Incremento de compuestos fitoquímicos bioactivos en brotes de brócoli mediante tratamientos inductores de estrés
23 de marzo de 2011
Metodología general
El contenido en vitamina C se determinó mediante la suma del contenido en ácido ascórbico (AA) y ácido dehidroascórbico (DHAA). Los análisis por HPLC-UV de la vitamina C (AA + DHAA) se llevaron a cabo después de la derivatización del DHAA al fluoróforo 3-(1,2-dihidroxietil)furo(3,4-b) quinoxalina-1-ona (DFQ) con 1,2-ortofenilendiamina (OPDA; Fluka Chemika, Neu-Ulm, Suiza), según método de Pérez-Balibrea et al (2008).
Los glucosinolatos fueron registrados a 227 nm y se identificaron con el método anteriormente descrito de glucosinolatos intactos LC-MS (Bennet et al., 2004) y cuantificados por HPLC-DAD utilizando sinigrina (Sigma-Aldrich Chemie Gmbh, Steinheim, Alemania) como estándar externo. Para los compuestos fenólicos, los cromatogramas se determinaron, analizaron y midieron a 280, 320 y 360 nm. Los derivados del ácido caféico se cuantificaron como ácido clorogénico (ácido 5-caffeoilquinico, Sigma, St. Louis, EEUU), los flavonoides como rutina (quercetina 3-rutinosido, Sigma, St. Louis, EEUU) y los derivados del ácido sinápico como ácido sinápico (Sigma, St. Louis, EEUU).
Para la determinación de la capacidad antioxidante se utilizaron técnicas basadas en medidas espectrofotométricas, mediante los ensayos DPPH· y ABTS·+, usando los radicales 2,2-difenil-1-picril-hidrazilo (DPPH·) (Brand-William et al., 1995) y el catión radical 2,2´-azinobis (3-etilbenzoatotiazolín-6-sulfonato) (ABTS·+) (Espín et al., 2000).
El análisis de la varianza (Anova) se realizó a un nivel de significación de P≤ 0,05 mediante el programa estadístico SPSS 14.0 (Chicago, EEUU). La comparación entre valores medios según tratamientos se realizó por el Test de Rangos Múltiples de Duncan (*P< 0.05, **P< 0.01, ***P< 0.001).
Resumen de los resultados
Efecto del genotipo en la calidad fitoquímica de semillas y brotes de distintos cultivares comerciales de brócoli
Respecto al contenido fenólico total, las semillas y brotes del cultivar ‘Viola’ fueron significativamente más ricos (640, 228 y 224 mg 100 g-1 pf, en brotes de 3, 7 y 14 días, respectivamente) que ‘Nubia’ y ‘Marathon’. También se determinaron diferencias significativas a nivel de glucosinolatos individuales y totales. En el caso de los glucosinolatos alifáticos, mas afectados por factores genéticos (Moreno et al., 2008), ‘Nubia’ y ‘Marathon’ fueron un 64% mas ricos en glucorafanina (precursor del isotiocianato sulforafano) que ‘Viola’. Los brotes de 3 días de ‘Marathon’ presentaron las mayores concentraciones de glucosinolatos totales y glucorafanina (556 y 204 mg 100 g-1 pf, respectivamente), sin embargo, al final del periodo estudiado (14 días) fueron los brotes de ‘Viola’ los que registraron la mayor concentración de glucosinolatos totales (208 mg 100 g-1 pf).
El estudio comparativo de cultivares comerciales indicó que, si bien los brotes de brócoli representan una fuente importante de fitoquímicos, las particularidades genéticas de las semillas dan lugar a diferencias cuantitativas y cualitativas considerables, afectando decisivamente a la calidad nutritiva de los brotes de brócoli.
Indetificación de antocianos acilados en brotes de brócoli
Los brotes del cultivar ‘Viola’ presentaron concentraciones significativamente superiores de cianidina 3-O-(sinapoil)diglucosido-5-O-glucosido, cianidina 3-O-(feruloil)diglucosido-5-O-glucosido, cianidina 3-O-(sinapoil)(sinapoil)diglucosido-5-O-glucosido y cianidina 3-O-(sinapoil)(feruloil)diglucosido-5-O-(malonil)glucosido. La concentración total de antocianinas identificadas en los brotes ‘Marathon’, ‘Nubia’ e ‘Intersemillas’ fue similar (0,23 – 0,29 mg 100 g-1 pf) y significativamente menor que la determinada en los brotes ‘Viola’ (0,64 mg 100 g-1 pf).
