Genotipos de papa

Se evaluaron cuatro genotipos, incluyendo tres clones (Nau, 5-10, 99-39) y una variedad comercial (Fianna) (Cuadro 1).

Condiciones experimentales de campo

Los genotipos se cultivaron en los ciclos primavera-verano de 2012 y 2013, en dos localidades: Metepec y Raíces, ambas ubicadas en el Estado de México, México. Metepec (19° 14’ 35.39’’ de latitud norte, 99° 35’ 27.82’’ de longitud oeste, a 2 600 m de altitud) presenta suelos del tipo franco-arenoso, pH 5.6 y 1.1 % de materia orgánica, además la incidencia de PMP en este lugar es alta (^{Rubio-Covarrubias et al., 2015}). Por el contrario, en Raíces (19° 9’ 59.78’’ latitud norte, 99° 47’ 53.74’’ longitud oeste, a 3 500 m de altitud) predominan los suelos tipo franco-arcilloso, pH 5.1, alta capacidad de fijación de fósforo, 3.2 % de materia orgánica y nula incidencia de la PMP (^{Rubio-Covarrubias et al., 2013}).

En ambos lugares, las papas se cultivaron conforme a la tecnología de la región (^{Rubio-Covarrubias et al., 2000}). El cultivo se estableció en parcelas con dos surcos de 8 m de longitud, espacio de 90 cm entre surcos y 30 cm entre plantas. El diseño de siembra para cada genotipo fue en bloques completos con cuatro repeticiones. En Raíces, en 2012, la siembra se realizó el 15 de mayo, la aplicación del desecante el 21 de septiembre y la cosecha el 15 de octubre, y en 2013 dichas actividades se realizaron el 20 de mayo, el 23 de septiembre y el 14 de octubre, respectivamente. Mientras que en Metepec, en 2012, dichas actividades se llevaron a cabo el 11 de junio, el 13 de septiembre y el 4 de octubre, y en 2013 se realizaron el 11 de junio, el 12 de septiembre y el 27 de septiembre, respectivamente. En todos los casos, después de la cosecha los tubérculos se almacenaron por dos días a temperatura ambiente (25 °C) hasta el análisis.

Las dosis de fertilización aplicadas en Raíces fueron 200-300-200 (N-P₂O₅-K₂O; kg·ha^-1), 50 kg·ha^-1 de micronutrientes y 1 t·ha^-1 de gallinaza. En Metepec, las dosis de fertilización fueron iguales, a excepción del P₂O₅, del que se aplicaron 200 kg·ha^-1. Adicionalmente, se aplicaron fungicidas y pesticidas conforme a las necesidades, para controlar las plagas y enfermedades. En la Figura 1, se muestran las temperaturas máximas y mínimas, así como las precipitaciones de cada lugar.

Figura 1 Temperaturas máximas (A) y mínimas (B), y precipitación (C) en las localidades bajo estudio. 

Propiedades físicas de los tubérculos

Las propiedades físicas se analizaron en diez tubérculos de cada genotipo. El manchado interno se determinó visualmente conforme a lo reportado por ^{Rubio-Covarrubias et al. (2017)}; para ello, cada tubérculo se cortó transversalmente y el grado de manchado interno se clasificó en la escala de 0 a 5, donde 0 indica que no hay oscurecimiento y 5 que el tubérculo tiene un manchado interno severo. El color de la pulpa se evaluó en la sección transversal, de los tubérculos cortados previamente, en términos de luminosidad (L*), tono y cromaticidad mediante un colorímetro MiniScan XE Plus (Hunter Lab, EUA) (^{Vázquez-Carrillo, Santiago-Ramos, Ybarra-Moncada, Rubio-Covarrubias, & Cadena-Hinojosa, 2013}).

La GE se determinó por el método descrito por ^{Gould (1999)}. Se prepararon soluciones de NaCl (Merck, Alemania), con GE entre 1.040 y 1.140, en agua destilada a 20 °C. Los tubérculos se colocaron en 1 L de solución, y se pasaron desde la solución de menor densidad hasta la solución en la que el tubérculo flotó, momento en que se consideró que la GE del tubérculo era la misma que la de la solución. Por su parte, el contenido de MS se determinó por triplicado, mediante la diferencia en el contenido de humedad cuantificada por el método 44-15.02 de la ^{AACC (2017)}.

