UNIVERSIDAD CATÓLICA DE TEMUCO

FACULTAD DE RECURSOS NATURALES

ESCUELA DE AGRONOMÍA

“DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE POLIFENOLES

TOTALES EN FRUTOS DE AJÍ (Capsicum annuum L.) CV. CACHO DE

CABRA”.

MARTÍN TADEO CANALES BRAVO

TEMUCO – CHILE 2009

Tesis de grado presentada a la Facultad de

Recursos Naturales como parte de los

requisitos para optar al título de:

INGENIERO AGRÓNOMO

2

“DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACION DE POLIFENOLES T OTALES EN FRUTOS

DE AJÍ (Capsicum annuum L .) CV. CACHO DE CABRA”

“Determination of the content of total polyphenols in fruits of chili pepper (Capsicum annuum L.)

cv. Cacho de cabra”

Martín Tadeo Canales Bravo (1)

(1)Alumno tesista, Universidad Católica de Temuco. Email: mcanales2004@alu.uct.cl

ABSTRACT

Capsicum annuum L. is characterized as a rich source of phenolic compounds which are concentrated

mainly in the fruits, which are distributed in each structure of chili pepper. These are the main source of

antioxidants of this vegetable which are associated with the prevention of degenerative diseases, which

include several types of cancer. The aim of this study was to determine the total polyphenol content in

different parts of pepper fruit (seed, peduncles, pericarp) from 10 accessions from the central zone of the

country, using the Folin-Ciocalteau method.

In which differences were statistically significant for both parts of the fruit, as for the 10 accessions

studied. The values found for pericarp, peduncles and seeds are 3,120. 2,795 and 1,164. respectively,

expressed in mg gallic acid equivalents (EGA) per 100 g dry matter basis. The high content of

polyphenols in pepper cv. Cacho de cabra goat found in the pericarp and the lowest in the seed.

Key words: total polyphenols, pericarps, seeds, peduncles, Folin Ciocalteau.

RESUMEN

Capsicum annuum L. se caracteriza por ser una fuente rica en compuestos fenólicos, los cuales se

concentran principalmente en los frutos donde se distribuyen de manera variada en sus estructuras.

Constituyen la principal fuente de antioxidantes de este vegetal los cuales están asociados a la prevención

de enfermedades degenerativas, las que incluyen varios tipos de cáncer.

3

El objetivo de este estudio fue determinar la concentración de polifenoles totales en diferentes partes del

fruto de ají (semilla, pedúnculo, pericarpio) cv. Cacho de cabra proveniente de 10 accesiones de la zona

Central del país, utilizándose el método de Folin–Ciocalteau.

Se encontraron diferencias estadísticamente significativas (p≤0,05), tanto para las partes del fruto, como

para las 10 accesiones estudiadas.

Los valores encontrados para pericarpio, pedúnculo y semillas son de 3.120, 2.795 y 1.164, mg

equivalentes de ácido gálico (EAG) por 100 g de producto base materia seca. El mayor contenido de

polifenoles en ají cv. Cacho de cabra se encuentra en el pericarpio y el más bajo, en la semilla.

Palabras clave: polifenoles totales, pericarpio, semilla, pedúnculo, Folin Ciocalteau

INTRODUCCIÓN

El género Capsicum, incluye un promedio de 25 especies y tiene su centro de origen en las regiones

tropicales y subtropicales de América, probablemente en el área Bolivia-Perú, donde se han encontrado

semillas de formas ancestrales de más de 7.000 años, y desde donde se habría diseminado a toda América

(Cano, 1998).

Al menos cinco de sus especies son cultivadas en mayor o menor grado pero, en el ámbito mundial, casi la

totalidad de la producción de ají y pimiento está dada por una sola especie, Capsicum annuum L. (Cano,

1998). En Chile se cultivan 1.358,61 ha de ají (Censo Agropecuario, 2007).

