Zanahoria morada: potencial materia prima para color y antioxidante en ChileAutores: Cristina Vergara, Olga Zamora, Francisco Álvarez, Elizabeth Kehr y María Teresa Pino

Origen y descripción La zanahoria (Daucus carota L.) es una especie origi-naria de Asia Central, particularmente de Afganistán, y los primeros indicios de su domesticación datan en Irán y Afganistán 3000 años AC. Sin embargo, fue a partir del siglo XVI que se expandió por toda Europa y al resto del mundo. Originalmente, la za-nahoria era de raíz negra, blanca, roja y púrpura. Los colores anaranjados de la zanahoria moderna como

se conoce en la actualidad aparecen en el siglo XVII producto del mejoramiento genético realizado en Holanda. La señal más reveladora del color de las zanahorias originales viene del Egipto antiguo, don-de se encontró evidencia de su cultivo y uso en las tumbas de faraones y en las pinturas jeroglíficas, las cuales muestran que el color más popular fue el púrpura. Se descubrió además que la zanahoria se usaba no sólo como alimento, sino también para tratar enfermedades (Prohens et al., 2008).

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS, INFORMATIVO N° 38, AÑO 2019

Se trata de una especie de ciclo de vida bianual considerando el ciclo completo hasta reproducción, aunque también existen zanahorias de ciclo de vida anuales. Después de un período de reposo, desa-rrolla un tallo de hasta 1,6 m de altura en el que se forman las flores durante la segunda estación de crecimiento. Esta es una planta alógama y auto incompatible. Las flores son de color blanco, agru-padas en inflorescencias tipo umbela compuesta. El fruto es un diaquenio soldado por su cara plana. El sistema radical consiste en una raíz primaria pivo-tante engrosada napiforme o fusiforme cilíndrica, cónica o redondeada, y numerosas raíces secunda-rias, ramificadas y finas, que se forman a partir de la mitad inferior de la raíz principal y que pueden alcanzar una profundidad de hasta 1 m en el suelo. La raíz y parte del hipocotilo constituyen el órgano de consumo de la especie (Prohens et al., 2008).

Requerimientos y fenologíaRespecto a los requerimientos del cultivo, es una planta que se adapta mejor en climas templados. Al tratarse de una planta bianual, durante el primer año es aprovechada por sus raíces y durante el segundo año inicia las fases de floración y fructi-ficación, inducido por las bajas temperaturas. La temperatura mínima para la germinación está en los 8ºC, siendo la temperatura óptima entre 15 y 20ºC. Es capaz de tolerar heladas ligeras; en reposo las raíces no se ven afectadas hasta -5ºC lo que permite su conservación en el terreno siempre que el suelo no sea demasiado húmedo para evitar la aparición de enfermedades fungosas o bacterianas. Las temperaturas elevadas (sobre 28ºC) provocan una aceleración en los procesos de envejecimiento de la raíz, pérdida de coloración, etc. Se desarrolla

Figura 1. Zanahoria morada. Escala de color para la cosecha (A), en el corte transversal se distinguen una porción exterior, constituida por el floema secundario y otra interior formada por el xilema y la médula (B, C).

bien en suelos aireados, ricos en materia orgánica y en potasio, con pH entre 5,8 y 7. Los suelos com-pactos y pesados originan raíces fibrosas, de menor peso, calibre y longitud, incrementando además el riesgo de podredumbres.

La preparación del terreno suele consistir en una labor profunda (subsolado o vertedera), seguida de una labor más superficial con cultivador, que permi-ta una cama de semillas mullida de modo de provo-car buen contacto entre la semilla y el suelo dado el pequeño tamaño de la misma. Se debe preparar para la siembra con una labor de rotocultivador. Normalmente, suelen utilizarse mesas de 1,5 m de ancho y cuatro hileras de siembra. La siembra se realiza prácticamente durante todo el año, depen-diendo de la zona del país. La semilla deberá quedar a una profundidad de unos 5mm. Normalmente la siembra se realiza con sembradora neumática, a una dosis que oscila entre 1,0-1,3 millones de semillas por hectárea para zanahoria morada, la cual tiene un porcentaje de emergencia en torno a 80%. En el riego, el cultivo de la zanahoria presenta tres

momentos críticos en lo referente al consumo de agua. El primero de estos momentos es el período de emergencia en el cual se requieren riegos cortos y frecuentes; se recomienda aplicar riegos cada 3 - 4 días mediante aspersión, hasta la aparición de las dos hojas verdaderas. En la etapa de elongación de la raíz, el riego se realiza por aspersión o goteo, con menores tiempos de aplicación y disminución de la frecuencia de riego de 7 a 10 días con el fin de estimular el desarrollo de la raíz.