Contenido de almidón, glucosa, fructosa y sacarosa

El contenido total de almidón se determinó por triplicado con el kit Megazyme (Irlanda), el cual se basa en el método 76-13.01 de la ^{AACC (2017)}.

La extracción y cuantificación de glucosa, fructosa y sacarosa se realizaron mediante el ensayo ligado a enzimas descrito por ^{Castañeda-Saucedo et al. (2012)}. Para ello, los azúcares solubles se extrajeron de 1 g de tubérculo, o de una muestra de hojuela de papa, mediante seis incubaciones sucesivas de 10 min con etanol (80 % v/v) a 70 °C. Posteriormente, los extractos se evaporaron a 50 °C, se volvieron a suspender en agua destilada y se almacenaron a -20 °C hasta el análisis. La glucosa, la fructosa y la sacarosa se cuantificaron por triplicado tras la adición secuencial de hexoquinasa (EC 2.7.1.1), fosfoglucosa-isomerasa (EC 5.3.1.9) e invertasa (EC 3.2.1.26) de Sigma-Aldrich® (EUA). Las absorbancias se midieron en un lector de microplacas Multiskan Ascent (Lab Systems®, Canadá) a 340 nm frente a curvas estándar de cada azúcar (Sigma-Aldrich®).

Contenido de fenoles totales

Para esta determinación, se empleó el método de extracción asistida por ultrasonido (^{Joaquín-Cruz et al., 2015}). Se colocaron 10 g de tubérculo en un matraz Erlenmeyer de 125 mL y se agregaron 30 mL de metanol al 80 %; la muestra se homogenizó y sonicó (Branson 2510, Marshall Scientific®, EUA) durante 30 min. Posteriormente, se agitó durante 90 min en un agitador horizontal a temperatura ambiente (25 °C) y en condiciones de oscuridad. En seguida, la muestra se centrifugó a 2 200 g durante 15 min, se recuperó el sobrenadante y el residuo se re-extrajo dos veces con 15 mL de una mezcla de metanol:ácido acético:agua (10:1:9 v/v/v). Todos los sobrenadantes se agruparon, filtraron y concentraron en un rotavapor (Rotavapor R-215, Buchi®, Suiza) a 42 °C. Los extractos se re-suspendieron en 5 mL de metanol al 80 % (v/v) y se almacenaron en frascos oscuros a 4 °C hasta el análisis.

La cuantificación se realizó por triplicado mediante el método Folin-Ciocalteu (^{Singleton, Orthofer, & Lamuela-Raventós, 1999}). Se mezcló una alícuota (100 µL) del extracto metanólico con 125 µL de reactivo de Folin-Ciocalteu y se dejó reaccionar durante 6 min; luego se neutralizó la reacción con 1 250 µL de solución de Na₂CO₃ al 19 % y se llevó a 3 mL con agua destilada. La muestra se agitó y se almacenó en la oscuridad durante 90 min. La absorbancia se midió a 760 nm, y el contenido de fenoles totales se expresó en mg de ácido clorogénico·100 g^-1 de muestra.

Elaboración de las hojuelas fritas de papa

Las hojuelas fritas de papa se hicieron conforme a lo reportado por ^{Vázquez-Carrillo et al. (2013)}. Cada tubérculo se rebanó en rodajas de 1.2 mm de grosor y se frieron durante 3 min en aceite vegetal a 180 °C en una freidora doméstica (F100652, T-FAL®, China). Las rodajas se colocaron en toallas de papel para absorber el exceso de aceite.

Rendimiento y propiedades físicas de las hojuelas fritas de papa

El rendimiento de las hojuelas fritas se calculó como porcentaje, para lo cual se dividió el peso total obtenido de las hojuelas entre el peso total del tubérculo procesado (^{Vázquez-Carrillo et al., 2013}). La fracturabilidad se evaluó con un texturómetro (CT3 25k, Brookfield®, EUA) con una sonda esférica de 1.27 cm de diámetro, 3.5 cm de longitud y desplazamiento de 1 mm·s^-1 hasta una distancia de 3 mm. Se colocó una hojuela sobre una base con un agujero central de 2.5 cm de diámetro. Se evaluaron diez hojuelas por cada tubérculo (^{Vázquez-Carrillo et al., 2013}). Por su parte, el color de las hojuelas se evaluó por triplicado con un colorímetro conforme a lo reportado por ^{Hasbún, Esquivel, Brenes, y Alfaro (2009)}.

