UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA...
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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
Quito, Mayo 2015
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2015
Reservados todos los derechos de reproducción
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
C.I.1723407274
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
DIRECTORA DEL TRABAJO
C.I. 1712338373
El presente trabajo de investigación es parte del proyecto V.UIO.ALM.11:
“COMPOSICIÓN QUÍMICA Y CAPACIDAD ANTIOXIDANTE DE
TUBÉRCULOS ANDINOS (OCA, MASHUA, CAMOTE Y PAPAS NATIVAS)”.
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
por el apoyo incondicional y la confianza en cada momento de mi vida.
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
responsabilidad y rigor académico, estoy realmente agradecida por la
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
recuerdos muy preciados y amados para mí ser.
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
3.2.4. MEDICIÓN DE COLOR 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
VARIEDADES DE PAPAS
35
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 66
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.
44
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∙
49
vi
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA ANEXO I Informe de resultados proximales de papa variedad Tushpa.
66 ANEXO II Informe de resultados proximales de papa variedad Uvilla.
68
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
solubles totales en ambas variedades. La cocción no produjo cambios en el
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
titratable acidity in the two varieties decreased by 35 and 50% for the Tushpa
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
use in industry.
1. INTRODUCCIÓN
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
(Monteros & Reinoso, 2010).
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
prevención de enfermedades degenerativas y cardiovasculares.
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
papas nativas Tushpa y Uvilla en fresco y cocido.
2. MARCO TEÓRICO
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
huecos o medulosos, excepto en los nudos que son sólidos, angulares y por
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
axomorfa, por lo general la papa tiene un sistema radicular débil por lo que
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
(Solanum tuberosum).
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
nutricional, entre las variedades más importantes están:
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
(Monteros et al., 2011).
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
e
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
el clima y la presencia de plagas o enfermedades, ya que las lluvias y
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, &
Pumisacho, 2002). Las actividades poscosecha de la papa implican:
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
almacenarse en la obscuridad para evitar que se verdeen, si los
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,
2002).
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
(Villacrés & Quilca, 2008)
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
arterosclerosis, diabetes, cáncer, infarto del miocardio, derrame cerebral,
Productos no radicales
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
origen vegetal tales como frutas, semillas, vegetales, cereales y bebidas
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
por una cadena de tres átomos de carbono (Mercado et al., 2013).
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
(Beltrán et al., 2009; Cuesta, 2013; Fuenzalida, 2008; López & Baeza, 2010)
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
antiinflamatorios (Guzmán, Díaz, Brenes, & Ortíz, 2009).
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
predominante glucósidos acilados de pelargonidina, en cambio las papas
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
en las medidas in vitro de la capacidad antioxidante total de un compuesto,
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).
Método del 6-sulfonato-3-etilbenzotiazolina (ABTS.+) (Re et al., 1999)
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
espectrofotométricamente por la disminución en la absorbancia a una
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
(Carrasco & Zelada, 2008b; Kuskoski et al., 2005; Zavala et al., 2007)
3. METODOLOGÍA
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
ecuatorial, volumen y medición de color.
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
coeficiente de luminosidad y para el cálculo se aplica la ecuación [1], a* 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)
13
-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
con agitación por 30 minutos, transcurrido el tiempo se dejó enfriar durante
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
potenciómetro se calibró y después se introdujo en 25 ml de extracto.
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
presentan los métodos usados para este análisis.
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
contenido de fenoles totales y la determinación de la capacidad antioxidante.
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
1% usando un agitador durante 10 minutos, para evitar el deterioro de las
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
PM: Peso molecular cianidina-3-glicósido (449 Da)
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
Uvilla y Tushpa, respectivamente) y se completó un volumen de 1000µL con
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
estadístico INFOSTAT Versión Estudiantil 2013.