Finalmente, en la última etapa se debe aportar agua de forma incremental con el fin de estimular el engrosamiento de la raíz.

La zanahoria anual se encuentra lista para ser cosechada entre las 17 a 21 semanas después de la siembra, dependiendo de la fecha de siembra y zona de cultivo. Previo a la cosecha es necesario verificar el diámetro de la raíz, el cual debe ser de 4 a 5 cm, y el punto de color. Es importante realizar la recolección cuando el suelo esté húmedo para que se facilite el arranque.

Figura 2. Estados fenológicos de la zanahoria como cultivo bianual, las semanas pueden variar con la época de siembra y zona de cultivo (Adaptado de http://www.carrotmuseum.co.uk/cultivation.html & Meier, 2001).

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2 3-10 11-16 17-21 22-29 30-32 33 34-42 sem. semanas semanas sem. sem. sem. semanas semanas

Primer año: Desarrollo de raíz para consumo Segundo año: Producción de semilla

Para proyectar la zanahoria como materia prima para la industria del color, es fundamental que la raíz sea tierna, alta en sólidos solubles (≥9 °Brix), con un punto de color ≥0,4 E1% (valor de absorban-cia), bajo contenido de fibra y raicillas secundarias al momento de cosecha. Las zanahorias más de-seables para color son aquellas que presentan una mayor proporción de corteza exterior, ya que el xilema es generalmente leñoso y descolorido, por lo tanto, una zanahoria fibrosa a leñosa no es apta para procesamiento. El índice de cosecha óptimo para zanahorias de color púrpura está entre 5 a 7 (ver figura 1).

Color y compuestos bioactivosLa zanahoria morada (ZM) se caracteriza por su alto contenido de antocianinas según los descrito en varias fuentes (Akhtar et al., 2017; Montilla et al., 2011). Las antocianinas responsables de su coloración roja a morada representan el grupo más importante de pigmentos hidrosolubles, los cuales poseen capacidad colorante y antioxidante. Las antocianinas presentes en la ZM son estables en condiciones de pH ácido, y en la actualidad son usadas como colorante natural en diferentes

matrices alimentarias tales como jugos, bebidas, yogurt, jaleas y confites (Khandare et al., 2011; Murali et al., 2015). Los pigmentos presentes en la ZM aplican bajo la clasificación de colorantes natu-rales, del tipo E-163, y se utilizan como reemplazo de colorantes rojos sintéticos y del rojo carmín de cochinilla (Flavorix, 2018). Además, por la capacidad antioxidante de las antocianinas, varios estudios la han asociado a propiedades beneficiosas para la salud tales como efecto anti-oxidante, anti-diabé-tico, y anti-inflamatorio (Stintzing & Carle, 2004; Esatbeyoglu et al., 2016; Akhtar et al., 2017).

En un ensayo realizado por INIA se evaluaron cinco genotipos (variedades e híbridos) de zanahoria morada (ZM), para determinar su potencial como materia prima en Chile para la industria del color. Luego, en el marco del proyecto Polo Colorantes y Antioxidantes (PCYA) financiado por FIA, se realizó una siembra comercial de ZM en la región de La Araucanía con uno de los híbridos seleccionados en la etapa anterior, y se evaluaron distintos tiem-pos de cosechas, a los 115, 130, 150 y 163 días después de la siembra (DDS), con el fin de definir el momento óptimo de cosecha para la obtención de color. La Figura 3a y 3b muestran la evolución de sólidos solubles (°Brix), punto de color (E1%) y contenido de antocianinas totales en ZM fresca; se observa un máximo de 10°Brix entre los 115 y 130

Figura 3. Evolución de sólidos solubles y punto de color (A), contenido de antocianinas totales (B) determinadas por el método del pH diferencial en zanahoria morada (Híbrido DP) fresca cosechada en Vilcún, Región de La Araucanía, entre 115 y 163 días (febrero a mayo 2018). Letras diferentes indican diferencias estadísticas entre sistemas (p<0,05) de acuerdo con ANOVA y Test de Tukey.

