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Revista mexicana de ciencias agrícolas

Print version ISSN 2007-0934

Rev. Mex. Cienc. Agríc vol.7 n.5 Texcoco Jun./Aug. 2016

 

Artículos

Efecto ambiental en características fisicoquímicas de papas de la Mesa Central de México

María Gricelda Vázquez-Carrillo1  § 

David Santiago-Ramos2 

Oswaldo Ángel Rubio-Covarrubias3 

Celene Margot Torres-Cervantes4 

Alma Rosa Ayala-Rosas4 

Ma. Luisa Patricia Vargas-Vázquez1 

1Campo Experimental Valle de México-INIFAP. Carretera Los Reyes-Texcoco, km 13.5 Coatlinchán, 56250. Texcoco, Estado de México. Tel: 01 800 088 2222 Ext. 85364. (patricia_vargas_mx@yahoo.com).

2Programa de Posgrado en Alimentos del Centro de la República-Universidad Autónoma de Querétaro. Cerro de las Campanas S/N, Col. Las Campanas, 76010. Querétaro, Querétaro. (david_san_18@hotmail.com).

3Sitio experimental Metepec-INIFAP. Carretera Toluca-Zitácuaro, km 4.5 Vial Adolfo López Mateos S/N, 51350. Zinacantepec, Estado de México. (oswaldorubio@terra.com.mx).

4Universidad Autónoma Chapingo- Departamento de Ingeniería Agroindustrial. Carretera México-Texcoco km 38.5. 56230. Chapingo, Estado de México. (celene_marg@hotmail.com; ayro-28ar@hotmail.com).


Resumen

En la Mesa Central de México, el estrés biótico y abiótico que sufren las plantas de papa, induce la acumulación de fenoles y azucares reductores en los tubérculos, lo que reduce su calidad comercial. El objetivo de esta investigación fue determinar el efecto de localidad y de genotipo en las características de calidad, contenido de azucares reductores, fenoles y actividad antioxidante de seis genotipos de papa (Solanum tuberosum L.). Se investigaron la variedad Fianna y los clones: Nau, 5-10, 8-29, 99-39 y 99-38, los cuales fueron cultivados en Raíces (3 500 msnm) y Metepec (2 600 msnm), ambas en los Valles Altos del Centro de México. Todas las variables físicas y químicas mostraron diferencias altamente significativas (p< 0.01) por efecto de la interacción localidad x genotipo. En Raíces los tubérculos presentaron mayor gravedad específica (1.085), contenido de materia seca (22.07 %) y almidón (17.6 %), así como menor contenido de fenoles solubles totales (198.2 mg/100 g fw). En Metepec los tubérculos fueron de menor calidad y sintetizaron mayor cantidad de azúcares reductores (0.23 g/100 g de peso fresco) y fenoles (313.33 mg/100 g) debido a la incidencia de la enfermedad de la punta morada. Se encontró una correlación alta entre el contenido de fenoles y la actividad antioxidante (r= 0.87, p< 0.01). El clon 5-10 y la variedad Fianna cultivada en Raíces presentaron las mejores características de calidad, por lo que fueron aptas para el consumo en fresco y para la producción de snaks.

Palabras clave: actividad antioxidante; azúcares reductores; calidad de tubérculo; fenoles

Abstract

In the central bureau Mexico, the biotic and abiotic stress experienced by potato plants, induces the accumulation of phenols and reducing sugars in the tubers, which reduces its commercial quality. The objective of this research was to determine the effect of locality and genotype in the characteristics of quality, content of reducing sugars, phenols and antioxidant activity of six genotypes of potato (Solanum tuberosum L.). The Fianna variety and clones were investigated: Nau, 55-10, 8-29, 99-39 and 99-38, which were grown in Raíces (3 500 msnm) and Metepec (2 600 msnm), both in the Valles Altos Mexico Center. All physical and chemical variables showed highly significant differences (p< 0.01) due to the locality x genotype interaction. In Raíces tubers had higher specific gravity (1.085), dry matter content (22.07%) and starch (17.6%) and lower content of total soluble phenols (198.2 mg/100 g fw). In Metepec tubers they were synthesized lower quality and higher amount of reducing sugars (0.23 g/100 g fresh weight) and phenols (313.33 mg/100 g) due to the incidence of the disease purple top. A high correlation between phenol content and antioxidant activity (r= 0.87, p< 0.01) was found. 5-10 clone and variety Fianna cultivated in Raíces presented the best quality features, which were suitable for fresh consumption and for production of snacks.

