Correlación entre unidades asta-concentración carotenoide en pimentones.Predicción de la estabilidad del color durante el almacenamiento

Por Antonio Pérez-Gálvez 1, Mª Isabel Mínguez-Mosquera 1, Juan Garrido-Fernández 1*, Mª Mercedes Lozano-Ruiz 2 y Vicente Montero-de-Espinosa 2

1Departamento de Biotecnología de Alimentos. Instituto de la Grasa (CSIC).Av. Padre García Tejero no 4, 41012, Sevilla, Spain. E-mail: jgarrido@cica.es

2Instituto de Tecnología Agroalimentaria. Consejería de Agricultura y Comercio. PO Box 217, 06080, Badajoz, Spain.

RESUMEN

Correlación entre unidades asta-concentración caro-tenoide en pimentones. Predicción de la estabilidad delcolor durante el almacenamiento.

El pimentón obtenido de forma tradicional, a partir de frutos se-cados en hornos de leña, se ha almacenado a temperatura ambien-te durante 18 meses. Se han tomado muestras de los mismos aintervalos de 2-3 meses y se ha evaluado la cantidad de color ex-tractable como unidades ASTA y, en paralelo, se ha controlado laconcentración carotenoide. Se comparan los valores obtenidos porcada uno de los dos procedimientos, observándose que se da unabuena correlación entre las unidades ASTA y la concentración totalde carotenoides. Se postula una ecuación que relaciona ambos pa-rámetros y otra ecuación que permite predecir el valor remanentede ASTA con el tiempo de conservación. La retención de color a los18 meses se sitúa en torno al 55 % del valor inicial.

PALABRAS-CLAVE: ASTA - Carotenoide - Color-Conserva-ción -Pimentón.

SUMMARY

Correlation between ASTA units-carotenoid concen-tration in paprika. Prediction of the color stability duringstorage.

Paprika obtained through the traditional process, from fruitsdried in oak ovens, is stored at room temperature for 18 months.Samples are taken at 2-3 months time intervals and color quantity isevaluated, measuring it as ASTA units and carotenoid content.Values obtained from both measurements are compared, achievinga good correlation between ASTA units and total carotenoid content.As a result two equations are proposed, one linking both parametersand another which predicts the remaining ASTA unit as a function ofstorage time. ASTA values after 18 months of storing time are ca.55% of the initial values.

KEY-WORDS: ASTA-Carotenoid-Color - Paprika -Storage.

1. INTRODUCCIÓN

La valoración comercial del pimentón se realizaen base a la cualidad por la que es apreciado por elconsumidor: el color. Por ello, todos los estudios re-alizados en esta especia, y del fruto del cual se ob-tiene, van encaminados a conocer y mejorar la

presencia carotenoide del fruto, minimizar la inciden-cia del procesado en dicho contenido y a la mejorconservación del producto hasta su empleo por elconsumidor (Okos et al., 1990). Consecuentemente,se conjuntan estudios biosintéticos (esclareciendo laruta de síntesis en el fruto fresco) y degradativos(esencialmente la oxidación de los pigmentos caro-tenoides) según luz, aire, temperatura, presencia oausencia de antioxidantes (Mínguez-Mosquera etal., 1994; Biacs et al., 1992), factores íntimamente li-gados a los ácidos grasos presentes en el medio(Kamal-Eldin y Appelqvist, 1996). Del binomio bio-síntesis-degradación va a depender la calidad inicialdel producto y la conservación de ésta en el tiempo.

Se han introducido diversas mejoras, como las varie-tales, para elevar el rendimiento pigmentario de los fru-tos y, por tanto, la calidad de los mismos. Tambiénutilizando técnicas de elaboración poco agresivas, comoes el caso del secado tradicional de la Vera que, ade-más, adicionan buenas características organolépticas(Mínguez-Mosquera el al. 2000). Una vez obtenido elproducto final, se han realizado diversos estudios sobrela influencia de variadas condiciones de almacenamien-to (Gómez et al., 1998 a, b) y el papel que otras sustan-cias antioxidantes, como tocoferoles o ácido ascórbico(Fuente et al., 1977; Kanner et al., 1978; Biacs et al.,1992), tienen en el mantenimiento del color. Más recien-temente se ha puesto de manifiesto la importancia quetiene la matriz lipídica, en la que se encuentran inmersoslos carotenoides, en acelerar o retardar los procesos oxi-dativos de tales pigmentos (Varón et al., 2000). Así, seha constatado que un cambio en la naturaleza del mediolipídico, haciéndolo menos polar, aumenta la estabilidaddel color y hace más duradera su vida comercial (Pé-rez-Gálvez et al., 1999; Pérez-Gálvez et al., 2000).

