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Compuestos bioactivos en cerezas: Identificación, cuantificación y distribución en diferentes cultivares de cerezas tipo ‘Picotas’

David González Gómez (Dep. de Ciencias Analíticas, F. Ciencias, Universidad Nacional de Educación a Distancia-UNED)

Manuel J. Serradilla,  M. López Corrales (Hortofruticultura, Centro de Investigación Finca La Orden-Valdesequera, Gobierno de Extremadura)

M.J. Bernalte (Escuela de Ingenierías Agrarias, Universidad de Extremadura)

27/06/2013
Diferentes estudios científicos han demostrado que el consumo regular de frutas y hortalizas proporciona efectos beneficiosos para el organismo. El carácter saludable de los productos vegetales se debe a la presencia de compuestos bioactivos o fitoquímicos, que son metabolitos secundarios de las plantas sintetizados para llevar a cabo un gran número de funciones, entre las que destacan: su participación en mecanismos de defensa, atracción de polinizadores o la adaptación al entorno donde crecen. Por esta razón, se ha indicado que estos compuestos actúan como un escudo entre la planta y el entorno donde se encuentra. Aunque los compuestos funcionales poseen una gran variabilidad, en términos de estructura y propiedades químicas, éstos tienen una característica común que es su fuerte carácter antioxidante. De este modo, son capaces de neutralizar radicales libres, reduciendo así los daños causados por procesos oxidativos al material celular, siendo ésta la principal característica saludable atribuible al consumo regular de frutas y hortalizas.

La Universidad Nacional de Educación a Distancia (Uned) presentó el estudio 'Compuestos bioactivos en cerezas: Identificación, cuantificación y distribución en diferentes cultivares de cerezas tipo ‘Picotas’', con el que pretende dar a conocer las propiedades saludables que ofrecen, en concreto, algunas variantes de picotas españolas. Las cerezas se caracterizan por contar con una importante cantidad de compuestos funcionales en su composición, principalmente compuestos polifenólicos (ácidos hidroxicinámicos, flavonoles, procianidinas y antocianidinas) junto con indolaminas tales como melatonina y serotonina. Por ello, este estudio se centra en la influencia de diferentes factores pre y poscosecha en el contenido de estos compuestos funcionales en diferentes cultivares de cerezas.

Introducción

Todas las civilizaciones han utilizado las plantas y sus extractos con fines medicinales, y no sólo esto, sino que además han sido capaces de realizar mejoras en las mismas con objeto de incrementar o mejorar sus propiedades curativas [1], [2]. Existen un gran número de referencias arqueológicas que demuestran cómo las antiguas civilizaciones llevaban a cabo procesos de injertos en plantas para selección y perfeccionamiento de aquellas especies con mayores efectos saludables [3].

Por otro lado, desde la segunda mitad del s. XX se está produciendo un cambio en el origen de las patologías relacionadas con la nutrición. Si bien en etapas anteriores los problemas nutricionales estaban relacionados con hambrunas, actualmente son bien distintos, y se deben principalmente a una mala planificación nutricional o una elevada ingesta de alimentos. Esto está provocando un incremento notable de enfermedades no contagiosas tales como enfermedades cardiovasculares, diabetes, obesidad, cáncer y enfermedades respiratorias. La relación entre lo hábitos alimentarios y la ocurrencia de estas patologías es tal que la Organización Mundial de la Salud (OMS) establece que el 80% de la enfermedades cardiovasculares, el 90% de la diabetes tipo II y un tercio de los procesos cancerígenos podrían ser evitados con cambios en el estilo de vida, incluyendo cambios en la dieta [4]. La actividad funcional asociada al consumo de productos vegetales es debida, principalmente, a la presencia de compuestos funcionales [5], que son metabolitos secundarios de plantas caracterizados por su alto carácter antioxidante [6]. La acción saludable de estos compuestos sólo es efectiva cuando forman parte de un hábito alimentario, en el que su incorporación a la dieta se realiza de forma continua durante un largo periodo de tiempo, ya que estos compuestos presentan una relativa baja actividad biológica, sobre todo cuando se compara su acción con la que ejercen los fármacos [7].