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
35
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1. CARACTERIZACIÓN FÍSICA
Las diferencias de características físicas entre variedades de papas puede
deberse al ciclo de cultivo, tipo de suelo y ecotipo (Suquilanda, 2011). La
variedad de papa Uvilla presentó valores superiores de peso, diámetro
ecuatorial y volumen en comparación con la variedad Tushpa (Tabla 7). Las
variedades Uvilla y Tushpa con un peso promedio de 145 y 135 g
respectivamente, se ubicaron dentro de la categoría de tubérculos muy
grandes (mayor a 90 g), según la denominación del INIAP (Quilca, 2007). El
diámetro longitudinal promedio en la variedad Tushpa fue de 6.80 cm,
similar al resultado obtenido en papa Andinita (6.60 cm) (Camacaro,
Rodríguez, Ojeda , & Gallardo, 2009). Los valores de diámetro ecuatorial
determinados en ambas variedades fueron superiores a los reportados en
papa Chaucha (Ramírez, 2010) y Fripapa (Pungacho, 2010). El volumen
determinado tanto en la variedad Uvilla como en Tushpa, es similar al
volumen observado en papa “esperanza” cosechada en la provincia de
Carchi y Cotopaxi (Pungacho, 2010).
Tabla 7. Características físicas de dos variedades de papas 1, 2
Variedad Peso [g]
Diámetro Longitudinal
[cm]
Diámetro Ecuatorial
[cm]
Volumen [cm
3]
Uvilla 145.27 ± 39.27 a 6.02 ± 0,73
b 8.05 ± 1.25
a 136.43 ± 35.69
a
Tushpa 135.63 ± 29.80 a 6.80 ± 0,90
a 5.42 ± 0.70
b 119.16 ± 26.20
b
Tukey 9.67 0.23 0.29 8.69
1
Media ± desviación estándar (n=100). 2
Letras distintas indican que los valores son significativamente diferentes entre estados y variedades con una p<0.05.
36
4.1.1. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE EL COLOR DEL TUBÉRCULO
Se determinaron los parámetros de color (L, Cr y Hue) en las dos variedades
de papas nativas en estado fresco y cocido. El proceso de cocción provocó
cambios en el color externo e interno de los tubérculos.
La papa de variedad Uvilla en estado fresco presentó una superficie externa
o piel amarilla con manchas dispersas rojo-moradas (Figura 4A) y una
superficie interna o pulpa amarilla clara (Figura 4C), después de aplicado el
tratamiento de cocción la piel se tornó de color marrón amarillento (Figura
4B) y la pulpa adquirió una tonalidad crema (Figura 4D).
La papa de variedad Tushpa en estado fresco mostró una piel color púrpura
con puntos dispersos amarillos (Figura 4E) y una pulpa morada con
manchas claras dispersas y médula blanca (Figura 4G), después de aplicado
el tratamiento de cocción la piel se tornó de color marrón (Figura 4F) y la
pulpa presentó un color morado intenso (Figura 4H).
Superficie EXTERNA INTERNA
Estado Fresco Cocido Fresco Cocido
Va
rie
da
d p
ap
a n
ati
va
Uvilla
A
B
C
D
Tu
sh
pa
E
F
G
H
Figura 4. Superficie externa e interna de papas nativas en estado fresco
y cocido
37
Figura 5: Comparación de parámetros de color (L, Cr y Hue) de la superficie
externa e interna de papas nativas variedad Uvilla y Tushpa en estado fresco
y cocido1
1 Letras distintas indican que los valores son significativamente diferentes entre estados y
variedades con una p<0.05.
L*
Cr*
Hu
e*
0
10
20
30
40
50
60
Fresco Cocido
Lu
min
os
ida
d (L
*)
Tukey=1.44
Uvilla Tushpa
b a
d c
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Fresco Cocido
Lu
min
os
ida
d (L
*)
Tukey=2.27
Uvilla Tushpa
a a
b c
0
5
10
15
20
25
30
Fresco Cocido
Cro
mati
cid
ad
(C
r*)
Tukey=1.23
b
c
a
c
0
5
10
15
20
25
30
35
Fresco Cocido
Cro
mati
cid
ad
(C
r*)
Tukey=2.25
b
d
a
c
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Fresco Cocido
Án
gu
lo d
e t
on
o (
Hu
e*)
Estado
Título del gráfico a a
b c
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Fresco Cocido
Estado
Título del gráfico
a
c d
b
A B
C D
E
Tukey=2.64
F
Tukey=2.4
1
38
4.1.1.1. Luminosidad (L*)
Al realizar el análisis de las medidas de L*, la variedad Uvilla cocida presentó
valores ligeramente superiores de luminosidad en la superficie externa, con
respecto al estado fresco y a la variedad Tushpa (Tabla 5A), un aumento
similar de luminosidad se reportó en la variedad Puca Shungo luego de ser
sometida a cocción (Llumiquinga, 2014), de igual forma en zanahorias se
observó aumento en la luminosidad luego de la cocción, lo cual podría
deberse a la oxidación de carotenoides o la formación de lignina (Uquiche &
Cisneros, 2002); por el contrario la variedad Tushpa después de la cocción,
mostró un descenso de luminosidad de 11% en la superficie externa, con
respecto al estado fresco, resultados similares fueron reportados en
pimentón verde (F. Muñoz, Muñoz, Pérez, & Santos, 2013) y en camote,
estos cambios podrían atribuirse a variaciones composicionales que
modifican la matriz celular y a una disminución de contenido de β carotenos
(Zaccari, Galietta, Soto, & La, 2012).
