorio de Biotecnología de
la Facultad de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad Tecnológica
Equinoccial, en donde se seleccionó por diferentes atributos como la
apariencia, grado de madurez y ausencia de defectos. Se eliminó toda la
pelusa de la superficie de las frutas.
3.2. TRATAMIENTO CON RADIACIÓN UV-C
Una vez seleccionadas las frutas se dividieron en 2 grupos: control (no
irradiadas) y tratadas (irradiadas). Estas últimas se colocaron bajo cuatro
lámparas UV-C (lámpara UV Germicidal G30T8), a una distancia de 30cm y
fueron irradiados con una dosis de 12.5 kJ/m2 medida con un radiómetro
marca UVP (UVX Radiometer UVP).Cada fruto fue rotado manualmente una
vez para asegurar una exposición uniforme a la luz UV-C en toda su
superficie. Una vez finalizado el tratamiento, los frutos tratados se colocaron
en bandejas de poliuretano y posteriormente se almacenaron a 6 °C. De
igual manera los frutos control fueron empacados y almacenados a 6 ºC.
Tanto para frutos control y tratados, se dispusieron de 75 bandejas con 5
naranjillas y se almacenaron por 0, 7, 14, 21 y 28 días. En cada día de
muestreo las bandejas fueron retiradas de la refrigeradora, se separó la
24
3.3. CONTENIDO DE CAROTENOIDES TOTALES
3.3.1. EXTRACCIÓN
Las naranjillas se trituraron con una picadora de alimentos (Proctor Sílex
72500R), se tomaron 5 g y se transfirieron a tubos Falcon con la ayuda de
espátulas y se homogenizarón con 5 mL de éter de petróleo y 5 mL de
acetona. La suspensión obtenida se centrifugó a 3000 rpm durante 10
minutos a 10 ºC en una centrífuga refrigerada Hermle Z323, se separó la
fase orgánica y se transfirió a otro tubo Falcon. El pellet se mezcló con 5 mL
de éter de petróleo y 5 mL de acetona, se realizó agitación con vortex y se
centrifugó nuevamente a 3000 rpm a 10 ºC por 10 minutos. Se separó la
fase acuosa y se mezcló con la primera extracción. Se añadió 10 mL de
agua y se llevó a agitación con la ayuda de un vortex y se transfirió la fase
acuosa a la mezcla anterior y se añadió nuevamente 10 mL de agua y se
realizó agitación corta con vortex. La fase acuosa se transfirió al tubo Falcon
con la primera mezcla y se completó un volumen final de 15 mL con éter de
petróleo.
Se realizaron dos moliendas y un duplicado de cada extracto para las
muestras control y tratadas en cada día de muestreo.
3.3.2. CUANTIFICACIÓN
La separación obtenida se analizó en una celda de vidrio para la medición de
la absorbancia a 450 nm. Usando acetona como blanco. Las mediciones se
realizaron en un espectrofotómetro Evolution 60S. El contenido de
carotenos totales se determinó utilizando la ecuación 1:
𝑢𝑢𝑢𝑢𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑡𝑡𝑐𝑐𝑐𝑐/𝑢𝑢𝑚𝑚𝑢𝑢𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 =A450×𝑣𝑣𝑐𝑐𝑡𝑡𝑢𝑢 𝑚𝑚𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑓𝑓𝑓𝑓𝑐𝑐𝑐𝑐𝑡𝑡 (𝑚𝑚𝑡𝑡)×104
25 Donde:
A450= Absorbancia a 450nm.
104= Constante de conservación de unidades (µg/g)
2592= Coeficiente de extinción molar del β-caroteno en éter de petróleo.
3.4. CONTENIDO DE ÁCIDO ASCÓRBICO (AsA)
El contenido de AsA fue determinado según el procedimiento descrito por
Stephane et al., (2005) con ligeras modificaciones.
La determinación está basada en el uso del reactivo de Folin-Ciocalteu
utilizado en cuantificación de polifenoles, este interactúa con otras
sustancias diferentes llevando a una estimación del contenido de polifenoles
(Stephane et al., 2005), por lo que por diferencia, es decir eliminando la
interferencia que produce la vitamina C en la reacción, puede determinarse
su contenido.