Keywords: antioxidant activity; phenols; reducing sugars; tuber quality

Introducción

En México, la papa es el séptimo cultivo más importante por el valor de su producción, anualmente se produce entre 1.7 y 1.8 millones de toneladas, de las cuales la mayor parte (75%) se concentra en seis estados en el norte (Sonora, Sinaloa, Nuevo León) y centro del país (Veracruz, Estado de México, Puebla). El destino principal de la producción es el consumo en fresco (56%), 29% se destina a la industria y el restante 15% se utiliza como semilla para la siembra (CONPAPA, 2013). La producción de papa de los Valles Altos del Centro de México en la actualidad enfrenta varios problemas para su comercialización debido a su baja calidad, se destina principalmente al consumo en fresco ya que la mayor parte de la producción no cumple los parámetros solicitados por las industrias procesadoras (Vázquez-Carrillo et al., 2013a).

Características como el color de la piel y pulpa, el tamaño, la forma y la profundidad de los ojos son importantes en la decisión de compra por parte del consumidor en el mercado en fresco. Además, otros parámetros como el contenido de materia seca, almidón y azúcares reductores son monitoreados debido a su importancia para el procesamiento (Vázquez-Carrillo et al., 2013). El contenido de materia seca es la principal característica apreciada por la industria, ya que el rendimiento de los productos obtenidos (harina, puré, chips, papas a la francesa, almidón), la textura y la absorción de aceite dependen de este parámetro. Por otro lado, la industria de snacks (chips y papas a la francesa) requiere tubérculos con un contenido bajo de azúcares reductores, ya que un contenido elevado de estos compuestos produce una coloración obscura que trae consigo una distorsión del sabor (amargo), además de que contribuyen a la formación de acrilamida (Pedreschi, 2009).

Herrera y Scott (1993) reportan que en América Latina, existen muchos factores que afectan la producción, la calidad y el uso de los tubérculos de papa, siendo los más importantes los factores de estrés biótico y abiótico. Los factores climáticos tales como las sequias, heladas y granizadas afectan el follaje lo que consecuentemente influye en el rendimiento y la calidad de los tubérculos debido a que se interrumpe el proceso de fotosíntesis y la síntesis de almidón (Vázquez-Carrillo et al., 2013a). Otro de los factores que afectan la calidad de los tubérculos en las zonas productoras del país y en especial en los valles altos del centro de México es la presencia de plagas y enfermedades, principalmente la punta morada de la papa y el tizón tardío. La punta morada de la papa genera un pardeamiento interno del tubérculo por lo que estos tubérculos son rechazados para el consumo en fresco y para la producción de chips (Munyaneza, 2012). Adicionalmente, el estrés que se genera en la planta induce a la acumulación de varios compuestos como un mecanismo de defensa, entre ellos los azúcares reductores y los compuestos fenólicos ambos indeseables para el consumo en fresco y la industria de snacks (Friedman, 1997; Rodríguez-Saona y Wrolstad, 1997).

Los fenoles son compuestos químicos producto del metabolismo secundario de las plantas, contribuyen a la astringencia, color, sabor y olor de los productos elaborados (Naczk y Shahidi, 2004). Estos compuestos tienen propiedades antioxidantes, antiinflamatorias y anticancerígenas, por lo que son demandados en la industria de alimentos y por los consumidores (Friedman, 1997). La presencia de compuestos fenólicos en forma libre, tales como el ácido clorogénico y ácido cafeico, se han reportado en papa y recientemente se ha demostrado su elevada actividad antioxidante (Reddivari et al., 2007).

Por lo anterior el Programa Nacional de Papa del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agríclas y Pecuarias (INIFAP) ha desarrollado genotipos adaptados a las condiciones agroclimáticas de los Valles Altos del Centro de México con alta producción agronómica (Rubio-Covarrubias et al., 2013) en las que es necesario evaluar su calidad.

El objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de la localidad y del genotipo en las características de calidad, contenido de azucares reductores, fenoles y actividad antioxidante en tubérculos de seis genotipos de papa (Solanum tuberosum L.).

Materiales y métodos

Material vegetal. Se utilizaron seis genotipos de papa (Solanum tuberosum L.): una variedad comercial (Fianna) y cinco clones (Nau, 5-10, 8-29, 99-38 y 99-39), cuyas características principales se muestran en el Cuadro 1.

Cuadro 1 Características de los genotipos evaluados. 