Los frutos de Capsicum se consumen de forma muy diversa. Como especia aportan un sabor, un color y/o

pungencia característico a un sinfín de aplicaciones culinarias. Como hortaliza se consumen, entre otras

formas, frescos, fritos, asados, encurtidos, deshidratados como el caso del merkén, un condimento

ancestral elaborado con ají Cacho de cabra deshidratado, tostado, ahumado, molido y salado (Castillo et

al., 2009) o en productos gourmet como es el caso de aceites de oliva, palta aromatizados con merkén.

Uno de los aspectos más determinantes para esta diversidad de usos es su amplio espectro de aromas, los

cuales contribuyen de forma principal a lo que denominamos “flavor” y que es una combinación de los

cuatro sabores básicos, la pungencia y los compuestos volátiles responsables del aroma (Kollmannsberger

et al., 2006).

Capsicum spp. muestra una gran diversidad genética en términos de color, tamaño, forma y composición

química. Las investigaciones recientemente han reconocido que los frutos de Capsicum varían en gran

medida en sus contenidos de vitaminas, antioxidantes y polifenoles (Howard y Wildman, 2007).

4

Los polifenoles son compuestos provenientes del metabolismo secundario de las plantas (Apak et al.,

2007). Las principales funciones de estos compuestos en las células vegetales son las de actuar como

metabolitos esenciales para el crecimiento y reproducción de las plantas, y como agentes protectores

frente a la acción de patógenos, siendo secretados como mecanismo de defensa (Martínez et al., 2000).

Además, participan en la asimilación de nutrientes, síntesis proteica, actividad enzimática, fotosíntesis,

formación de componentes estructurales y alelopatía (Robbins, 2003). Los compuestos fenólicos están

relacionados a las características sensoriales como el sabor, astringencia, dureza y a las propiedades

nutritivas (Robles et al., 2007). Su contribución a la pigmentación de los alimentos está claramente

reconocida, a través de las antocianidinas, responsables de los colores rojo, azul, violeta, naranja y púrpura

de la mayoría de las plantas y de sus productos. Además, la reacción de oxidación de los compuestos

fenólicos hacia la formación de quinonas, catalizada por las enzimas polifenol oxidasas, produce un

pardeamiento enzimático en los alimentos, fenómeno de vital importancia para asegurar la calidad de

frutas y verduras durante el procesado (García, 2005).

Los polifenoles pueden ser divididos en varios subgrupos atendiendo a su estructura básica. Los

flavonoides, con estructura básica C6-C3-C6, incluyen a las antocianinas, los flavonoles (como es el caso

de quercetina, miricetina y kampferol) y flaconas (apigenina, luteolina y diosmetina); las flavanonas,

charconas y dihidrochalconas, las isoflavonas y los flava-3-oles (Hertog et al., 1993; Espin y Tomás -

Barderán, 2005).

Los que tienen más relevancia desde el punto de vista de su actividad biológica y/o contenido en la dieta

son los flavonoles, flavan-3-oles, l isoflavonas, estilbenoides, hidroxitirosol y ácido elágico. La principal

función que poseen los polifenoles en los humanos es la actividad antioxidante (Moraes de Souza et al.,

2008), esta característica se debe a la reactividad del grupo fenol (Kähkönen et al., 2001). En las células

animales los antioxidantes protegen el organismo de los radicales libres, moléculas altamente reactivas

que pueden dañar el organismo a nivel celular. Si los radicales libres no son inactivados atacan causando

destrucción en las membranas celulares, proteínas y ADN, el daño oxidativo a nivel celular es exacerbado

cuando el balance de radicales libres excede la cantidad de antioxidantes endógenos (Howard y Wildman,

2007). Esto puede aumentar el riesgo al desarrollo de cáncer, enfermedades cardiovasculares y otras

enfermedades degenerativas (Padilla et al., 2008).