El método consiste una secuencia de extracciones y filtraciones, preparación
de una solución madre de AsA, acondicionamiento de cartuchos OASIS,
extracción y cuantificación.
3.4.1. SOLUCIÓN MADRE
Se pesó 100 mg de AsA y se disolvió en 100 mL de agua bidestilada.
Protegido siempre de la luz. Se prepararon las diluciones patrón a partir de
la solución madre de ácido ascórbico en balones aforados de 10 mL, usando
26
Tabla 4. Diluciones de solución madre (AsA)
Alícuotas solución madre
Ácido Ascórbico (mL)
Concentración
(mg/L)
0,200 10
0,400 20
0,800 40
1,200 60
1,600 80
De cada dilución se tomó 500 µL, se añadió 2,5 mL de reactivo Folin, se
agitaron y se dejó en reposo por 2 min. Se basificó con 2 mL de solución de
carbonato de sodio, se agitó, luego se llevó a un baño térmico a 50 ⁰C por
15 min. Se enfrió rápidamente en un baño de hielo y se leyó la absorbancia
a 760 nm. Para el blanco se utilizó 500 µL de agua y se procedió como se
redactó anteriormente.
3.4.2.ACONDICIONAMIENTO DE CARTUCHOS OASIS
Se realizaron lavados por gravedad para el uso de los cartuchos. Para iniciar
el análisis:
• 3mL de metanol puro
• 3mL de agua destilada
• 3 mL de agua destilada
Para el reacondicionamiento de cartucho, después de usarlo se realizaron los
siguientes lavados por gravedad:
• 3mL de metanol puro
• 3mL de metanol puro
27
• 3mL de metanol puro
• 2mL de agua destilada
• 2mL de agua destilada
3.4.3. EXTRACCIÓN
Se tomaron 3,5 g de tejido congelado, se trituraron con un mini procesador
de alimentos Magic Bullet, y se anadió a 10 mL de solución extractora 70/30
acetona/agua. La mezcla de agitó durante 20 min, y por último se dejó en un
baño ultrasónico durante 10 min. Se trasvasó cuantitativamente a un
embudo con papel filtro Whatman 41, se realizó lavados con la solución
extractora hasta un volumen de 20 mL. El filtrado se colocó en botellas
ámbar y se conservó en congelación hasta su análisis.
Para cada tratamiento y tiempo de almacenamiento se realizaron dos
moliendas, efectuando dos extractos para cada una de las mismas.
Los extractos cétonicos obtenidos se trataron de dos formas diferentes,
según se detalla a continuación.
3.4.4. MUESTRA A
Se tomó 2 mL del extracto cetónico con 2 mL de agua bidestilada y se agitó.
De esta disolución se tomó 2 mL de y se colocó en el cartucho
acondicionado, se recogió en una probeta, se lavó el cartucho con 2mL de
agua bidestilada y se anotó el volumen total recogido. El filtrado que se
obtuvo se trasvasó a tubos de ensayo con tapa.
Se tomó 500 µL (por triplicado), se agregó 2,5 mL de Folin se agitaron con
vortex y se dejó en reposo por 2min. Se basificó con 2 mL de solución de
28
min. Se enfrió rápidamente en un baño de hielo y se leyó la absorbancia a
760 nm.
3.4.5. MUESTRA B
Se calentó a 85 ⁰C durante 2 h el sobrante de la filtración, se enfrió en un
baño de agua helada. Se precedió a tomar 500 µL (el ensayo se realizó por
triplicado). Se agregó 2,5 mL de Folin, se agitó y se dejó en reposo por 2
min. Se basificó con 2 mL de solución de carbonato de sodio, se agitó, luego
se colocó en baño térmico a 50 ⁰C por 15 min. Se enfrió rápidamente en un
baño de hielo y se leyó la absorbancia a 760nm.