Con respecto a la superficie interna o pulpa, los valores de luminosidad en la
variedad Uvilla no presentaron diferencia significativa entre tratamientos
(Figura 4B). La variedad Tushpa presentó un descenso de luminosidad de
17.30% luego del proceso de cocción, resultados similares se reportaron en
zapote (Ramos et al., 2009); la disminución de luminosidad se otorga a la
presencia de fenoles totales, probablemente relacionados con el
oscurecimiento gradual de la pulpa.
4.1.1.2 Croma (Cr*)
El proceso de cocción produjo un aumento en los valores de Cr* tanto en la
superficie externa como en la interna de las dos variedades de papas
analizadas (Figura 4C y 4D).
39
Se observó un aumento en los valores de Cr* de 22% en la variedad Uvilla
en la superficie externa, a su vez esta variedad presentó los valores más
altos de croma en relación a la variedad Tushpa, lo que indica que en la
papa Uvilla hay una mayor saturación de color. Según explica Zaccari et al.
(2012), dependiendo de la época y del cultivar el contenido de β-carotenos
puede ser igual o aumentar con la cocción, lo que posiblemente obligue a un
cambio de pigmentación en el tubérculo. En la superficie interna se encontró
un aumento de 12 y 42% en las variedades Uvilla y Tushpa,
respectivamente luego de la cocción; un comportamiento similar se reportó
en guayaba (C. Rodríguez, Zambrano, Alvarado, & Martínez, 2010) y mango
(A. Pérez, Villaseñor, Crisanto, & Corrales, 2009) presentando un color
intenso luego del proceso de cocción.
4.1.1.3. Ángulo de tono (Hue*)
Hue* es una medida que expresa la tonalidad de color (rojo, amarillo, azul y
verde) (Calvo & Durán, 2002). En la Figura 4E se puede observar que el
proceso de cocción no produjo cambios en el color de la superficie externa
de la variedad Uvilla, los valores obtenidos caracterizan al tono amarillo. En
la variedad Tushpa el valor de ángulo de tono fue de 52°, después de la
cocción el valor aumentó a 59°, una variación similar de Hue se determinó
en mashua luego de la cocción (Paucar, 2014), el cambio de tono
posiblemente esté asociado a la reducción de opacidad del tubérculo, debido
a la penetración más profunda de la luz en el tejido ya que el aire intracelular
es reemplazado con el agua y el jugo liberado durante la cocción (Cortéz &
Ortíz, 2011).
En la Figura 4F se observa que el ángulo de tono en la superficie interna de
la variedad Tuspa fresca es de 347° y una vez aplicada la cocción disminuyó
hasta 309°, esta variación indica la proximidad a los tonos violetas-azules en
el círculo cromático. La variedad Uvilla fresca (Hue =104°) presentó un
40
descenso de ángulo de tono luego de ser sometida a cocción (Hue=91°);
similares resultados se obtuvieron en papaya (verde y madura), donde
después de la cocción se redujo el ángulo Hue acercándose más al amarillo
y al rojo respectivamente (Lovera, Ramallo, & Salvadori, 2013).