El perfil de antocianinas identificadas en ZM me-diante HPLC determinó la presencia de seis peaks correspondientes a antocianinas del grupo ciani-dinas (Figura 4 y Tabla 2), y sus derivados (peaks 1-5), también se detectó peonidina, pero en menor concentración (peak 6). Estos resultados son valida-dos por estudios previos, tanto para materia prima, jugo o extracto (Assous et al., 2014; Esatbeyoglu et al., 2016; Akhtar., 2017). La principal antocianina detectada en ZM corresponde a un derivado de cianidina, la cual de acuerdo con identificación sugerida mediante HPLC-DAD, es cianidina-3-xi-losil-glucosil-galactósido acetilada con ácido sinápico (Figura 4, peak 4), a diferencia de lo obser-vado con otras materias primas como el calafate y la papa morada, que poseen mayoritariamente

días DDS, luego baja hasta los 8.3°Brix a los 163 días DDS. La mayor concentración de antocianinas totales se observó a los 150 días DDS, también se observó una asociación positiva entre antocianinas totales y punto de color (r= 0.61). Considerando que el punto de color óptimo para ZM debe superar los 0,35 E1% al momento de cosecha, los valores promedios observados en la región de La Araucanía fueron superiores, fluctuaron entre 0,46 y 0,5 E1%.

La Tabla 1 muestra el contenido de sólidos solubles, el valor de punto de color y el contenido de anto-cianinas, polifenoles totales (medida por método Folin-Ciaocalteu) y actividad antioxidante (medida por método FRAP), obtenido en una plantación co-mercial de zanahoria morada.

Figura 4. Perfil de antocianinas para Zanahoria Morada (Híbrido DP) fresca cosechada en Vilcún, Región de La Araucanía, a los 163 días DDS (temporada 2017-2018). El análisis de HPLC se realizó con un equipo Jasco interface LC-NetII/ADC detector arreglo de diodos MD-4010 autosampler AS-4050 con sistema de control de temperatura (4°C) bomba cuaternaria PU-4180 con una columna C18 Kromasil 100-3.5 de 150 mm, 40°C incubación, 520nm.

Tabla 1. Contenido de sólidos solubles, punto de color, antocianinas totales, polifenoles totales y actividad antioxidante medidos en Zanahoria Morada (Híbrido DP) fresca cosechada en -Vilcún,

Región de La Araucanía, a los 150 y 163 días DDS (Temporada 2017-2018).

Sólidos Punto Antocianinas Polifenoles Cosecha solubles de color totales totales FRAP (DDS) (ºBrix) (E1%) (mg ECG/kg) (mg EAG/kg) (mg Trolox/kg)

150 9,2 ± 0,2 a 0,50 ± 0,04 a 2190 ± 100 a 2600 ± 200 a 8800 ± 100 a

163 8,3 ± 0,1 b 0,47 ± 0,03 b 1670 ± 100 b 2200 ± 0,0 b 7600 ± 400 b

*Resultados expresados como peso fresco; Letras diferentes indican diferencias estadísticas entre sistemas (p<0,05) de acuerdo a ANOVA y Test de Tukey.

antocianinas del grupo delfinidinas, malvinidinas y petunidinas. Es importante destacar que las an-tocianinas detectadas en ZM han sido asociadas con efectos beneficiosos en enfermedades como diabetes, enfermedades cardiovasculares y estrés oxidativo, entre otros.

La Tabla 2 muestra la composición e identificación sugerida de las antocianinas presentes en ZM, mediante análisis HPLC – DAD y de acuerdo a la literatura Esatbeyoglu et al., (2016).