Genotipo Ciclo Color de piel Color de pulpa
Fianna Intermedio-tardío Amarillo Amarillo
Nau Precoz Amarillo Crema
5-10 Precoz Rojo Amarillo
8-29 Intermedio Rojo Crema
99-38 Intermedio-tardío Amarillo Crema
99-39 Tardío Amarillo Crema

Los seis genotipos se produjeron en el ciclo primavera-verano 2012 en dos localidades del Estado de México: Metepec y Raíces. Las características geográficas y medioambientales de cada localidad se muestran en el Cuadro 2.

Cuadro 2 Características geográficas y medioambientales de dos localidades del Estado de México. 

Localidad Ubicación geográfica Altitud (m) Temperatura (°C) Precipitación (mm) Textura de suelo pH del suelo Incidencia de puntamorada de la papa
Mínima Máxima
Metepec 19°15' LN 2600 3.9 22.5 846 Franco- 5.6 Alta
99°36' LO arenoso
Raíces 19°09' LN 3500 3.9 12.2 1225 Franco- 5.1 Baja
99°48' LO arcilloso

En la localidad de Raíces la siembra se realizó el 15 de mayo de 2012, la fórmula de fertilización fue 200-300-200 (N-P-K) kg ha-1, adicionalmente se aplicaron 50 kg ha-1 de micronutrientes y 1 t ha-1 de gallinaza; se aplicaron fungicidas e insecticidas para el control de plagas y enfermedades, la fecha de aplicación de desecante al follaje fue el 21 de septiembre y cosecha se realizó el 03 de octubre de 2012. En Metepec se sembró el 11 de junio de 2012, la dosis de fertilización fue 200-200-200 (N-P-K) kg ha-1, más 50 kg ha-1 de micronutrientes y 1 t ha-1 de gallinaza, también se aplicaron fungicidas e insecticidas para el control del tizón tardío y la fecha de aplicación de desecante al follaje fue el 13 de septiembre, mientras que la cosecha se realizó el 04 de octubre de 2012.

Una vez cosechados, los tubérculos fueron trasportados a temperatura ambiente (25 °C) al Campo Experimental Valle de México del INIFAP para su análisis.

Calidad del tubérculo. Las determinaciones se hicieron en seis tubérculos de cada genotipo tomados al azar, se seleccionaron tubérculos uniformes en tamaño, forma, color, y libres de daños físicos y patógenos, fueron lavados e identificados.

En cada uno de estos tubérculos se evaluó el grado de manchado interno provocado por la enfermedad de la punta morada de la papa (PMP). Todos los tubérculos se cortaron a la mitad para calificar el grado de manchado en una escala de 0 a 5, donde 0 es un tubérculo sin manchado y 5 indica un tubérculo manchado intensamente (Rubio-Covarrubias et al., 2013).

El color de la pulpa se evaluó con el colorímetro Hunter Lab MiniScan XE Plus Modelo 45/0-L® (Reston, VA, USA) en escala CieLab, con iluminante D/65 y un ángulo de 10°. En el colorímetro Hunter Lab se obtuvieron los valores de luminosidad (L*), a* y b*; los valores de a* y b* sirvieron para determinar el ángulo de tono “hue” y la pureza de color “croma”, variables que ubican el color del material en el plano dentro de las diferentes tonalidades del color rojo, amarillo, verde y azul (Vázquez-Carrillo et al., 2013).

La susceptibilidad al pardeamiento enzimático (SPE) se evaluó de acuerdo a la metodología descrita por Vázquez-Carrillo et al. (2013), cada tubérculo se cortó transversalmente e inmediatamente se determinó el color usando un colorímetro Hunter Lab, Mini Scan XE Plus (Modelo 45/0-L, USA) tomando en cuenta solo el valor de L*. La operación se repitió 30 minutos después de realizado el corte. La susceptibilidad al pardeamiento enzimático se tomó como la diferencia entre ambas lecturas (ΔL*=L*0min-L*30min), entre mayor es el valor de ΔL* mayor es la susceptibilidad al pardeamiento enzimático.

La gravedad específica se determinó mediante el método de las soluciones salinas de densidad conocida descrito por Gould (1999). Se prepararon soluciones de NaCl en agua destilada con una gravedad específica desde 1.040 hasta 1.140, los tubérculos fueron puestos en cada solución y movidos de una solución a otra hasta encontrar la solución en la cual el tubérculo flotaba, la gravedad específica de la solución se tomó como la misma del tubérculo. El porcentaje de materia seca, se determinó por diferencia entre el contenido de humedad (método 920.151 de la AOAC (2000) y el de sólidos totales.