Aunque algunas transacciones comerciales del pi-mentón puedan llegar a realizarse por valoración orga-noléptica (según color aparente, brillo, textura, etc.), lohabitual es basarse en un procedimiento espectrofo-

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tométrico por medida de absorbancia a una determi-nada longitud de onda. Hay un procedimiento curio-so que realiza la transformación (por reducción) decarotenoides rojos a amarillos (Baranyai y Szabolcs,1976) con lo cual se unifica la medida de coloraciónpigmentaria. Pero no cabe duda que la determina-ción según el método ASTA (FAO/WHO, 1984) es lamás sencilla, aunque también tiene sus limitaciones.Así, a partir de una medida ASTA se obtiene una valora-ción global del color del pimentón, pero no se puede co-nocer la relación que tiene la fracción de pigmentos rojarespecto a la amarilla, si se han adicionado colorantes, osi existe deterioro carotenoide (presencia excesiva deepóxidos, isómeros, etc.) (Mínguez-Mosquera et al.,1992). Todo ello sólo sería detectable mediante cromato-grafía de capa fina y cromatografía líquida de alta reso-lución, que permite analizar los pigmentos componentea componente (Mínguez-Mosquera et al., 1995). Noobstante, el método ASTA es un sistema bastante usual(y en muchas ocasiones el único empleado) para laevaluación del producto.

En esta experiencia se lleva a cabo un segui-miento de la evolución del color en pimentones delas variedades Jaranda y Jariza durante su conser-vación. Se realiza la medida atendiendo a las dos al-ternativas comentadas, es decir, como unidadesASTA y según composición carotenoide individuali-zada. Por una parte, se pretende observar la modifi-cación del perfil carotenoide con el tiempo y, por otra,establecer correspondencias entre la composicióncarotenoide total (determinada por cromatografía lí-quida de alta resolución) con la valoración ASTA.

2. MATERIALES Y METODOS

Materia prima. Los pimentones estudiados proce-den de frutos de pimiento (Capsicum annuum L.) delas variedades Jaranda y Jariza (cuatro muestras porvariedad). Los frutos fueron secados, en cada finca,por el procedimiento tradicional en la comarca de LaVera, Cáceres (España), en hornos de leña y luego setrituraron, de forma independiente, en un molino demartillos (incluyendo pericarpio y semillas). Las mues-tras se dispusieron en bolsas de plástico de 100 g decapacidad y se almacenaron en oscuridad a tempera-tura ambiente. Se estableció un control temporal cada2 meses durante el primer año, que pasó a ser trimes-tral en el segundo año, hasta completar un periodo deconservación total de un año y medio. El muestreode cada pimentón se realizó por triplicado.

Evaluación del color según Método ASTA. Se pe-san entre 0.07 y 0.11 g de pimentón a los que seañaden 100 ml de acetona y después de agitar sedeja en maceración durante 4 horas. Se toma unaalícuota de la solución transparente y se mide el va-lor de absorbancia a 460 nm (FAO/WHO, 1984). Lasunidades de color se calculan según la expresión:

siendo If un factor de corrección del aparato que serealiza con solución estándar de dicromato potásicoy sulfato de cobalto.

Determinación de la concentración de carotenoi-des mediante HPLC. Se sigue la metodología pro-puesta por Mínguez-Mosquera y Hornero-Méndez,1993. Tras las operaciones de extracción, desesteri-ficación y preparación de la muestra, los pigmentoscarotenoides se analizan por HPLC. Para la cuantifi-cación individualizada se utiliza β-apo-8-carotenalcomo patrón interno.

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Evolución de la composición individual de pig-mentos carotenoides. En la Tabla I se muestra laconcentración individual de pigmentos carotenoidesde los frutos procedentes de la Finca 1 de Jaranda,así como las fracciones de rojos (capsanteno, cap-sorrubeno), amarillos (violaxanteno, cucurbitaxante-no A, mutatoxanteno, zeaxanteno, β-criptoxanteno,β-caroteno) y totales (suma de las dos fracciones an-teriores), a lo largo de los 18 meses de conserva-ción. Se incluye el porcentaje de retención al final dela experiencia para tener una idea clara de la canti-dad restante de un carotenoide, o conjunto, en com-paración con la de partida (100%). La concentracióntotal carotenoide experimenta un descenso conti-nuo, aunque suave, con el tiempo. La retención, alcabo de los 18 meses, aún se mantiene en el 41%.