3.5. CUANTIFICACIÓN
La curva de calibración se obtuvo graficando la concentración vs la
absorbancia de los estándares. Con la regresión lineal se interpolaron los
valores de la absorbancia de las muestras (A y B) y se obtuvo las
concentraciones, según la ecuación 2:
𝑌𝑌=𝑚𝑚𝑚𝑚+𝑏𝑏 [2]
Donde:
Y = absorbancia de A y B
x = concentración de acido ascórbico (mg/L) b = intercepto en el eje y
Posteriormente se aplicaron las ecuaciones 3 y 4:
𝐶𝐶𝑐𝑐𝐴𝐴 = 𝑦𝑦−𝑏𝑏𝑚𝑚 ×𝑓𝑓𝑓𝑓× 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑚𝑚𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 (𝐿𝐿)
𝑚𝑚𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑓𝑓𝑐𝑐𝑡𝑡𝑐𝑐𝑚𝑚𝑢𝑢𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐(𝑢𝑢) [3]
𝐶𝐶𝑐𝑐𝐵𝐵 = 𝑦𝑦−𝑏𝑏
𝑚𝑚 ×𝑓𝑓𝑓𝑓×
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑚𝑚𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 (𝐿𝐿)
𝑚𝑚𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑓𝑓𝑐𝑐𝑡𝑡𝑐𝑐𝑚𝑚𝑢𝑢𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐(𝑢𝑢) [4]
Donde:
29
Una vez calculados los valores de CnA y CnB, se utilizó la ecuación 5 para
calcular la concentración de vitamina C en el extracto.
𝐶𝐶𝑐𝑐𝑉𝑉𝑓𝑓𝑐𝑐.𝐶𝐶 =𝐶𝐶𝑐𝑐𝐴𝐴 − 𝐶𝐶𝑐𝑐𝐵𝐵 [5]
Donde:
CnVit. C= concentración de Vitamina C como equivalente de ácido ascórbico
(mg/g de muestra).
3.6. CONTENIDO DE FENOLES Y FLAVONOIDES
3.6.1. PREPARACIÓN DEL EXTRACTO
Se trituraron las naranjillas con una picadora de alimentos (Proctor Sílex
72500R), se tomaron 4 g de tejido congelado y homogenizaron en 10mL de
etanol. La suspensión obtenida se sometió a agitación durante 15 minutos
en un agitador magnético, se centrifugó a 6000 rpm durante 60 minutos, se
separó el sobrenadante por filtración y se almacenó a -20°C hasta su
análisis. La preparación del extracto se llevó a cabo a 4°C.
Los extractos etanólicos se emplearon para la determinación de fenoles
totales, flavonoides y capacidad antioxidante. Para cada tratamiento y
tiempo de almacenamiento ensayado se realizaron tres moliendas y un
duplicado de extractos de cada una de ellas.
3.6.2. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE FENOLES TOTALES
El contenido de fenoles totales fue medido usando el método colorimétrico
con el reactivo de Folin-Ciocalteau (Singleton y Rossi, 1965). Una muestra
de 80 µL de extracto fue transferido a un tubo que contenía 2320 µL de agua
Folin-30 Ciocalteau (1N), se homogenizó, tapó y mantuvo a temperatura ambiente
durante 3 min. Entonces se adicionaron 400 µL de Na2CO3 20% p/v en
NaOH 0,1 N completando un volumen final de 3 mL con agua bidestilada. La
absorbancia de la solución a 760 nm fue medida al completar 60 min de
reacción en un espectrofotómetro Evolution 60S. La concentración de
fenoles totales fue calculada empleando una curva de calibración con
catequina de 8 a 22 µg en el volumen final de reacción. Los resultados se
expresaron como mg catequina por gramo de tejido. Las medidas se
realizaron por triplicado.
3.6.3. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE FLAVONOIDES
El contenido total de flavonoides fue determinado mediante un ensayo
espectrofotométrico según Shin et al., (2007) con ligeras modificaciones.