4.2. COMPOSICIÓN QUÍMICA
4.2.1. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE EL CONTENIDO DE SÓLIDOS
SOLUBLES
El contenido de SS disminuyó una vez aplicado el proceso de cocción en
ambas variedades (Tabla 8). La variedad Tushpa mostró un valor superior
de contenido de SS en estado fresco (7 °Brix) en comparación con la
variedad Uvilla (6 °Brix); resultados similares se encontraron en papas
nativas Yana y Puca (Llumiquinga, 2014). Es probable que la disminución
de SS se deba a que el almidón muestra una mayor variabilidad durante la
cocción con tendencia a la disminución (Espín et al., 2004).
Tabla 8.Contenido de sólidos solubles en papas nativas (Uvilla y Tushpa) en
estado fresco y cocido1, 2
Estado
Variedad Fresco Cocido
Uvilla 6.07 ± 0.12b
5.28 ± 0.07c
Tushpa
7.10 ± 0.10a
5.18 ± 0.12c
Tukey=0,27
1
Media ± desviación estándar (n=3) 2
Letras distintas indican que los valores son significativamente diferentes entre estados y variedades con una p<0.05.
41
4.2.2. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE EL pH
No se encontró diferencia significativa, en el pH de las papas nativas antes y
después de la cocción (Tabla 9). Estos resultados indican que la cocción no
provocó cambios drásticos en la composición química de estas variedades.
Los ácidos orgánicos contribuyen con el pH característico de la papa el cual
varía entre 5.6 y 6.5 (Pertuz, 2013); es así que las variedades de papas
Peruanita y Amarilla (Obregón & Repo, 2013) presentaron valores de pH
cercanos a los obtenidos en el presente estudio.
Tabla 9. Efecto de la cocción sobre el pH en papas nativas (Uvilla y
Tushpa) 1, 2
Estado
Variedad Fresco Cocido
Uvilla 6.26 ± 0.03b
6.18 ± 0.03b
Tushpa
6.81 ±0.02 a
6.77 ± 0.07
a
Tukey=0.061
4.2.3. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE LA ACIDEZ TITULABLE
TOTAL
El proceso de cocción produjo una reducción de la ATT en un 35 y 50% para
las variedades Uvilla y Tushpa, respectivamente (Tabla 10). Este efecto
posiblemente se deba a la influencia del calor sobre el sistema enzimático de
degradación de los ácidos orgánicos en beneficio de los azúcares totales,
según sugiere Soto (2000), además en la papa el contenido de ácidos
1 Media ± desviación estándar (n=3)
2 Letras distintas indican que los valores son significativamente diferentes entre estados y variedades con una p<0.05.
42
orgánicos puede variar según el estado de madurez, aquellos tubérculos que
son cosechados tempranamente presentan valores de acidez más bajos
(Obregón & Repo, 2013). Resultados similares fueron reportados por Monar
(2014) en ocas de la variedad Bola Kamusa y por Marquina, Araujo, Ruíz,
Rodríguez, & Vit (2008) en guayaba.
Tabla 10. Acidez total titulable (meq H+/kg) en papas nativas (Uvilla y
Tushpa) en estado fresco y cocido 1, 2
Estado
Variedad Fresco Cocido
Uvilla
22.52 ±1.30 b
14.73 ± 0.89 c
Tushpa
26.50 ± 1.33
a 13.24 ± 1.08
c
Tukey= 3.04
4.2.4. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE LA COMPOSICIÓN PROXIMAL
La composición proximal de las variedades de papas Uvilla Y Tushpa se
indican en la Tabla 11. En las dos variedades se determinaron altos
contenidos de humedad y carbohidratos totales y bajos contenidos de
proteína, grasa, fibra y ceniza.
La humedad de la variedad Uvilla (74%) no cambio luego del proceso de
cocción, mientras que la humedad en la variedad Tushpa tuvo un ligero
aumento (2%) luego de la cocción, similares resultados se encontraron en
yuca (Metzler, Tovar, & Fernández, 2004), lo cual puede ser atribuido a una
1 Media ± desviación estándar (n=3)
2 Letras distintas indican que los valores son significativamente diferentes entre estados y variedades con una p<0.05.
43
mayor absorción de agua por la ruptura de los puentes de hidrógeno al
alcanzar la gelatinización al almidón (Espín et al., 2004).
El contenido de proteína en ambas variedades (Tabla 11) fue similar al
reportado en ecotipos de papas Chaucha Holandesa y Santa Rosa (2.4%
y 2.6%, respectivamente) según indican Angulo & Montenegro (2007); no
obstante, la variedad Uvilla mostró una ligera disminución de proteína
(0.50%) provocada por la cocción.