Respecto al contenido carotenoide individual seobservó un comportamiento desigual. Así, capsante-no al final de los 18 meses todavía conserva un 42%de la cantidad inicial. En cambio, la retención de β-caroteno fue del 26%. Por otra parte, el isómero cisde zeaxanteno aumenta su concentración en unaprimera etapa de la conservación (de 25.6 mg/kghasta 59.5 mg/kg), y posteriormente desciende ha-cia los valores iniciales. Algo parecido ocurre con elepóxido y los isómeros cis de capsanteno. En gene-ral, los carotenoides en su configuración todo-transexperimentan siempre un descenso (más o menosacusado), en tanto que los correspondientes isóme-ros cis (y epóxido) aumentan inicialmente su con-centración para posteriormente seguir también eldescenso global de pigmentos.

Al objeto de obtener una estimación media delcomportamiento de los pimentones, en cuanto a co-lor y su estabilidad a lo largo del tiempo de conserva-ción, se consideran conjuntamente las 8 fincasestudiadas. Los resultados son extrapolables a pi-mentones obtenidos y conservados en condicionessimilares. Es decir, se pretende obtener una ecua-ción que sirva de referencia para estimar el grado deretención del color durante el almacenamiento.

En la figura 1 se muestra la evolución de capsan-teno y la de sus derivados cis y 5,6-epóxido, agru-pando todos los datos sin distinción de finca nivariedad. Se expresa como porcentaje de retenciónPXHVWUDGHJ

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para poder realizar comparaciones evolutivas. Elajuste responde a un polinomio de segundo ordenque es el que mejor representa la evolución experi-mentada. Se distingue un comportamiento muy dife-renciado de los valores de retención para cada unode ellos. Isómeros y epóxido de capsanteno incre-mentan inicialmente su presencia y luego descien-den de forma amortiguada. En cambio, capsantenodesciende de forma ininterrumpida en el tiempo.Dada la presencia mayoritaria de capsanteno (res-

pecto de sus isómeros y del epóxido), si se conside-ra el conjunto la concentración disminuye desde elinicio de la experiencia.

Las figuras 2 y 3, análogamente, representan laevolución de zeaxanteno y cis-zeaxanteno y β-caro-teno y cis--βcaroteno, respectivamente. Se observa,nuevamente, que el porcentaje de isómero se man-tiene por encima de sus predecesores inmediatos,sobre todo en el primer caso. Este tipo de transfor-mación ya se puso de manifiesto en experiencias an-

Tabla IEvolución de la concentración de carotenoides, individual y agrupada por fracciones roja, amarillay total durante el período de conservación del pimentón correspondiente a la muestra Jaranda 1

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a porcentaje de retención carotenoide a los 18 meses de conservación.

Figura 1Evolución de la concentración de capsanteno y de sus derivados,

cis y 6 epóxido, en pimentones (n=8) almacenados durante 18meses a temperatura ambiente.

Figura 2Evolución de la concentración de zeaxanteno y su isómerocis en pimentones (n=8) almacenados durante 18 meses

a temperatura ambiente.

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teriores con pimentones sometidos a termodegrada-ción (Pérez-Gálvez y Garrido-Fernández, 1997). Endichos ensayos, a 60 oC, se produjo la formación pre-ferente de isómeros cis de capsanteno, zeaxantenoy b-caroteno. Aquí también tiene lugar dicho aumen-to, aunque levemente para el caso del isómero cis deb-caroteno.

Los resultados permiten establecer una posiblevía degradativa de pigmentos, durante la conserva-ción, que tenga lugar en el sentido de formación deepoxidos y derivados cis, a partir de las correspon-dientes formas todo-trans. Los productos formadosson más susceptibles a posteriores ataques oxidati-vos y se pueden originar roturas en la cadena centralde la molécula y, por tanto, pérdida de color.

Correlación unidades ASTA-concentración de ca-rotenoides. Uno de los objetivos planteados en este

trabajo es establecer un sistema de valoración caro-tenoide que pueda correlacionarse con el utilizadohabitualmente de unidades ASTA. La composicióncarotenoide suministra la información detallada delcontenido individual en pigmentos, mientras que elprocedimiento ASTA proporciona datos globales decapacidad colorante. Por tanto, esta última medidano discrimina entre lo que es cantidad, o intensidadde color, con la presencia cualitativa de componen-tes que produce dicha coloración. Así, caso de queexista una adulteración del pimentón, por presenciade componentes colorantes ajenos al pimiento, o sidichos componentes se encuentran en un estadomuy deteriorado, estos hechos no serán detectadospor tal método. Por el contrario, el análisis individua-lizado de carotenoides, y las distintas relaciones en-tre ellos, sí pueden ser indicativos de la pureza en lautilización de la materia prima, o bien del estado dedeterioro (o tiempo de almacenamiento) de un pi-mentón dado.