Una alícuota de 350 µL de extracto fue transferida a un tubo que contenía
400 µL de agua bidestilada, se añadieron 38 µL de NaNO2 al 5% p/v,
manteniéndose en reposo a temperatura ambiente durante 5 min, luego se
agregaron 38 µL de AlCl3 al 10% p/v, manteniéndose en reposo durante 6
min, entonces se añadieron 250 µL de NaOH 1 M y se completó un volumen
de 1250 µL con agua bidestilada. La absorbancia de la solución a 510 nm
fue medida inmediatamente en un espectrofotómetro Evolution 60S. La
concentración de flavonoides fue calculada usando una curva de calibración
con catequina de 8 a 25 µg en el volumen final de reacción. Los resultados
se expresaron como μg catequina por gramo de tejido. Las medidas se
31
3.7. CAPACIDAD ANTIOXIDANTE
La capacidad antioxidante se determinó por espectrofotometría, basándose
en la decoloración del radical ABTS*+ según la metodología desarrollada por
Re (1999) y descrita por Kuskoski (2005) con ligeras modificaciones.
El radical ABTS*+ se obtuvo tras la reacción de ABTS (7mM) con persulfato
potásico (2,45 mM) incubados a temperatura ambiente, sin agitación y en
oscuridad durante 16 h. Una vez formado el radical ABTS*+ se diluyó con
etanol hasta obtener un valor de absorbancia de 0,700 ± 0,050 a 734 nm. A
1000 µL de la dilución del radical ABTS*+ se añadieron 10 µL de extracto y
se dejó reposar 6 minutos, se midió la absorbancia a 734 nm. Para la lectura
de referencia se sustituyó el extracto por 10 µL del solvente de extracción.
La capacidad antioxidante se expresó como equivalentes de Trolox, con una
curva de calibración. Las medidas se realizaron por triplicado.
3.8. ANÁLISIS ESTADÍSTICO
El presente trabajo de investigación se desarrolló como un diseño
experimental por bloques al azar, en donde se plantearon como variables
independientes: dosis de radiación UV-C (12.5 kJ/m2) y el tiempo de
almacenamiento. Las variables dependientes fueron: contenido de AsA,
carotenos totales, compuestos fenólicos (fenoles totales, flavonoides) y
capacidad antioxidante. Los resultados se procesaron mediante un análisis
de varianza y las medidas comparadas fue hecho por LSD con una
32
4.
ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1. EFECTO DEL TRATAMIENTO UV-C SOBRE EL CONTENIDO DE
CAROTENOIDES TOTALES
El análisis de resultados se realizó en 2 etapas, una inmediatamente
después del tratamiento con radiación UV-C y una a tiempos largos de
almacenamiento.
Figura 12. Contenido de Carotenoides Totales en naranjilla control y
tratadas (12.5 kJ/m2) almacenadas a 4º C.
Los resultados se expresan como μg de carotenoides / g de tejido.
Letras minúsculas distintas indican que el valor es significativamente diferentes entre tratamientos para un mismo día de almacenamiento.
Letras mayúsculas distintas indican que el valor es significativamente diferente entre los días de almacenamiento para un mismo tratamiento con una
p <0.05. LSD0,05= 0,1091.
Como se muestra en la figura 12, una vez aplicada la dosis de 12.5 kJ/m2 de
radiación UV-C los frutos presentaron menor contenido de carotenoides que
los frutos control, resultados similares fueron reportados por
González-Aa Ba
Ca
Da
Ea
Ab Bb Cb
Db Eb 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
0 7 14 21 28
ca rot en oi de s ( μ/g )
Tiempo de almacenamiento (días)
33
Aguilar, et al., (2008) en mango fresco; probablemente este comportamiento
se deba a un tipo de estrés inducido por la luz UV-C
Durante el almacenamiento en refrigeración en las muestras control (Figura
12) se observó la disminución del contenido de carotenoides totales llegando
en el día 28 a valores de 28,15% menos que en el día 0; las naranjillas
tratadas con 12.5 kJ/m2 presentaron un comportamiento similar, con menor
pérdida. Presentando valores mayores que las muestras control, a partir del
día 14 hasta el día 28 en el que tuvieron 14,48% menos que al inicio del
almacenamiento. Por acción del β -caroteno en el sistema antioxidante, la
disminución encontrada podría deberse a que el estrés oxidativo del tejido se
incrementa por el tratamiento con radiación UV-C.