Componentes químicos. El contenido de almidón total se determinó utilizando el kit de Megazyme® (Megazyme Internacional Ireland, Ltd. Wicklow, Irlanda) basado en el método 76-13.01 de la AACC (AACC International 2000). La extracción y cuantificación de azúcares reductores (glucosa y fructosa) y sacarosa se realizó por el método enzimático descrito por Castañeda-Saucedo et al. (2012). Los azúcares solubles se extrajeron del tubérculo mediante incubación por 10 min con etanol (80% v/v). Los extractos se evaporaron a 50 °C, se re-suspendieron en agua destilada y se almacenaron a -20 °C hasta su análisis. La glucosa, fructosa y sacarosa fueron cuantificadas después de la adición secuencial de la hexoquinasa (EC 2.7.1.1), fosfoglucosaisomerasa (EC 5.3.1.9) y la invertasa (EC 3.2.1.26). Las lecturas se realizaron en un lector de microplacas Multiskan (Ascent®, Thermo Electrón Co., Finland) a 340 nm, frente a curvas patrón de glucosa, fructosa y sacarosa.

Extracción y cuantificación de compuestos fenólicos. Se tomó 1 g de harina seca y se colocó en un matraz Erlenmeyer al que se añadieron 30 mL de metanol grado HPLC 80% (v/v). La mezcla se sonicó por 10 min (Bath sonicador, Branson model 2510®; Danbury, USA), previo a su agitación por 90 min en un agitador horizontal model G10® (New Jersey, USA) a temperatura ambiente y en oscuridad. Cada muestra se centrifugó a 3 500 rpm por 15 min en una centrífuga Hettich zentrifugen® Mod. Universal 32 (Germany). El sobrenadante se guardó y el residuo se sometió a una segunda extracción con la metodología descrita. Los sobrenadantes se juntaron y se filtraron con papel Whatman Núm. 4, para luego concentrarlos a sequedad en un rotavapor Buchi® Mod R-215 (Switzerland), a 42 ºC. Las muestras fueron re-suspendidas en 5 mL de metanol al 80% (v/v) y luego se almacenan en viales color ámbar bajo condiciones de congelación hasta su posterior análisis.

La cuantificación se hizo a partir del extracto metanólico obtenido como se describió anteriormente, mediante el método de Folín-Ciocalteu (Singleton et al., 1999). A 100 µL del extracto se añadieron 125 µL del reactivo Folin-Ciocalteu 1N (dilución 1:2 del reactivo comercial 2N), y se agitó y dejó reaccionar por 6 min, para luego neutralizar la reacción con la adición de 1250 µL de carbonato de sodio (Na2CO3) a 19 % (p/v); luego se aforó a 3 mL con agua destilada, se agitó y se dejó reposar a temperatura de cuarto en oscuridad por 90 min. Las muestras se centrifugaron a 14 000 rpm por 10 min para eliminar la turbidez. La absorbancia se midió con un espectrofotómetro Perkin Elmer Lambda 25® UV/ Vis (USA) a 760 nm. Se elaboró una curva patrón de ácido clorogénico para expresar el contenido de fenoles totales en función de este ácido.

Actividad antioxidante. La capacidad antioxidante de los compuestos fenólicos presentes en las muestras de papa se determinó utilizando una solución 60 μM de DPPH disuelto en metanol a 80%, con el método reportado por BrandWilliams et al. (1995) que utiliza el radical 2,2-difenil-1picrilhidrazil (DPPH) (Sigma Aldrich Co).

Análisis estadístico. Los resultados fueron analizados bajo un diseño factorial asimétrico 6 x 2 con un esquema de asignación completamente al azar con dos repeticiones. El primer factor fue el genotipo (Fianna, Nau, 5-10, 8-29, 9939 y 99-39) y el segundo factor fue la localidad (Metepec y Raíces). Para determinar diferencias entre los tratamientos se realizaron comparaciones múltiples de medias de tratamientos utilizando la prueba de Tukey. El análisis de resultados se realizó con ayuda del paquete estadístico SAS para Windows, versión 9.0 (SAS, 2002).

Resultados y discusión

Se encontraron efectos significativos (p< 0.01) de la interacción G x L en todas las variables evaluadas (Cuadro 3), diferencias que se deben a las condiciones agroclimáticas (temperatura, fertilización, altitud) de las dos localidades y a la variabilidad genética entre los seis genotipos.

Cuadro 3 Cuadrados medios y significancia estadística para las características fisicoquímicas de genotipos de papa producidos en dos localidades. 