Una forma de comparar unidades ASTA y con-centración de pigmentos carotenoides, salvando lasdiferencias numéricas que cada sistema de medidaofrece, es reflejar los valores respectivos en formade porcentaje de retención. Es lo que se hace en laFigura 4, y para el conjunto de todos los pimentones,donde se muestra la evolución de las unidades ASTAcon un ajuste polinomial de orden 4. Análogamente,se representa la concentración pigmentaria (tambiéncomo retención), de cada una de las fracciones y parael total carotenoide. Como se observa, las líneas co-rrespondientes tienden a diferenciarse a medida quese incrementa el tiempo de almacenamiento. Estecomportamiento es similar al que presenta cada fin-ca individualmente. Los pigmentos rojos poseen ma-yor estabilidad que los amarillos, en consonanciacon los resultados obtenidos anteriormente (Mín-guez-Mosquera et al., 1992). Los pigmentos totales,

Figura 3Evolución de la concentración de β-caroteno y su isómero cis

en pimentones (n=8) almacenados durante 18 mesesa temperatura ambiente.

Figura 5Espectros de absorción electrónica del extracto carotenoidede un pimentón según fracciones roja, amarilla y pigmentos

totales, en acetona.

Figura 4Porcentaje de retención de las unidades ASTA y de la

concentración de carotenoides rojos, amarillos y totales,en pimentones (n=8) almacenados durante 18 meses

a temperatura ambiente.

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al ser una media de rojos y amarillos, siguen unaevolución intermedia.

En la Figura 5 se presenta el espectro de absor-ción electrónica para los pigmentos β-caroteno, β-criptoxanteno y zeaxanteno de forma conjunta(amarillos), así mismo el correspondiente a capsan-teno más capsorrubeno (rojos). Para el primero delos grupos, el de los amarillos, la zona de máximaabsorción está situada en los 450 nm, en tanto quepara los pigmentos rojos dicho máximo se coloca entorno a los 470nm. En el extracto colorante del totalde pigmentos ambas fracciones se influencian mu-tuamente, de tal forma que la absorción máxima sepresenta en el intervalo entre el máximo de los caro-tenoides rojos y el de los amarillos, zona en la que selleva a cabo, precisamente, la valoración de pimento-nes como unidades ASTA. Este paralelismo permite,por tanto, establecer una ecuación que correlacione,dentro de condiciones normales, los parámetros uni-dades ASTA-concentración carotenoide. Para obte-ner dicha ecuación se representan gráficamentetodos los datos de los valores ASTA frente a concen-tración total de pigmentos (CTP). El modelo que mejorse adapta a los datos experimentales obtenidos, quese muestra en la Figura 6, es una línea recta deecuación:

la cual permite el cambio directo de unidades ASTAa concentración total carotenoide y viceversa. Sepuede verificar su validez de la siguiente forma: conlos datos ASTA experimentales y la ecuación obteni-da se calculan los datos de concentración de pig-mentos totales “teóricos”. A su vez estos datos“teóricos” se comparan con los datos de concentra-ción obtenidos experimentalmente. Si la ecuaciónmatemática anterior es ideal la representación deambos conjuntos de datos origina una línea recta de

ordenada el origen y pendiente 1. La línea obtenidaes de pendiente 0.992588, lo cual indica una buenavalidez de la ecuación propuesta.

Al objeto de poder predecir la coloración de un pi-mentón en un instante determinado, estimando asíel tiempo máximo de almacenamiento del producto,o bien cuándo éste deja de tener valor en una trans-acción comercial, se procede a obtener una ecua-ción que correlacione el valor de las unidades ASTAy el tiempo. En la Figura 7 se representa el valor deretención ASTA a lo largo del tiempo, para todas lasmuestras de pimentón. Se incluyen los datos corres-pondientes a los ocho pimentones con objeto de dis-poner de una muestra lo suficientemente amplia yrepresentativa para que las conclusiones que se ob-tengan puedan ser aplicables, de forma general, acualquier otro pimentón de forma de obtención yconservación análogos a los aquí tratados. De todoslos modelos ensayados, el que presenta un mejorajuste es el que viene dada por la expresión siguien-te:

%ASTA = 99.06 - 4.65 x t + 0.129 x tz

El estudio realizado abarca un total de 18 mesesa los que corresponde como media un porcentaje deretención ASTA del 55%. Es por tanto éste, el límitede aplicación de la ecuación anterior.

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan su gratitud a la DirecciónGeneral de Investigación (Ministerio de Ciencia yTecnología) por la financiación del presente trabajo(proyecto PETRI 95-0100).

5. BIBLIOGRAFÍA

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Figura 6Representación de la concentración de pigmentos carotenoidestotales frente a las unidades ASTA, en cada uno de los periodos

controlados, para los ocho pimentones almacenados.

Figura 7Porcentaje de retención del color, como medida ASTA,

frente al tiempo de almacenamiento, de los ocho pimentonesestudiados.

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Recibido: Mayo 2003Aceptado: Octubre 2003

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