De igual manera los resultados hallados en el presente estudio, no se
encontraron diferencias en el contenido de carotenoides en pimiento
irradiados y no irradiados (Vicente et al., 2005).
4.2. EFECTO DEL TRATAMIENTO UV-C SOBRE EL CONTENIDO DE
ÁCIDO ASCÓRBICO
No se observó ningún cambio en el contenido de AsA de los frutos tratados
respecto a los controles inmediatamente después de la aplicación de la
radiación UV-C (12.5 kJ/m2).
Durante todo el periodo de almacenamiento se observó una ligera
disminución gradual del contenido de AsA en frutos controles mientras que
en frutas tratadas se mantuvo constante hasta el día 7, disminuyó en el día
14, posteriormente se presento un incremento en el día 21 y una disminución
pronunciada en el día 28 (Figura 13).
Los frutos control presentaron valores ligeramente mayores de AsA (μg/g)
que los frutos tratados a lo largo del almacenamiento, no obstante solamente
34
Figura 13. Contenido de AsA en naranjilla control y tratadas (12.5
kJ/m2) almacenadas a 4ºC.
Los resultados se expresan como μg de AsA / g de tejido.
Letras minúsculas distintas indican que el valor es significativamente diferentes entre tratamientos para un mismo día de almacenamiento.
Letras mayúsculas distintas indican que el valor es significativamente diferente entre los días de almacenamiento para un mismo tratamiento con una
p <0.05. LSD0,05= 2,128.
La pérdida de vitamina C durante almacenamientos prolongados es normal
en frutas y hortalizas, debido a reacciones de oxido-reducción y a procesos
metabólicos normales de la célula lo que conlleva a una disminución del
valor nutricional del producto. Bajo esta premisa, se puede decir que en el
presente estudio no habría influencia de la radiación UV-C sobre el
contenido de AsA en la naranjilla, esto podría deberse a factores como la
concentración de AsA en el momento de la cosecha, regeneración de AsA
(proceso de biosíntesis) durante el almacenamiento, resistencia del fruto al
estrés producido por la radiación UV-C y bajas temperaturas de
almacenamiento.
El proceso de biosíntesis de AsA forma parte del ciclo de Halliwel-Asada
(Jiménez et al; 2002) en el que intervienen enzimas como la ascorbato
peroxidasa, deshidroascorbato peroxidasa que catalizan la transformación
Aa Ba Ca Da
Ea Aa Aa Ba Ab Cb 100 150 200 250 300 350 400 450 500
0 7 14 21 28
As
A (
μg
/
g)
Tiempo de almacenamiento (días)
35 de AsA en DHA (ácido deshidroascórbico) y también intervienen en la
captura de EROs (Arrigoni y De Tullio; 2002). Probablemente en la naranjilla,
las EROs formadas por la aplicación de radiación UV-C sean neutralizadas
por otros antioxidantes primarios como las enzimas catalasa o peroxidasa y
antioxidantes secundarios (Barth y Zhuang; 1996) como fenoles y
carotenoides sin requerir la intervención (o consumo) de AsA favoreciendo a
mantener altas concentraciones durante el almacenamiento.
4.3. EFECTO DEL TRATAMIENTO UV-C SOBRE EL CONTENIDO DE
FENOLES TOTALES
Figura 14. Contenido de Fenoles totales en naranjilla control y
tratadas con (12.5 kJ/m2) almacenadas a 4ºC.
Los resultados se expresan como μg de catequina/g de tejido.
Letras minúsculas distintas indican que el valor es significativamente diferentes entre tratamientos para un mismo día de almacenamiento.
Letras mayúsculas distintas indican que el valor es significativamente diferente entre los días de almacenamiento para un mismo tratamiento con una
p <0.05. LSD0,05= 3,198.