Los frutos de Capsicum se caracterizan por ser una fuente rica de compuestos fenólicos (Estrada et al.,

2002), donde en estudios realizados por Howard y Wildman (2007) señala que los principales flavonoides

encontrados en ellos son la quercetina seguida de la luteolina, donde se analizaron un total de 31 frutos de

C. annuum y se determinó que el principal aporte de quercetina lo constituye la variedad Yelow wax con

valores que van desde los 78,4 mg 100 g-1 a 4,3 mg 100 g-1 en base a peso fresco.

5

A su vez trabajos realizados por Vinson et al. (2001) estudiaron la concentración de polifenoles totales en

distintos vegetales, encontrándose los valores más altos en frambuesa congelada, frutilla y arándano, con

valores de 2.701 mg EGA 100 g-1, 1.229 mg EGA 100 g-1 y 1.054 mg EGA 100 g-1, respectivamente.

El aporte de polifenoles en la dieta puede estar entre 50 mg día-1 y 800 mg día-1, dependiendo del

consumo de productos que lo contienen. Un nivel importante de antioxidantes, se alcanza cuando el

consumo es de unos 800 mg dia-1, que puede lograrse con una dieta rica en frutas y hortalizas (Mattivi,

2002).

Los datos relativos a la ingesta diaria de polifenoles son muy variables según el enfoque del estudio,

porque hay distintos hábitos y gustos en el consumo de alimentos, lo que puede cambiar dramáticamente

el patrón de ingesta. En la dieta occidental, se estima que la ingesta de polifenoles es de 1000 miligramos

al día aproximadamente (Mattivi, 2002).

Dada la importancia de la especie, resulta interesante estudiar la concentración de polifenoles totales en

frutos de ají, cv. Cacho de cabra, con el fin de caracterizar la materia prima usada en la elaboración de

merkén.

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se llevó a cabo en el Laboratorio de Bromatología, dependiente de la Escuela de Agronomía de

la Universidad Católica de Temuco, ubicada en la Región de La Araucanía.

Para determinar la concentración total de polifenoles totales se utilizaron frutos de ají correspondientes al

tipo Cacho de cabra corto, los cuales fueron recolectados en 10 predios al momento de la cosecha, la que

se llevó a cabo en la zona Centro Sur del país, Región del Maule, localizados principalmente en Villa Prat

comuna de Sagrada Familia y Palmilla comuna de Linares, durante los meses de marzo y abril de 2009.

En la Figura 1 se presenta un mapa de la zona geográfica desde la cual se obtuvieron los frutos de ají cv.

Cacho de cabra corto.

6

Figura 1. Mapa correspondiente a la Región del Maule, señalando el sector geográfico donde se

realizó la colecta de ají cv. Cacho de cabra corto.

Figure 1. Map corresponding to the Region of Maule, indicating the geographical area where the

collection was made pepper cv. Cacho de cabra corto.

Las muestras recolectadas se guardaron en frío a una temperatura de -15 ºC durante el periodo de

recolección. Una vez que se recolectó el 100% del material, constituyendo un total de 600 frutos, se

deshidrataron a una temperatura de 60ºC por 120 h. Después de este periodo se determinó el porcentaje

de humedad y materia seca total, el que se realizó de acuerdo a lo indicado por Mattisek et al. (1998),

0,50 g de muestra molida, secados durante 8 h a 105ºC, obteniéndose un peso inicial (húmedo) y un peso

final (seco). Los valores se calcularon mediante la Ecuación 1 y 2.

Peso seco (%)= (peso crisol + muestra seca) – (peso crisol vacío) x 100 (Ecuación 1) peso de la muestra húmeda

Humedad (%)= 100 - peso seco (%) (Ecuación 2)

7

Preparación de las muestras

Después del proceso de secado las muestras se dividieron con el fin de separarlas en: pedúnculo, semilla y

pericarpio, con lo cual se obtuvieron muestras de cada una de las secciones del ají.