En cuanto al porcentaje de grasa no se presentaron diferencias
estadísticamente significativas entre variedades y estados. En las dos
variedades en estudio el contenido de grasa es bajo, menor al 1%, la
FAO (2008) establece un porcentaje de grasa en la papa que varía entre
el 0.15% y 0.20%.
Los valores de fibra aumentaron de 0.75% a 0.88% en la variedad Uvilla
y de 1.84% a 1.97% en la variedad Tushpa, después de la cocción, de
igual forma se evidenció un aumento de fibra en lentejas luego de ser
sometidas a un hervor prolongado (Gonzáles, 2000). La variedad Uvilla
cocida presentó la menor cantidad de fibra (0.88%), posiblemente a que
la cocción redujo la cantidad de pectina de los tubérculos y el grado de
esterificación, con lo cual se disminuye su contenido de fibra (FAO,
1999), el porcentaje de fibra en las variedades frescas fue similar al de la
papa Moronga y Quillo (Villacrés & Quilca, 2008).
44
Tabla 11. Efecto de la cocción sobre la composición proximal de
papas nativas (Uvilla y Tushpa) 1 2
Estado
Parámetro (%) Variedad Fresco Cocido
Humedad Uvilla 74.35 ± 0.06
a 74.39 ± 0.04
a
Tushpa 72.67 ± 0.35 b 75.11 ± 0.16
a
Tukey= 0,79
Proteína Uvilla 2.31 ±0.04
a 1.82 ± 0.01
b
Tushpa 2.24 ± 0.06 a 2.10 ± 0.01
a
Tukey= 0,21
Grasa Uvilla 0.18 ± 0.04
ab 0.19 ± 0.02
a
Tushpa 0.12 ±0.04 ab
0.06 ± 0.01 b
Tukey= 0,12
Fibra Uvilla 0.75 ± 0.03
d 0.88 ± 0.01
c
Tushpa 1.84 ± 0.00 b 1.97 ± 0.01
a
Tukey= 0,061
Ceniza Uvilla 1.08 ± 0.03
c 0.96 ± 0.00
d
Tushpa 1.36 ± 0.01a 1.29 ± 0.00
b
Tukey= 0,059
Carbohidratos Uvilla 21.34 ± 0.11
a 21.74 ± 0.04
a
Tushpa 21.79 ± 0.33 a 19.48 ± 0.23
b
Tukey= 0.86
El contenido de cenizas en las papas se encuentra en un rango de 0.4 a
1.9% (Fuenzalida, 2008), las dos variedades de papas analizadas están
dentro de este rango, se encontró diferencia significativa entre variedades
lo cual podría deberse a que el contenido de minerales en el tubérculo
depende directamente de la naturaleza del suelo donde fue cultivado
(Pertuz, 2013); la cocción provocó que el contenido de cenizas descienda
de 1.08% a 0.96% en la variedad Uvilla y de 1.36% a 1.29% en la
variedad Tushpa, lo que podría atribuirse a que los minerales se vean
afectados por lixiviación hacia el medio de cocción.
1 Media ± desviación estándar (n=2)
2 Letras distintas indican que los valores son significativamente diferentes entre estados y variedades con una p<0.05.
45
El proceso de cocción no produjo cambios en el contenido de
carbohidratos de la variedad Uvilla que se mantuvo constante con una
concentración del 21%, a diferencia de la variedad Tushpa donde la
cocción produjo una reducción del 10% luego del tratamiento térmico,
resultados similares fueron reportados por Paucar (2014) en las
variedades de mashua: Amarilla Chaucha y Zapallo.
En general el contenido de grasa, fibra, carbohidratos y humedad
(excepto proteína y ceniza) fueron similares a los encontrados en papa
Chaucha (Ramírez, 2010).