Aa Aa Ba Ca Db Aa Ab Aa Ba Ca 330 340 350 360 370 380 390
0 7 14 21 28
Fen ol es to ta les (μ g/ g)
Tiempo de almacenamiento (días)
36
Una vez aplicada la dosis de 12.5 kJ/m2 se observó (Figura 14) que el
contenido de fenoles no sufrió variaciones con respecto a las muestras
control, a diferencia de los resultados reportados por Vicente et al. (2005), al
estudiar pimiento donde inmediatamente después de ser sometidos al
tratamiento se incrementó el contenido de fenoles totales.
El contenido de fenoles totales en las naranjillas control fue constante hasta
el día 7, a partir de este se observó un descenso hasta el día 28 alcanzando
valores de 7,12% menos con respecto al día 0. Las naranjillas tratadas con
12.5 kJ/m2 tuvieron un comportamiento similar a las control alcanzando en el
día 28 una concentración de 5,84% menor que el día 0.
Vicente et al., (2005) y Costa et al., (2006) reportaron que en pimiento y
brócoli tratados con radiación UV-C se incrementó el contenido de fenoles
totales a lo largo del almacenamiento, resultados contrarios a los
encontrados en el presente estudio. La síntesis de fenoles está relacionada
con la actividad enzimática de la fenilalaninaamonio liasa (PAL)
(Schovánková y Opatová; 2011), peroxidasa y polifenol oxidasa (Ciou; Lin,
Chiang, Wangd y Linton, 2011), probablemente el tratamiento UV-C afectó el
metabolismo de estas enzimas de forma que no se incrementó la síntesis de
fenoles en la naranjilla. Se debe resaltar que al final del almacenamiento los
frutos tratados presentaron mayor contenido de fenoles que los frutos
control.
4.4. EFECTO DEL TRATAMIENTO UV-C SOBRE EL CONTENIDO
FLAVONOIDES
Inmediatamente después de la aplicación (día 0), de la radiación UV-C se
observó menor concentración de flavonoides en los frutos tratados que en
37 A lo largo del almacenamiento los controles presentaron una disminución
gradual alcanzando en el día 28 un 19% menos en el contenido de
flavonoides que en el día inicial, mientras que en los frutos tratados la
concentración de flavonoides aumento en el día 7 para luego presentar una
disminución gradual desde el día 14 hasta el final del almacenamiento (día
28) que alcanzó valores 23,44% menores respecto al día 0. Los frutos
control presentaron mayores valores de flavonoides que los frutos tratados
durante el periodo de almacenamiento excepto el día 7.
Figura 15. Contenido de Flavonoides en naranjilla control y tratadas
(12.5 kJ/m2) almacenadas a 4ºC.
Los resultados se expresan como μg de catequina/g de tejido.
Letras minúsculas distintas indican que el valor es significativamente diferentes entre tratamientos para un mismo día de almacenamiento.
Letras mayúsculas distintas indican que el valor es significativamente diferente entre los días de almacenamiento para un mismo tratamiento con una
p <0.05. LSD0,05= 0,5178.
En mango tratado con luz UV-C (González- Aguilar et al., 2007) se observó
acumulación de flavonoides durante el almacenamiento a diferencia de los
resultados encontrados en el presente estudio. Aa Ba Ca Da Ea Ba Aa Ca Da Ea 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380
0 7 14 21 28
fla vo no id es (μ g/ g)
Tiempo de almacenamiento (días)
38 Se reportan cambios en el contenido de flavonoides según las condiciones
de almacenamiento (González- Aguilar et al., 2007) al parecer estos
compuestos se verían afectados por la temperatura, humedad relativa y del
tiempo de almacenamiento. Gil et al. (1999) reporta que no hay degradación
de flavonoides en espinaca fresca cortada y empacada en atmósfera
modificada. Se puede decir entonces que el comportamiento de un fruto
frente a un estrés inducido por alguna tecnología podría producir
acumulación, producir degeneración o no acumulación de flavonoides,
respuesta que dependerá de cada sistema.