Luego de esta etapa se procedió a molturar en un molino eléctrico (marca Cyclotec 1093 Sample Mill,

Arquimed, Santiago, Chile) con tamiz de 1,0 mm los capis, semillas y pedúnculos, todo por separado. Para

esto se utilizaron tijeras, guantes y mascarilla. El ají molido se almacenó en bolsas plásticas herméticas, a

temperatura de 15ºC, durante el periodo de molienda del material.

Extracción y cuantificación de polifenoles totales

La extracción de los polifenoles totales se realizó de acuerdo al método de Folin Ciocalteau (FC) descrito

por Georgé et al. (2005). Los reactivos utilizados fueron la solución acetona/agua (7/3 v/v), solución de

carbonato de sodio (75 g L-¹), solución de Folin (diluida en 10 partes de agua), ácido gálico (5 mg L-¹ a 25

mg L-¹)

En la reacción de Folin Ciocalteau se utilizaron 0,5 g de semilla, pedúnculo y pericarpio y 0,3g de extracto

de pericarpio y pedúnculo, y 0,8 g de extracto de semilla. Además, se preparó una curva de ácido gálico

como estándar. El valor de la absorbancia fue leído a una longitud de onda de 760 nm y los resultados se

expresaron en mg equivalentes ácido gálico (EAG) por 100 g de producto base materia seca.

Análisis estadístico

Los datos fueron analizados en el software SPSS versión 15.0 para Windows, el cual permitió realizar un

análisis descriptivo y exploratorio de los datos, mediante un diseño factorial completamente al azar con

seis repeticiones por accesión. Los resultados se sometieron a un análisis de varianza (ANDEVA) y

prueba de comparación múltiple de Tukey (p≤0,05).

8

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En el Cuadro 1 se presenta la concentración de polifenoles totales en pericarpios de cada una de las 10

accesiones de ají Cacho de Cabra obtenidas en la zona Centro Sur de Chile.

Cuadro 1. Concentración de polifenoles totales en pericarpio (mg equivalentes ácido gálico 100 g-1 de

producto base seca) en 10 accesiones de ají obtenidas en la zona Centro Sur de Chile.

Table 1. Total polyphenol content of pericarp (mg galic acid equivalent 100 g-1 product base dry) in 10

accessions of pepper produced in the South Central of the country.

Accesión Polifenoles totales (mg EAG 100 g-1 BMS)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

3414,91 ± 500,55 ab

3812,00 ± 396,69 a

3982,17 ± 551,02 a

4099,85 ± 326,93 a

3547,80 ± 247,74 ab

3419,88 ± 330,40 ab

3530,07 ± 325,72 ab

3054,88 ± 271,99 b

3429,28 ± 18696 ab

3687,93 ± 369,46 ab

Letras distintas indican diferencias estadísticamente significativas según la prueba de Tukey (p≤0,05).

Los mayores contenidos de polifenoles totales se encontraron en la accesión cuatro y el valor más bajo la

accesión ocho, con valores de 4.099 mg EGA 100 g-1 y 3.054 mg EGA 100 g-1 base MS respectivamente,

en las que se comprobaron diferencias estadísticamente significativas. Estas variaciones se pueden

explicar en gran medida debido a que la concentración de polifenoles totales en frutos de C. annuum

pueden estar influenciadas por diversos factores entre los que se incluyen: variación genética, grado de

madurez, condiciones del suelo, uso de fertilizantes, clima, disponibilidad de luz (duración del día e

intensidad de la luz), agua y la manipulación post cosecha (Vega-Galvez et al., 2009), así como también

el tiempo de almacenamiento y la concentración de la muestra (Castillo, 2008). Esto explicaría las

diferencias estadísticamente significativas encontradas.