Variables respuesta G L G x L Error R2 CV (%)
Índice de manchado 0.55** 10.4** 0.55** 0.03 0.98 26.3
Luminosidad (L*) 7.82** 19.26** 5.68** 0.03 0.99 0.22
Hue 4.2** 21.36** 1.94** 0.23 0.95 0.55
Croma 126.55** 18.39** 5.61** 0.34 0.99 1.91
SPE (ΔL*) 0.42** 2.71** 0.73** 0.03 0.96 15.4
Gravedad específica 0.01 0.01** 0.01** 0.01 0.92 0.41
Humedad 1.19* 70.73** 9.61** 0.35 0.97 0.75
Materia seca 1.19* 71.07** 9.49** 0.36 0.97 2.96
Almidón 109.23** 40.72** 146.41** 4.21 0.96 2.64
Azúcares reductores 0.05** 0.01** 0.12** 0.01 0.99 2.92
Azúcares totales 0.07** 0.02** 0.21** 0.01 0.99 3.37
Fenoles 2181.84** 79496.11** 12739.46** 66.22 0.99 3.18
Actividad antioxidante 68.97** 1257.44** 110.04** 2.89 0.98 6.04

G= genotipo; L= localidad; CV= coeficiente de variación; ΔL*= L*0min-L*30min; SPE= susceptibilidad al pardeamiento enzimático. *Significativo a p< 0.05, ** Significativo a p< 0.01.

Calidad del tubérculo

La interacción G x L tuvo efectos significativos (p< 0.01) en las variables índice de manchado, gravedad específica, contenido de humedad, materia seca y almidón, lo que significa que ambos factores influyeron en las variables. Los resultados se pueden observar en el Cuadro 4.

Cuadro 4 Características fisicoquímicas de seis genotipos de papa cultivados en dos localidades. 

Variable Nau Fianna 5-10 8-29 99-38 99-39
Metepec Raíces Metepec Raíces Metepec Raíces Metepec Raíces Metepec Raíces Metepec Raíces
índice de manchado 0.6 0.0 2.4 0.0 0.6 0.0 1.0 0.0 1.3 0.0 2.0 0.0
Luminosidad (L*) 78.7 80.4 72.6 78.5 78.3 78.9 76.4 78.8 78.3 79.6 78.9 77.7
Hue 88.73 90.12 85.18 89.68 87.61 89.31 88.72 90.5 88.73 90.38 90.17 90.47
Croma) 27.34 25.76 24.6 29.9 36.41 37.06 36.33 37.32 31.26 34.64 22.74 24.51
SPE (ΔL*) 1.69 0.92 1.84 0.11 0.68 0.48 1.57 0.4 1.91 1.61 1.32 0.46
Gravedad específica 1.065 1.082 1.06 1.095 1.075 1.082 1.075 1.077 1.072 1.092 1.062 1.082
Humedad (%) 81.1 78.2 83 75.2 79.5 79.2 80.3 80.1 81.5 77.2 83.3 77.7
Materia seca (g/100g) 18.9 21.8 17 24.8 20.5 20.8 19.7 19.9 18.5 22.8 16.7 22.3
Almidón (g/100g) 14.4 15.5 13 19.8 16.5 17.6 15 16.9 12.9 18.7 13 17
Azúcares reductores (g/100g fw) 0.04 0.13 0.59 0.02 0.22 0.02 0.09 0.32 0.26 0.05 0.17 0.58
Azúcares totales (g/100g fw) 0.2 0.32 0.95 0.27 0.63 0.19 0.21 0.51 0.44 0.2 0.24 0.77
Fenoles (mg/100 g fw) 371.3 139.3 387.3 162.8 305.6 114.1 283.5 247.2 255.3 274.5 277 251.3

ΔL*= L*0min-L*30 min; SPE= susceptibilidad al pardeamiento enzimático.