Las frutas rojas, entre las que se incluyen las cerezas, presentan importantes cantidades de estos compuestos funcionales, concretamente son destacables los altos contenidos en compuestos polifenólicos, pigmentos antocianidínicos e indolaminas [8-11], todos ellos con la característica común de ser potentes antioxidantes, además de poseer otro amplio rango de propiedades saludables. Los compuestos fenólicos presentan una gran diversidad tanto en sus estructuras como en sus funcionalidades, pudiendo ser divididos en un amplio número de familias. Estos compuestos contribuyen al color, sabor y propiedades sensoriales de las frutas, tales como el amargor o la astringencia. Por ejemplo, el color característico de las cerezas se debe a los altos contenidos de antocianidinas, derivados polifenólicos, siendo la cianidina -3-O-glucosido y cianidina -3-O-rutinosido las más abundantes en las diferentes variedades [9]. Además de ser los responsables de la coloración de cerezas, se han encontrado que la presencia de estos compuestos en cerezas está altamente correlacionada con el potencial antioxidante que presentan estas frutas [12]. Respecto a los derivados indolamínicos encontrados en la cerezas, concretamente melatonina y serotonina [10], incrementan de forma notoria las cualidades funcionales de cerezas. La melatonia es una hormona endógena que se encuentra en la totalidad de vertebrados, sintetizada a partir del triptófano a través de su precursor serotonina en la glándula pineal. La función más importante de esta hormona en mamíferos es su acción reguladora del ciclo sueño-vigilia [3] además de ser un potente antioxidante [14]. La presencia de melatonina en plantas y frutos ha sido estudiada con anterioridad, ya que se ha probado que el aporte exógeno de estas indolaminas hace aumentar el contenido sérico de las mismas, incrementado así su actividad biológica tras su ingesta [15-18].

Materiales y métodos

Selección de muestras

En este trabajo de investigación se han estudiado un total de cinco cultivares de cerezas dentro de las variedades tipo 'Picotas': Ambrunés, Pico Negro, Pico Negro Limón, Pico Colorado, Navalinda y Sweetheart. Navalinda fue el cultivar más temprano de los estudiados (recolección a finales de mayo). El resto de cultivares fueron recolectados desde esa fecha hasta finales de Julio. Todo el material vegetal fue proporcionado por productores locales de la zona del Valle del Jerte (Extremadrua, España). Destacar que los cultivares Pico Colorado, Pico Negro, Pico Negro Limón, Navalinda y Ambrunés están incluidas dentro de D.O. Cerezas del Jerte. Tras la recolección y/o almacenamiento, las diferentes muestras de cerezas fueron conservadas a -80 °C hasta su posterior análisis. En aquellos casos en los que se analizó la influencia del estado de madurez se siguió el criterio establecido anteriormente por Serradilla y col. (2011) [8] y González-Gómez y col. (2010) [10].

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La imagen refleja la picota justo antes de ser recogida.

Análisis de compuestos fenólicos y antocianidinas

Para la extracción de compuestos fenólicos y antocianidinas se siguió el procedimiento establecido en el Instituto Tecnológico Agroalimentario de Extremadura (Intaex) [9]. De forma resumida, 500 g de cerezas parcialmente descongeladas fueron deshuesadas y completamente homogeneizadas mediante el empleo de un triturador tipo Omni-Mixer (Omni International, GA, USA). Para evitar o reducir al máximo las pérdidas de compuestos funcionales debido a procesos de degradación, el homogeneizado se realizó en ausencia directa de luz y a baja temperatura. Posteriormente, 10 g de la muestra homogeneizada fue extraída con 50 ml de disolución metanólica en medio ácido (0,2% ácido clorhídrico). Tras 24 h a -20 °C, los extractos fenólicos fueron separados de la pulpa e inyectados en sistema cromatográfico para su análisis. La identificación y cuantificación de los diferentes compuestos fenólicos y anotociánicos se llevó a cabo mediante sistema HPLC acoplado a espectrómetro de masas, empleando para su elución en fase móvil consistente en una mezcla de TFA al 0,1% y acetonitrilo.

Análisis de melatonina y serotonina

La extracción, identificación y análisis de las indolaminas melatonina y serotonina se llevó a cabo mediante procedimiento establecido en el Intaex [10]. De forma resumida, 2,0 g de muestra liofilizada de cereza fue extraída con 10 ml de tampón fosfato (pH 8,0). Tras la fases de homogeneización y centrifugación durante 10 minutos a 2 °C (1.000 rpm), las muestras fueron filtradas y llevadas a un embudo de decantación, donde se añadieron 300 ml de KOH 0,1 M y 3 ml de cloroformo. La fase orgánica, conteniendo las indolaminas presentes en las muestras de cereza, fue separada y tras su evaporación en nitrógeno y posterior reconstitución con 200 mL de disolución acuosa de ácido fórmico (0,45%) fue inyectada en sistema cromatográfico para su análisis. Todo el proceso de extracción se llevó a cabo en ausencia directa de luz para evitar procesos de degradación. La identificación y cuantificación de los diferentes compuestos fenólicos y anotociánicos se llevó a cabo mediante sistema HPLC acoplado a espectrómetro de masas, empleando para su elución en fase móvil consistente en una mezcla de ácido fórmico al 0,45% y acetonitrilo.

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La imagen muestra un ejemplo de cerezas de clase 'Picota'.

Análisis estadístico

Todos los datos han sido expresados como valores medios de cuatro análisis independientes. Todos los análisis estadísticos se han realizado mediante el empleo de SPSS 13.0.