4.3. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE EL CONTENIDO DE
ANTIOXIDANTES
4.3.1 FENOLES TOTALES (FT)
En la Figura 6 se presentan los valores de concentración de FT en las
variedades de papa Uvilla y Tushpa, expresados como mg ácido gálico/ g
tejido seco. La variedad Uvilla mostró una disminución del 5% en el
contenido de FT luego de aplicado el tratamiento térmico; resultados
similares fueron reportados en estudios de frijol negro cocido (Almanza,
Guzmán, & Acosta, 2011) y manzanas, frutillas, tomate y cebollas cocidas
en donde los compuestos fenólicos disminuyeron posiblemente por la
producción de reacciones de oxidación o la lixiviación de los compuestos en
el agua de cocción (Agostini, Morón, Ramón, & Ayala, 2004).
46
Figura 6. Efecto de la cocción sobre el contenido de fenoles totales
en papas nativas variedad Uvilla y Tushpa (Tukey=0.06)1
Al contrario de lo observado en la variedad Uvilla, el contenido de FT de la
variedad Tushpa (Figura 6), aumentó un 8% después de la cocción. El
aumento de FT posterior a un tratamiento térmico concuerda con lo
reportado por Cortéz & Ortíz (2011) en chile chilaca (ají). Este incremento
debido a la cocción se ha atribuido principalmente a la deshidratación de la
matriz del alimento y a que se favorece la extracción. Es posible también que
la cocción rompa la estructura ligno-celulósica de los vegetales produciendo
la despolimerización de los componentes de la lignina y como consecuencia
se liberen más fenoles (Cortéz & Ortíz, 2011; Ornelas et al., 2010).
4.3.2 ANTOCIANINAS TOTALES (AT)
Mediante un barrido espectral se evidenció la presencia de antocianinas
totales en la variedad Tushpa, cuyo pico más alto de absorción se obtuvo a
540nm, mientras que en la variedad Uvilla no se encontró este compuesto.
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
Fresco Cocido
Fen
ole
s T
ota
les
(mg
ác.
gálico
/ g
tejid
o s
eco
)
Estado
Título del gráfico Uvilla Tushpa
c d
b a
1 Letras distintas indican que los valores son significativamente diferentes entre estados y variedades con una p<0.05.
47
El contenido de AT en la variedad Tushpa en estado fresco fue de 2.48 mg
eq. de cianidina 3-glucósido/g tej. seco y en las muestras cocidas fue de
2.34 mg eq. de cianidina 3-glucósido/g tej. seco (Figura 7). Los valores de
AT encontrados en ambos estados son superiores a los reportados en
maíces pigmentados (Escalante, Ramírez, Torres, & Barrón, 2013) y en
tomate de árbol (Cuesta, 2013) e inferiores a los obtenidos en mora de
Castilla (Romero, 2014), fríjol rojo (Cajas, 2012) y en la variedad de papa
roja (Tanquina et al., 2013). El contenido de antocianinas varía de acuerdo
con las condiciones de cultivo y la localidad de siembra (Moreno, Rojas,
Sosa, & Pérez, 2005); por otro lado, factores tales como pH, temperaturas
de almacenamiento, presencia de enzimas, luz, oxígeno y otros compuestos
como otros flavonoides, proteínas y minerales influyen en la variabilidad de
contenido de antocianinas (Leyva, 2009).
Figura 7. Efecto de la cocción sobre el contenido de antocianinas totales en papa nativa variedad Tushpa (Tukey=0.12)1
La cocción provocó la reducción del 5.65% de AT en la papa Tushpa con
respecto al estado fresco, de igual forma en el ecotipo de papa morada se
presentó un descenso del 7.5% luego de la cocción (Crespo, García, &
2,25
2,30
2,35
2,40
2,45
2,50
Fresco Cocido
An
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nin
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ejid
o s
eco
)
Estado
a
b
1 Letras distintas indican que los valores son significativamente diferentes entre estados y variedades con una p<0.05.
48
Martínez, 2012); debido a que las antocianinas son hidrosolubles y se
pueden liberar en el agua de cocción con exposición prolongada al calor
(Vaclavik, 2002), también en papas nativas Puca y Yana Shungo se observó
que la cocción con vapor afectaba la concentración de estos pigmentos
(Tanquina et al., 2013). La duración del tiempo y temperatura de cocción son
factores importantes que afectan a la estabilidad de las antocianinas
produciendo una pérdida de color y variando sus propiedades funcionales y
nutricionales (Crespo et al., 2012).