En relación con la resistencia contra el manchado interno de los tubérculos provocado por la enfermedad de la punta morada de la papa, se observó que en la localidad con la menor altitud (Metepec) se tuvieron los índices de manchado más altos, mientras que en la localidad más alta y con las temperaturas más bajas (Cuadro 1) (Raíces) ningún tubérculo presentó manchado interno (Cuadro 4). De acuerdo con Rubio-Covarrubias et al. (2011) la población del insecto vector Bactericera cockerelli y los síntomas de la punta morada de la papa disminuyen con la altura, ellos encontraron que a alturas superiores a 3 200 snm no se presentaron problemas significativos de esta enfermedad lo que se debe a que a estas alturas las temperaturas bajas no permiten el desarrollo de este insecto o hacen que la población sea baja. Los clones que presentaron el menor índice de manchado en Metepec fueron Nau y 5-10, comportamiento que previamente fue informado por Vázquez-Carrillo et al. (2013) y Rubio-Covarrubias et al. (2013) y que confirma su tolerancia al manchado interno de los tubérculos provocado por la punta morada de la papa; en contraste la variedad Fianna mostró la mayor susceptibilidad a esta enfermedad tal y como ha sido reportado por otros autores (Rubio-Covarrubias et al. 2013). El manchado interno de los tubérculos es un parámetro importante para la industria de snaks debido a que al freír, estos síntomas se vuelven más pronunciados y los chips o papas a la francesa de tubérculos infectados muestran manchas y rayas muy oscuras, lo que los hace comercialmente inaceptables (Munyaneza, 2012). En ese sentido, todos los genotipos cultivados en Raíces son de calidad aceptable, ya sea para la producción de chips o papas a la francesa o para el proceso doméstico.

En cuanto al color de la pulpa, la mayoría de los genotipos, excepto el clon 99-39, tuvieron una pulpa más luminosa cuando fueron cultivados en Raíces que los cultivados en Metepec (Cuadro 4). El clon Nau cultivado en Raíces presentó los mayores valores de luminosidad (80.4), mientras que la variedad Fianna cultivada en Metepec presentó el color de pulpa menos claro (L*= 72.6). Lo anterior está relacionado con el manchado interno de los tubérculos provocado por la punta morada de la papa el cual fue más acentuado en la variedad Fianna que en el clon Nau como se comentó anteriormente (Cuadro 4). Los valores de hue entre 85 y 91, y los de croma entre 22 y 38 indican que el color de los tubérculos se encuentra en el tono amarillo claro, lo que corresponde a la descripción visual de los mismos (Cuadro 1).

Otro de los factores que afecta la calidad de los tubérculos principalmente para consumo en fresco es el oscurecimiento enzimático. El oscurecimiento o pardeamiento enzimático se produce en la superficie del tejido de los tubérculos cuando estos son mondados o cortados y expuestos al oxígeno del aire (Stark y Love, 2003). Los resultados de la evaluación de la susceptibilidad al pardeamiento enzimático mediante la diferencia en luminosidad mostraron diferencias significativas por efecto de la interacción G x L (Cuadro 4). Los tubérculos de los genotipos cultivados en Metepec presentaron una mayor disminución de la luminosidad en pulpa que los cultivados en Raíces, lo que significa que estos tubérculos tuvieron un mayor oscurecimiento al ser expuestos durante 30 min al oxigeno del aire (Cuadro 4). En Metepec el clon 5-10 fue el menos susceptible al oscurecimiento, al presentar la menor disminución de la luminosidad, mientras que en Raíces fue la variedad Fianna (Cuadro 4).

Vázquez-Carrillo et al. (2013) también encontraron que el clon 5-10 fue el menos susceptible al oscurecimiento enzimático entre 39 genotipos evaluados en la localidad de Raíces en el ciclo primavera verano 2009. El clon 99-38 cultivado en ambas localidades fue altamente susceptible al oscurecimiento lo que se observa con una mayor disminución de la luminosidad en pulpa. Los compuestos fenólicos están asociados con el color de las papas crudas y son responsables en parte de la coloración de los productos procesados elaborados. Cuando los tubérculos son cortados los fenoles se convierten rápidamente en melaninas debido a la oxidación de estos compuestos por la enzima fenolasa provocando el oscurecimiento enzimático (Álvarez y Canet, 2009). Los compuestos fenólicos están estrechamente relacionados con la defensa de las plantas a las plagas y enfermedades, por esta razón se observó una correlación significativa entre el índice de manchado, provocado por la enfermedad de la punta morada de la papa, y la susceptibilidad al oscurecimiento enzimático (r= 0.65, p< 0.01), entre el índice de manchado y el contenido de fenoles totales (r= 0.61, p< 0.01), y entre la susceptibilidad al oscurecimiento enzimático y los compuestos fenólicos (r= 0.63, p< 0.01) (Figura 1).

Figura 1 Relación entre la susceptibilidad de los tubérculos al oscurecimiento enzimático y el contenido de fenoles. 