El análisis de antocianos mediante HPLC/UV-PAD/ESI-MS/MS resultó una herramienta útil para la diferenciación cualitativa de los brotes así como para la cuantificación de derivados de cianidina, caracterizados por primera vez en brotes de brócoli.
Efecto del régimen lumínico sobre los compuestos fitoquímicos bioactivos de los brotes de brócoli
Se observó una influencia positiva y significativa de las condiciones lumínicas en el contenido fitoquímico ya que los brotes de brócoli germinados con luz registraron un 83% más de vitamina C, un 33% más de glucosinolatos, y un 62% más de compuestos fenólicos por cada 100 gramos de peso fresco, que los brotes germinados en oscuridad.
La distribución relativa y porcentual entre órganos fue muy similar en las distintas condiciones de germinación, representando la parte comestible del brote (hipocotilo y cotiledón) más del 90% del contenido fitoquímico, debido principalmente a las elevadas concentraciones presentes en los cotiledones. En condiciones de luz el contenido en vitamina C de los cotiledones representó el 63% de la concentración presente en los brotes, sin embargo en condiciones de oscuridad la distribución porcentual de vitamina C representó el 37% tras 14 días de germinación, observándose además una redistribución de la vitamina C en los brotes germinados en ausencia de luz.
Efecto de la fertilización con azufre sobre el contenido en glucosinolatos de los brotes de brócoli
La concentración de glucosinolatos se vio afectada por las distintas dosis de azufre aplicadas ya que los tratamientos S15 (15 mg L-1 K2SO4), S30 y S60 consiguieron aumentar la concentración total de glucosinolatos en un 14, 18 y 23%, respectivamente, con respecto a los brotes no tratados (S0) tras 12 días de germinación y tratamiento. Los glucosinolatos alifáticos, derivados del aminoácido metionina, fueron los más afectados por las dosis de azufre aplicadas, por el contrario, los glucosinolatos indólicos, derivados del triptófano, no se vieron afectados por el tratamiento.
Los datos obtenidos mostraron que, si bien el grado de desarrollo del brote fue el factor más determinante en la concentración de glucosinolatos, la aplicación y una óptima asimilación de azufre favorece la biosíntesis y acumulación de glucosinolatos alifáticos en los brotes de brócoli después de 12 días de tratamiento y germinación.
Acumulación de compuestos fitoquímicos en brotes de brócoli mediante la aplicación de elicitadores
Los tratamientos con 200 µM y 300 µM SA, así como chitosano al 0,01% provocaron incrementos positivos y significativos, de un 26, 18 y 54% respectivamente en el contenido de vitamina C de los brotes de brócoli de 5 días. También la concentración de flavonoides aumentó un 33 y un 31% tras la aplicación de 100 µM SA y 10 µM MeJA, respectivamente, tras 7 días de tratamiento. Por el contrario, la aplicación de los aminoácidos metionina y triptófano no causó un aumento del contenido de vitamina C ni de compuestos fenólicos.
Los resultados obtenidos indicaron que la aplicación prolongada de bajas concentraciones de aminoácidos y moléculas inductoras del metabolismo secundario durante la etapa de desarrollo de los brotes de brócoli es un método útil y efectivo para estimular la biosíntesis de fitoquímicos bioactivos y mejorar el valor nutricional de los brotes de brócoli, ampliando así las posibilidades de aplicación de este alimento para su consumo como ingrediente en alimentos funcionales.
Efecto de las condiciones de envasado en la calidad nutricional de los brotes de brócoli
El recuento de mohos y levaduras tras 16 días de conservación en brotes envasados con plástico macroperforado y con plástico de elevada permeabilidad fue significativamente menor que en el resto de las condiciones estudiadas. Los brotes de brócoli presentaron una concentración inicial de vitamina C de 64 mg 100 g-1 pf, preservándose durante el periodo de almacenamiento en los brotes envasados con plástico macroperforado, alcanzando valores significativamente superiores a los obtenidos con las demás condiciones de envasado.
Tras el análisis de los resultados obtenidos se determinó que el empleo de un plástico de envasado macroperforado que permita el intercambio natural de gases (21% O2 + 0,04% CO2) entre el espacio interior y exterior del envase es la opción más conveniente para preservar la calidad organoléptica y microbiológica, así como para mantener la concentración de compuestos fitoquímicos bioactivos durante el periodo de vida útil de los brotes de brócoli enriquecidos.
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