4.3.3 CAPACIDAD ANTIOXIDANTE TOTAL
En la Figura 8, se observa los resultados obtenidos respecto a la capacidad
antioxidante por el método ABTS∙+ y DPPH• de las dos variedades de papas
Uvilla y Tushpa en estado fresco y cocido. Los resultados muestran que hay
diferencias significativas tanto entre variedades como entre estados. Existen
diversos factores que inciden en la capacidad antioxidante de los tubérculos,
por ejemplo es destacable el hecho de que los polifenoles le confieren a los
tubérculos colores acentuados con diferentes matices (Araya, Clavijo, &
Herrera, 2006). Se evidenció una mayor capacidad antioxidante en la
variedad Tushpa la cual presenta un color en la gama del rojo al morado, a
diferencia de la variedad Uvilla que posee una pulpa amarilla; en este
sentido Chirinos et al. (2007) señala que los genotipos morados de mashua
presentan actividad antioxidante diez veces mayor que los genotipos
amarillos.
49
Figura 8. Efecto de la cocción sobre la capacidad antioxidante total
en papas nativas (Uvilla y Tushpa) según métodos (A) ABTS∙+
(Tukey=0.99)1 y (B) DPPH• (Tukey=0.92)1
A pesar de las diferencias metodológicas, los resultados obtenidos con los
métodos ABTS∙+ Y DPPH•, presentan similar tendencia de aumento de
capacidad antioxidante en ambas variedades de papas, después de ser
sometidas al proceso de cocción. La variedad Tushpa muestra los valores
más altos con respecto a la variedad Uvilla (Figura 8), esto posiblemente se
0
2
4
6
8
10
12
14
Fresco Cocido
Cap
acid
ad
An
tio
xid
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µm
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rolo
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Título del gráfico Uvilla Tushpa
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0
5
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15
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Estado
Título del gráfico
c
b b
a
B
1 Letras distintas indican que los valores son significativamente diferentes entre estados y variedades con una p<0.05.
50
deba a que la capacidad antioxidante de un ecotipo depende de la
naturaleza y concentración de los antioxidantes naturales presentes en él.
La capacidad antioxidante aumentó de 6.49 a 13.30 µmoles eq. Trolox/ g
tej. seco en la variedad Tushpa y de 2.34 a 5.80 µmoles eq. Trolox/ g tej.
seco en la variedad Uvilla después de la cocción. Los resultados obtenidos
de capacidad antioxidante por el método ABTS∙+ luego de aplicado el
tratamiento de cocción en el presente estudio, coincide con lo reportado en
mashua de la variedad Zapallo y Amarilla chaucha (Paucar, 2014) , en jugo
de tomate de árbol (Carrera, 2013) y en mortiño donde posiblemente este
aumento se relacione con la ruptura de la membrana celular y la inactivación
enzimática, además la temperatura y tiempo de cocción también pueden
modificar las propiedades antioxidantes, aumentando o disminuyendo dicha
actividad (Claudio & Nájera, 2012).
La variedad Tushpa en estado fresco, presentó un valor de capacidad
antioxidante de 11.01 µmoles eq. Trolox/ g tej. seco, valor que se incrementó
a 25.80 luego de la cocción, de la misma forma en la variedad Uvilla se
observó un aumento de estado fresco a cocido de 3.65 a 11.25 µmoles eq.
Trolox/ g tej. seco, respectivamente. Resultados similares fueron reportados
por Henderson & Yapias (2014), donde muestras de zapallo cocido
mostraron valores superiores de capacidad antioxidante en relación al
estado fresco y sin cáscara. En ecotipos analizados de papas nativas (Yana
Shungo, Puca Shungo y Leona Negra) se identificó que la mayor capacidad
antioxidante determinada por el método DPPH tiene lugar en aquellos que
fueron sometidos a un tratamiento térmico (Llumiquinga, 2014). De acuerdo
con Yamaguchi & Mizobuchi (2001) la degradación térmica de antocianinas
y carotenos puede resultar en la formación de compuestos derivados que
también presentan actividades antioxidantes. La papa Tushpa presenta
mayor capacidad antioxidante total que la guayaba, papayuela, maracuyá (L.
Rodríguez, López, & García, 2012) y láminas de tomate de árbol amarillo
(Quimbiulco, 2014).