Los genotipos cultivados en la localidad de Raíces presentaron valores más altos de gravedad específica (> 1.077), así como de materia seca (> 19.9%) y almidón (> 15.5%), en comparación con los genotipos cultivados en Metepec (Cuadro 4). Se observó que, entre todos los genotipos, la variedad Fianna cultivada en Raíces mostró los mayores valores de gravedad específica, materia seca y almidón, mientras que la misma variedad cultivada en Metepec presentó los valores más bajos para las mismas variables. Varios factores influyen en la acumulación de almidón y materia seca en los tubérculos entre ellos el clima, la lluvia, el riego y humedad del suelo, tipo de suelo, fecha de siembra y cosecha, el tipo y la cantidad de fertilizantes utilizados, y el control de plagas y enfermedades.

En este experimento las diferencias en el contenido de almidón, materia seca y la gravedad específica se deben principalmente a la temperatura, la precipitación, la fecha de siembra y la cantidad de fósforo utilizada en la fertilización. Álvarez y Canet (2009) afirman que a bajas temperaturas, como las que se presentaron en Raíces, la tasa de respiración es menor que la tasa de fotosíntesis, lo que resulta en una mayor acumulación de carbohidratos en los tubérculos y un aumento de la gravedad específica. Los mismos autores afirman que un mayor contenido de humedad en el suelo así como la siembra temprana influyen en una mayor acumulación de materia seca, en la localidad de Raíces se sembró un mes antes y se presentó una mayor precipitación y contenido de humedad en el suelo que en Metepec (Cuadro 2).

El cuarto factor que explica estas diferencias es el suministro de fósforo durante la fertilización, en Raíces el suelo tiene una alta capacidad de fijación de fósforo y la dosis de fertilización aplicada tuvo una mayor proporción de fósforo. De acuerdo con Stark y Love (2003) el fósforo (P) tiende a aumentar la síntesis de almidón, promueve la rápida formación de tubérculos y crecimiento de las raíces, mejora la resistencia a las bajas temperaturas, incrementa la eficiencia del uso de agua, contribuye a la resistencia a enfermedades y acelera la madurez, por lo que las plantas con deficiencia de fósforo producen tubérculos con una gravedad específica más baja en comparación con aquellos con la nutrición de fósforo adecuada.

Stark y Love (2003) afirman que para la mayoría de los productos (chips, papas a la francesa, almidón) que se elaboran a partir de papa, los procesadores requieren tubérculos con un contenido de almidón de 13% o superior, un contenido de sólidos o materia seca de 20% o superior, y una gravedad específica de 1.08 o superior por lo que la variedad Fianna y los clones Nau, 5-10, 99-38 y 99-39 cultivados en la localidad de Raíces son aptas para el procesamiento.

La gravedad específica mostró una correlación positiva con el contenido de materia seca (r= 0.92, p< 0.01) y el almidón (r= 0.87, p< 0.01) esto se debe a que la gravedad específica se ve influenciada por la cantidad de compuestos sólidos presentes, entre ellos la cantidad de almidón; correlaciones similares fueron reportadas por Vázquez-Carrillo et al. (2013) para clones de papa desarrollados para los Valles Altos de México.

Azúcares reductores

El análisis estadístico mostró diferencias significativas en el contenido de azúcares reductores entre los genotipos y las localidades, así como por efecto de la interacción G x L (Cuadro 3). Los azúcares reductores son componentes con gran influencia sobre la calidad de los productos procesados de papa. El contenido de estos azucares puede variar entre 0.04 y 1% del peso fresco del tubérculo (Hasbún et al., 2009). En el Cuadro 4 se observa que los clones Nau, 8-29 y 99-39 presentaron mayor contenido de azúcares reductores cuando fueron cultivados en Raíces, mientras que la variedad Fianna y los clones 5-10 y 99-38 presentaron valores altos de azúcares reductores al ser cultivados en Metepec. Los genotipos con menor cantidad de azúcares reductores fueron Fianna (0.04 % fw), y el clon 5-10 (0.04% fw), ambos cultivados en Raíces. El contenido de azúcares totales presentó el mismo comportamiento que el de azúcares reductores.