Los contenidos de polifenoles obtenidos de esta investigación son superiores a los reportados por Deepa et

al. (2007) quienes también obtuvieron diferencias en el contenido de fenoles totales en genotipos de

pimientos rojos, pero con valores que van desde un mínimo de 323 mg 100 g-1 a 852 mg 100 g-1 mientras

9

que Marín et al. (2004), reportaron valores de flavonoides totales de C .annuum verde y rojo con valores

de 3,98 mg EAG 100 g-1 y 2,54 mg EAG mg-1 respectivamente, evaluados en peso fresco.

A su vez Materska y Perucka (2005) quienes analizaron diferentes cultivares de C. annuum en distintos

estados de madurez informaron valores de flavonoides totales de 147 mg 100 g-1 en ají verde y 73,4 mg

100 g-1 en ají rojo BMS

Así mismo, Naranjo (2008) determinó la concentración de polifenoles en frutos de ají Cacho de cabra de

la zona Central de Chile siguiendo el protocolo de Folin-Ciocalteau donde reportó valores entre 1.067,28

mg EGA 100 g-1 y 1.997,08 mg EGA 100 g-1 base MS. A su vez, Howard et al. (2000) obtuvieron la

concentración de polifenoles totales en distintas variedades de ají, donde para las especies de C. annuum

tipo bell, cultivar Yellow Bell y tipo cascabella cultivar PETO Cascabella valores de 2.846 mg a 5.788 mg

respectivamente, equivalentes de ácido clorogénico por kg de fruta fresca.

Otras investigaciones realizadas por Wu et al. (2004) que analizaron el contenido fenólico y la capacidad

antioxidante de frutas, verduras y diversos tipos de alimentos obtuvieron resultados en manzanas variedad

Red Delicious 347 mg EGA 100 g-1, frambuesa 504 mg EGA 100 g-1, kiwi 278 mg EGA 100 g-1 y

cranberry 709 mg EGA 100 g-1 que reportó el valor más alto.

También, se ha evaluado la concentración de polifenoles totales en jugo de granada siguiendo el

protocolo de Folin-Ciocalteau y se comparó con la concentración en té verde y vino tinto Cabernet

Sauvignon con resultados de 2.117 mg EGA L-1, 1.029 EGA L-1, 2.036 EGA L-1, respectivamente (Gil et

al., 2000).

Dichas evidencias científicas comprueban que C. annuum posee cualidades como producto funcional

debido a su alta carga de antioxidantes sustentado por su elevado contenido de polifenoles totales.

Sin bien es cierto las más altas concentraciones de polifenoles totales se encuentran en el pericarpio del

fruto, no es menos cierto señalar que los pedúnculos de estos frutos también poseen una alta cantidad de

polifenoles totales como queda demostrado en el Cuadro 2 donde se reportan valores que van desde los

2.336 mg EGA 100 g-1 hasta los 3.078,15 mg EGA 100 g-1 en BMS.

10

Cuadro 2. Contenido total de polifenoles en pedúnculos (mg EAG 100 g-1 de producto base seca) en 10

accesiones de ají obtenidas en la zona Centro de Chile.

Table 2. Total polyphenol content (mg GAE 100 g-1 product base dry) in 10 accessions of pepper

produced in the Center of the country.

Accesión Polifenoles totales (mg EAG 100 g-1 de producto base seca)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2336,02 ± 255,71 e

2655,33 ± 216,95 edc

2811,47 ± 284,25 abc

2989,08 ± 231,91 cba

2405,68 ± 186,42 ed

3078,15 ± 89,44 ba

3167,95 ± 153,36 a

2754,75 ± 212,84 dcb

2711,06 ± 236,37 edcb

3043,91 ± 182,89 cba

Letras distintas indican diferencias estadísticamente significativas según la prueba de Tukey (p≤0,05).