Análisis proximal de zanahoria morada.La Tabla 3 muestra el análisis proximal de ZM fresca cosechada a los 163 días después de siembra. El contenido de humedad alcanzó el 90%, el conte-nido de azúcares fue de 3,7%, y las fibras totales alcanzaron las 7,8%, destacando fibra dietaria total y fibra dietaria insoluble.

La Zanahoria Morada es una alternativa real de materia prima en Chile principalmente para color y en menor proporción para antioxidantes en la industria de alimentos (Figura 5). El hecho que la

Zanahoria morada es aceptada a nivel mundial res-pecto a frutos poco conocidos, la proyectan como una alternativa comercial en la industria del color de fácil implementación tanto para agricultores pequeños, medianos y grandes. Un punto crítico para su éxito es el momento óptimo de cosecha, ZM se debe cosechar cuando se logre obtener el mayor punto de color y grados Brix, entre 135 a 150 días después de siembra, dependiendo de la zona agrícola y las condiciones climáticas anuales.

Tabla 2. Composición de antocianinas por HPLC para Zanahoria Morada (Híbrido DP) fresca cosechada en Vilcún, Región de La Araucanía, a los 163 días DDS (temporada 2017-2018).

Tiempo de Área Concentración Peaks retención (%) (mg cya-3-glu/100g ZM)a Identificación sugeridab

1 10,6 1,4 1,3 ± 0,1 Cianidina-3-xilosil-glucosil-galactósido 2 14,6 2,1 2,0 ± 0,2 Cianidina-3-xilosil-galactósido 3 17,0 3 1,9 ± 0,1 Cianidina-3-xilosil-glucosil- galactósido acetilada con ácido sinápico 4 18,8 83,7 51,3 ± 2,8 Cianidina-3-xilosil-glucosil- galactósido acetilada con ácido ferúlico 5 20,3 8,9 5,3 ± 0,2 Cianidina-3-xilosil-glucosil- galactósido acetilada con ácido cumárico 6 22,1 0,9 0,5 ± 0,1 Peonidina-3-xilosil-galactósido

a Concentración calculada como equivalente de cianidina-3-O-glucósido a 520 nm y expresada en peso fresco; b Identificación de acuerdo a lo reportado por Esatbeyoglu et al., (2016).

Tabla 3. Análisis proximal, azúcares totales y reductores, y fibra dietaria de Zanahoria Morada

(híbrido DP) fresca, en Vilcún, Región de La Araucanía, (cosecha 163 días después de siembra).

Análisis Promedio

Energía (kcal/100g) 26,6 Humedad (%) 89,7 Hidratos de carbono disponibles (%) 4,6 Azúcares totales (%) 3,7 Proteínas (%) 1,6 Materia Grasa (%) 0,2 Cenizas (%) 0,3 Fibra cruda (%) <0,1 Fibra Dietaria total (%) 3,6 Fibra Dietaria soluble (%) 0,8 Fibra Dietaria insoluble (%) 2,8 Azúcares reductores (%) 1

Figura 5. Aplicación del extracto o concentrado de zanahoria morada en confites (gomitas), en polvo lio-filizado, secado spray, y jugo comercial.

Figura 6. Solubilización de concentrado (65ºBrix) de zanahoria morada (A), y color en agua destilada ≈ pH 5,5 (B), y en agua potable ≈ pH 7,0 (C).

A B C

INIA LA Platina, Santa Rosa11610, Región Metropolitana de Santiago. Fono: (56-2) 2577 9100

www.inia.cl Año 2019INFORMATIVO Nº 38

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Murali, S., Kar, A., Mohapatra, D., and Kalia, P. (2015). Encapsulation of black carrot juice using spray and freeze drying. Food Science and Tech-nology International, 21(8), 604-612.

Prohens, J., Nuez, F., & Carena, M. J. (2008). Ve-getables II in Handbook of plant breeding. New York: Springer. Pages:327-357.

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La presente publicación reúne y sistematiza un conjunto de información técnica desarrollada por INIA La Platina en el marco del proyecto FIA “Polo territorial para el desarrollo de colorantes y antioxidantes de alto valor para la industria de alimentos a partir de materias primas altamente dedicadas y producidas en la zona centro sur de Chile (PCYA)”. Código PYT-2017-0488.

Comité Editor: Federico Bierwirth, Erika Salazar.