Esta notable variación en el contenido de azúcares reductores de los tubérculos se debe principalmente a las diferencias de carácter varietal (ciclo de vida, requerimientos nutricionales, de humedad, etc.) y en segundo lugar a las condiciones de temperatura de las localidades. Se esperaba que en Raíces el contenido de azúcares reductores fuera más alto, debido a que se ha demostrado que las condiciones de altura y temperatura baja provocan un estrés en la planta que induce la acumulación de azúcares solubles en el tubérculo (Yuanyuan et al., 2009); sin embargo, en este estudio queda demostrado que la variedad Fianna y los clones 5-10 y 99-38 son tolerantes al estrés por frío. Las papas destinadas a la producción de chips deben tener un contenido de azúcares reductores menor a 0.035% del peso fresco del tubérculo, mientras que los tubérculos destinados a la transformación como papas a la francesa deben tener menos de 0.12% (Stark y Love, 2003), aquellos tubérculos con valores más altos que éstos por lo general generan problemas en la coloración y producción de acrilamida en los productos procesados. En base a lo anterior, los genotipos Fianna y 5-10 cultivados en Raíces son aptos para su procesamiento como chips, adicionalmente los clones Nau y 8-29 cultivados en Metepec y el clon 99-38 cultivado en Raíces pueden ser utilizados en la industria de papas a la francesa.

Fenoles y actividad antioxidante

El contenido de compuestos fenólicos totales mostró diferencias significativas entre genotipos, localidades y por efecto de la interacción G x L (Cuadro 3). El contenido de fenoles totales varió entre 114.1 y 387.3 mg/100 g de peso fresco del tubérculo. En general, los genotipos cultivados en Metepec presentaron mayor contenido de fenoles que los cultivados en Raíces, siendo la variedad Fianna cultivada en Metepec la de mayor contenido (387.3 mg/100 g fw) y el clon 5-10 el de menor (114.1 mg/100 g fw). Cabe resaltar, que la variedad Fianna cultivada en la localidad de Metepec también presentó el mayor índice de manchado interno provocado por la enfermedad de la punta morada de la papa con lo que se comprueba que la producción de fenoles es un mecanismo de defensa de las plantas contra esta enfermedad, como lo sugieren Navarre et al. (2009).

En la Figura 2 se muestra la actividad antioxidante de los tubérculos de papa cruda, dicha actividad varió entre 15.08% a 36.47%.

Figura 2 Capacidad de inhibición del radical DPPH de tubérculos de papa frescos de seis genotipos cultivados en dos localidades del Estado de México. 

Varios compuestos presentes en la papa tienen actividad antioxidante, entre ellos los carotenoides y los compuestos fenólicos, por esta razón la capacidad de inhibición del radical DPPH fue mayor en los tubérculos de genotipos cultivados en Metepec ya que estos presentaron mayor contenido de compuestos fenólicos debido a la incidencia de la enfermedad de la punta morada de la papa. Lewis et al. (1998) encontraron que en tubérculos de papa enfermos por efecto del tizón tardío se incrementó de manera significativa la concentración de flavonoides y ácidos fenólicos tanto en piel como en pulpa debido a que se sabe que las enfermedades estimulan la ruta de los fenilpropanoides produciendo un incremento de estos metabolitos. Entre los tubérculos cultivados en Raíces la menor capacidad de inhibición del radical DPPH la mostró el clon Nau lo cual se debe a su color de piel amarillo y de pulpa crema, lo que significa que tiene un bajo contenido de carotenoides, compuestos que influyen en la actividad antioxidante. La capacidad de inhibición del radical DPPH mostró una correlación positiva con el contenido de fenoles (r= 0.87, p< 0.01) (Figura 3), lo que confirma la participación de estos compuestos en la actividad antioxidante como lo afirman Reddivari et al. (2007).

Figura 3 Relación entre el contenido de fenoles y la actividad antioxidante de genotipos de papa cultivados en dos localidades del Estado de México. 

Conclusiones

Todas las variables fisicoquímicas fueron afectadas por la interacción genotipo x localidad, las diferencias se debieron principalmente por efecto de la altitud, la temperatura, la fertilización y la presencia de la enfermedad de la punta morada. Los genotipos cultivados en la localidad de Raíces presentaron mayor peso específico, alto contenido de materia seca y almidón, tuvieron una pulpa más clara y fueron menos susceptibles al oscurecimiento enzimático, que los genotipos cultivados en Metepec. Por la calidad del tubérculo, la localidad de Raíces presenta ventajas para el cultivo de genotipos destinados al mercado en fresco. La variedad Fianna y el clon 5-10 cultivados en Raíces presentaron las mejores características fisicoquímicas y el menor contenido de azúcares reductores por lo que son aptas para la producción de snaks. La mayor concentración de compuestos fenólicos y la alta actividad antioxidante en los genotipos sembrados en Metepec, se asoció con la incidencia de la enfermedad de la punta morada.

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Recibido: Enero de 2016; Aprobado: Marzo de 2016

§Autora para correspondencia: gricelda_vazquez@yahoo.com

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