4.5. EFECTO DEL TRATAMIENTO UV-C SOBRE LA CAPACIDAD
ANTIOXIDANTE
Inmediatamente después del tratamiento con 12.5 kJ/m2 aplicado a las
frutas, se observó menor capacidad antioxidante que las control, por lo
contrario en estudios con mangos (González- Aguilar et al., 2007) y brócoli
(Costa et al., 2006) tratados con radiación UV-C y se observó un incremento
en la capacidad antioxidante (Figura 16).
La capacidad antioxidante de las frutas control y tratadas se mantuvo
constante, a lo largo del almacenamiento, alcanzando en el día 28 un 39 y
32% para las muestras control y tratadas respectivamente; no obstante no
se encontró diferencia significativa durante el tiempo de almacenamiento.
Mientras que los frutos tratados presentaron un ligero incremento de la
capacidad antioxidante en el día 7 que luego disminuyó gradualmente hasta
el final del almacenamiento teniendo una pérdida total de 32% respecto al
día inicial. En el día 28 la capacidad antioxidante de los frutos tratados fue
39
Figura 16. Capacidad Antioxidante en naranjilla control y tratadas
(12.5 kJ/m2) almacenadas a 4ºC.
Letras minúsculas distintas indican que el valor es significativamente diferentes entre tratamientos para un mismo día de almacenamiento.
Letras mayúsculas distintas indican que el valor es significativamente diferente entre los días de almacenamiento para un mismo tratamiento con una
p <0.05. LSD0,05= 0,01266.
Según explica Janda et al. (2003), tipos de estrés como la exposición a
radiación UV-C, bajas y altas temperaturas incrementan la producción de
EROs, la resistencia de los tejidos a estas condiciones está influenciada por
la habilidad de detoxificar las EROs.
Como se observa en la figura 16, a medida que aumenta el periodo de
almacenamiento disminuye la capacidad antioxidante, lo que podría
relacionarse con la disminución en el contenido de fenoles y flavonoides, y
en menos medida la disminución de AsA y β -carotenos probablemente por
su alta concentración en el fruto.
En frutos con alta concentración de vitamina C se considera que es el
componente que contribuye mayoritariamente a la capacidad antioxidante
(Janda et al., 2003), sin embargo debe tomarse en cuenta el aporte que la
Aa Aa Aa Aa Aa Ab Ab Ab Ab Ab 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
0 7 14 21 28
Ca pa ci da d a nt io xi da nt e (m M T rol ox /g )
Tiempo de almacenamiento (días)
40
concentración de β-caroteno en la naranjilla podría jugar un papel muy
importante en mantener la mayor capacidad antioxidante durante períodos
prolongados de almacenamiento, debido al contenido de β-caroteno y la
40
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. CONCLUSIONES
• Inmediatamente después de la aplicación del tratamiento con
radiación UV-C (12.5 kJ/m2) las naranjillas presentaron menor
concentración de flavonoides, el contenido de carotenoides se
incrementó ligeramente y no se produjeron diferencias en el contenido
de AsA y fenoles con respecto a las muestras control.
• La naranjilla se caracteriza por el alto contenido de vitamina C (ácido
ascórbico) y vitamina A (carotenos); la aplicación de la dosis de
radiación UV-C (12 kJ/m2) ejerció un efecto positivo principalmente
sobre la vitamina A reduciendo su pérdida y prácticamente no afectó a
la vitamina C, con excepción del día 21 a partir del cual se encontró
diferencia significativa, por lo que puede considerarse como una
alternativa tecnológica que reduce la merma de la capacidad
antioxidante del fruto.
• La capacidad antioxidante de un producto depende de la
concentración de compuestos bioactivos como vitamina C,
carotenoides y polifenoles, por otro lado está asociado al control de la
producción de EROs y estos a su vez con la calidad del fruto. El
comportamiento del fruto a lo largo del almacenamiento
probablemente esté relacionado con la mejor calidad observada en
estudios preliminares como parte del proyecto: Efecto de la radiación
UV-C sobre la capacidad antioxidante y contenido de fenoles totales
en frutos exóticos del Ecuador: naranjilla (Solanum quitoense) y
mortiño (Vaccinium floribundum), con lo que se propone a la radiación
UV-C como una tecnología no térmica y efectiva que permite ofrecer