Otras investigaciones similares realizadas por Villar (2009) señalan valores de polifenoles en pedúnculos

de ají cacho de Cabra de la zona Central de Chile de 1.225,7 mg EGA 100 g-1 base MS, encontrando cifras

más bajas a las obtenidas en este estudio, lo que puede explicarse debido a que en las plantas, son muchos

los factores que están involucrados en el contenido de los distintos polifenoles presentes, de los cuales, los

ambientales, grado de madurez y almacenaje son unos de los más importantes (Manach et al., 2004).

Además, se determinaron las concentraciones polifenólicas en semillas de frutos de ají las que se

presentan en el Cuadro 3, donde se observan valores que van desde 991,57 mg EGA 100 g-1 hasta 1.328

mg EGA 100 g-1 en BMS, encontrándose diferencias estadísticamente significativas.

11

Cuadro 3. Contenido total de polifenoles en semillas (mg EAG 100 g-1 de producto base seca) en 10

accesiones de ají obtenidas en la zona Centro de Chile.

Table 3. Total polyphenol content of seed (mg acid equivalent gálico100 g-1 product base dry) in 10

accessions of pepper produced in the Center of the country.

Accesión Polifenoles totales en semillas (mg EAG 100 g-1 de producto base seca)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

991,57 ± 138,83 e

1045,49 ± 137,08 e

1053,30 ± 141,47 ed

1157,91 ± 147,07 edc

1014,18 ± 210,56 e

1221,77 ± 43,74 edc

1337,28 ± 136,87 c

1313,23 ± 122,17 dc

1183,70 ± 106,87 edc

1328,44 ± 149,86 c

Letras distintas indican diferencias estadísticamente significativas según la prueba de Tukey (p≤0,05).

Al observar el Cuadro 3, se puede señalar la obtención de valores bastantes elevados si se considera que

en estudios realizados por Licanleo (2009) en degradación de polifenoles en semillas de cilantro a

diferentes temperaturas, se informó que a una temperatura de 60ºC los valores de polifenoles totales

fueron cercanos a 500 mg EAG 100 g-1 en BMS. Por otro lado, Garrido et al. (2008), evaluando la

influencia de la transformación industrial sobre polifenoles y las propiedades antioxidantes en almendras,

observaron una disminución de los polifenoles, es por este motivo que resulta interesante analizar las

concentraciones de polifenoles totales en semillas ya que éstas aportan en promedio 1.164 mg EAG 100 g1

en BMS, lo que constituye concentraciones bastante elevadas si se las compara con otras semillas

hortícolas, como el caso del cilantro.

12

En la Figura 2 se muestran los contenidos de polifenoles totales para cada una de las secciones del fruto

donde el pericarpio es el que presentó el mayor contenido seguido por el pedúnculo y las semillas, las que

evidencian diferencias estadísticamente significativas.

Figura 2. Contenido de polifenoles totales para cada sección del fruto. Letras distintas sobre las barras

indican diferencia significativa según la prueba de Tukey (p≤0,05).

Figure 2. Total polyphenol content for each section of fruit. Different letters above the bars indicate

significant difference, according to Tukey test (p≤0,05).

CONCLUSIONES

• Se obtuvo altos contenidos de polifenoles totales en el pericarpio, pedúnculo y semillas de ají cv.

Cacho de cabra, en las muestras recolectadas en la zona Central del país, donde se encontraron

diferencias estadísticamente significativas, al igual que cada una de las accesiones recolectadas.

• El mayor contenido de polifenoles totales se encontró en el pericarpio seguido del pedúnculo y luego,

las semillas de ají con valores de 3.597, 2.795, y 1.164 mg equivalentes ácido gálico (EAG) por 100 g

BMS.

RECONOCIMIENTO

Se agradece al proyecto FIA-PI-T-2006-1-A-058, por el financiamiento otorgado para la ejecución de la

parte experimental de la tesis.

0 500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Pedúnculo Pericarpio Semilla

Pol

ifeno

les

tota

les

(m

g E

AG

100

g-1 B

MS

) )

a

b

c

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