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
51
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES
En los análisis físicos de peso, diámetro ecuatorial y volumen, la
variedad de papa nativa Uvilla presentó valores superiores con
respecto a la variedad de papa nativa Tushpa, diferencias atribuidas a
las condiciones climáticas de la zona de cultivo, a la preparación del
terreno dependiendo el tipo de suelo y a las prácticas culturales
durante todo el ciclo de cultivo.
El tratamiento térmico produjo cambios en el color externo e interno
de los tubérculos. Los parámetros de L* y Cr* de la superficie externa
aumentaron en ambas variedades después de aplicado el tratamiento
de cocción, mientras que HUE* en la variedad Uvilla disminuyó y en
la variedad Tushpa aumentó. En la superficie interna los parámetros
de L* y HUE* disminuyeron en las dos variedades luego de la
cocción, sucediendo lo contrario con el parámetro Cr*. Estas
variaciones de color podrían estar asociados con los cambios
composicionales que modifican las membranas celulares y pared
celular permitiendo la aparición o degradación de pigmentos en los
tubérculos.
Las papas de la variedad Tushpa presentaron valores superiores de
sólidos solubles, pH y acidez titulable total que la variedad Uvilla. Los
sólidos solubles disminuyeron después de la cocción en las dos
variedades al igual que la acidez titulable total debido probablemente
a la pérdida del ácido predominante de la papa (ácido clorogénico),
mientras que el pH no varió luego de la cocción.
52
En el análisis proximal, se determinó que la variedad Tushpa tanto en
estado fresco como en cocido supera a la variedad Uvilla en valor
nutricional con una elevada concentración de proteína, fibra y ceniza.
El proceso de cocción produjo aumento en la fibra y carbohidratos; y
una disminución significativa de proteína y ceniza en ambas
variedades.
El tratamiento de cocción provocó una ligera degradación de
contenido de fenoles en la variedad de papa Uvilla, a diferencia de la
variedad Tushpa que luego de la cocción mostró incremento de
fenoles, esto posiblemente se deba a que la cocción favoreció la
deshidratación de la matriz del tubérculo permitiendo mayor
extracción de compuestos fenólicos.
En la variedad Tushpa la concentración de antocianinas disminuyó
luego de aplicado el tratamiento de cocción, de la misma forma que
sucede en otras variedades de papas nativas pigmentadas, este
comportamiento estaría asociado a la pérdida de color de la pulpa por
la duración de tiempo y temperatura de cocción, además las
antocianinas son considerados compuestos hidrosolubles por lo que
pudo existir lixiviación de este compuesto en el agua de cocción.
Se determinó mayor capacidad antioxidante (medido frente a los
radicales ABTS∙+ Y DPPH•) en la variedad Tushpa atribuido a las
antocianinas que le dan un color púrpura a la pulpa. Luego de la
cocción ambas variedades (Uvilla y Tushpa) mostraron incremento de
capacidad antioxidante. Este resultado se podría relacionar con el
hecho de que el tratamiento térmico produciría la liberación de
compuestos antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos que no
fueron cuantificados en la presente investigación.
53
5.2 RECOMENDACIONES
Hacer un estudio en el que se compare la capacidad antioxidante
entre la cáscara y la pulpa de los tubérculos de papa nativa, para
evaluar dónde se localiza la concentración de antioxidantes.
Estudiar la variación del contenido de capacidad antioxidante que se
produce aplicando diferentes tiempos y temperaturas de cocción así
como su efecto sobre el color en papas nativas.
Evaluar el contenido de otros compuestos antioxidantes, que no
fueron cuantificados en el presente estudio, tales como carotenoides y
ácido ascórbico, con el fin de determinar la relación de éstos con la
capacidad antioxidante total de los tubérculos.
Elaborar un proyecto de prefactibilidad enfocado en la
industrialización de papas nativas Tushpa y Uvilla basado en la
información nutricional determinada en este estudio.
54
BIBLIOGRAFÍA
54
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ANEXOS
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ANEXO I
INFORME DE RESULTADOS PROXIMALES DE PAPA VARIEDAD
UVILLA
a) Fresco
67
b) Cocido
68
ANEXO II
INFORME DE RESULTADOS PROXIMALES DE PAPA VARIEDAD
TUSHPA
a) Fresco
69
b) Cocido