Resultados y discusión

Influencia del cultivar en la presencia de compuestos polifenólicos y antocianidinas

El contenido de antocianos y polifenoles encontrados en los diferentes extractos de cerezas se resume en la Figura 1. Se han representado las concentraciones de los compuestos mayoritarios encontrados en los cinco cultivares de cerezas tipo ‘Picotas’. En relación al contenido de pigmentos antociánicos, se puede observar que la cianidina-3-rutinósido (CY-3-RUT) fue el pigmento más abundante en todos los cultivares, destacando especialmente las variedades ‘Navalinda’ y ‘Pico Negro’, en las que la concentración de este pigmento alcanzó los 100 mg/100g PF, s constituyendo el 82 y 92% del contenido total. En relación a los ácidos hidroxicinámicos, los más abundantes fueron el ácido p-cumaroilquínico (PCQ), el ácido neoclorogénico (NCHL) y el ácido clorogénico (CHL). El cultivar ‘Pico Negro’ fue el que mostró un mayor contenido en esta familia de compuestos, seguido de ‘Navalinda’ y ‘Pico Negro’. Una tendencia similar, en cuanto a la distribución de concentraciones, fue observada para los flavanoles identificados en estos cultivares de cerezas, en concreto la epicatequina (EPIC) y quercetina (QUER), aunque la diferencia entre cultivares fue menos acusada. El cultivar ‘Pico Negro’ fue el que mostró la concentración más elevada de compuestos fenólicos, medidos como la suma de todos ellos, con una concentración final de 225 mg/100 g PF. En este cultivar PCQ representó el 58% y el NCHL el 33% del contenido total de compuestos fenólicos respectivamente. Además, esta variedad fue la que registró mayor actividad antioxidante frente a las otras cuatro estudiadas (datos no mostrados). Datos comparables a los encontrados en estas variedades han sido establecidos por otros autores en trabajos previos [11, 19].

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Figura 1: Distribución de la concentración de antocianidinas (A), ácidos hidroxicinámicos (B), flavanoles (C) e indolaminas (D) en diferentes variedades de cerezas tipo 'Picotas' tras su recolección y en su estado madurez comercial.

Influencia del cultivar en la presencia de indolaminas

La influencia del factor genético sobre el contenido de indolaminas en cerezas queda reflejado en los datos mostrados en la figura 1D, en la que se resume el contenido de melatonina y serotonina [10], además del de triptófano [20], al ser este aminoácido el precursor de ambos compuestos a través de la ruta metabólica del ácido shikímico [9]. La concentración de estos compuestos son muy variables y dependen del cultivar. En general, se puede observar que el contenido de melatonina es significativamente inferior al de serotonina y triptófano, llegando a haber algunos cultivares, como ‘Ambrunés’, donde la melatonina no fue detectada. Las variedades con mayor concentración de serotonina fueron ‘Ambrunés’ y ‘Pico Colorado’, y de acuerdo a los datos establecidos por Cubero y col. [20], ‘Navalinda’ fue el cultivar que mostró un mayor contenido de triptófano.

Influencia del estado de madurez sobre la concentración de compuestos funcionales

La influencia del estado de madurez sobre la concentración de los compuestos indicados anteriormente se ha resumido en la figura 2, de acuerdo a los datos establecidos por Serradilla y colaboradores para la variedad ‘Ambrunés’ [8]. Según estos datos, la concentración de los compuestos fenólicos tiende a aumentar a medida que avanza el grado de maduración, especialmente, los responsables de la pigmentación, características de las cerezas (antocianidinas). Dentro de los ácidos hidroxicinámicos se observa que la concentración del PQC disminuye significativamente a medida que aumenta la madurez del fruto. La influencia del estado de madurez es más evidente en la evolución de la concentración de melatonina y serotonina (figura 2D). En este caso se recogen los datos obtenidos para cinco cultivares de cerezas tipo picota [10]. Como puede observarse, la concentración de estos compuestos es muy reducida, o incluso nula, en estados inmaduros, viéndose significativamente incrementada a medida que aumenta la madurez.

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Figura 2: Distribución de la concentración de antocianidinas (A), ácidos hidroxicinámicos (B), flavanoles (C) e indolaminas (D) en diferentes variedades de cerezas tipo ‘Pictoas’ tras su recolección y en diferentes estados de madurez, establecidos en función del color de su piel (El estado 1 corresponde con el más inmaduro, y 5 con el más maduro).

Conclusiones

Las cerezas, como otros frutos rojos, se caracterizan por su elevado contenido en compuestos funcionales, concretamente, es destacable la elevada presencia de compuestos fenólicos, antocianidinas e indolaminas. En este trabajo se ha revisado la distribución de estos compuestos en un grupo de variedades de cerezas englobadas en la D.O.P. Cerezas del Jerte, conocidas como cerezas tipo 'Picotas', observándose que existe una gran influencia del factor genético sobre la abundancia de estos compuestos. En relación a la influencia del estado de madurez, se ha comprobado que de forma general, para los cultivares de cereza estudiados, existe una correlación positiva entre estado de madurez y concentración de estos compuestos.

Referencias bibliográficas

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