Diseño experimental y análisis estadístico

El diseño experimental fue en bloques completos al azar con cuatro repeticiones, y el diseño de tratamientos fue un factorial asimétrico 4x2x2: el primer factor fue el genotipo (Fianna, Nau, 5-10 y 99-39), el segundo factor fue la ubicación (Metepec y Raíces) y el tercer factor fue el año (2012 y 2013). La unidad experimental constó de 10 tubérculos. Los resultados se examinaron mediante un análisis de varianza, y cuando se encontraron diferencias significativas se realizó una comparación de medias de Tukey (P ≤ 0.05) por medio del programa Statistical Analysis System (^{SAS Institute Inc., 2002}).

Propiedades fisicoquímicas de los tubérculos

El análisis de la varianza de las propiedades fisicoquímicas de los tubérculos mostró efectos significativos (P ≤ 0.05) entre genotipos (G), años (Y) y localidades (E), aunque en este último no fue significativa la cromaticidad (Cuadro 2). Todas las interacciones de segundo orden y la interacción de los factores (G x Y x E) fueron significativas (Cuadro 2).

Los resultados indicaron que hubo un efecto importante de la variabilidad genética entre los genotipos, las condiciones climáticas de cada año y la altitud de cada lugar, lo cual influyó en la prevalencia de los síntomas de la PMP y la acumulación de carbohidratos.

En general, en 2013 se observaron valores más altos del índice de manchado interno (IMI) (Cuadro 3), lo cual indica la presencia de la PMP. Además, durante este año las precipitaciones fueron menores que en 2012, lo cual podría haber influido en la incidencia de esta enfermedad. De acuerdo con ^{Rubio-Covarrubias et al. (2013)}, en ausencia de lluvia la población del insecto vector (Bactericera cockerelli) aumenta, lo que incrementa el número de plantas y el manchado interno.

En Raíces, ningún tubérculo tuvo el manchado interno como se esperaba (Cuadro 3), lo que se puede atribuir a la altitud y la temperatura. ^{Rubio-Covarrubias et al. (2011)} reportan que la población del insecto vector y la PMP disminuyen a medida que la altitud aumenta; por lo que a 3 200 m de altitud no se reportaron problemas significativos relacionados con la PMP, debido a que las bajas temperaturas no permitieron el desarrollo del insecto vector, o bien, redujeron su población.

Entre los genotipos, la variedad comercial Fianna presentó los valores más altos de IMI (Cuadro 3), mientras que los clones Nau y 5-10 mostraron cierta resistencia al manchado interno (Cuadro 3). La resistencia de estos clones a la PMP, así como la susceptibilidad de Fianna y 99-39 al manchado interno ha sido reportada por ^{Rubio-Covarrubias et al. (2013)}.

Por otro lado, los compuesto fenólicos son importantes en la papa porque están asociados con el color de los tubérculos frescos y procesados. Cuando los tubérculos se cortan, dichos compuestos se oxidan y se convierten en melaninas, lo cual favorece el pardeamiento enzimático (^{Álvarez-Torres & Canet-Parreño, 2009}). Los fenoles totales oscilaron entre 218.89 y 379.46 mg·100 g^-1 de tubérculo fresco (Cuadro 3); valores similares a los reportados por ^{Bradshaw y Ramsay (2009)}.

Los tubérculos cosechados en 2013, y en Metepec, tuvieron el mayor contenido de fenoles (Cuadro 3), la misma tendencia que se muestra en el IMI; de hecho, la correlación entre estas variables fue positiva (r = 0.57, P ≤ 0.01), lo que se debe a que ambos factores son síntomas de la PMP. En este sentido, ^{Wallis et al. (2014)} mencionan que la acumulación de fenoles es un mecanismo de defensa contra la PMP. Entre los genotipos, el mayor contenido fenólico se encontró en el clon 99-39, que también tenía un IMI alto; lo anterior indica que este genotipo no es resistente a la PMP y que expresa una mayor acumulación de estos compuestos cuando se infecta. Sin embargo, el clon 5-10, considerado como resistente a dicha enfermedad, presentó un alto contenido de compuestos fenólicos, lo que podría deberse a la presencia de antocianinas, ya que sus tubérculos tienen la piel roja (Cuadro 1).

La combinación de luminosidad (L*), tono y cromaticidad definió el color de la pulpa. Los tubérculos cosechados en 2012, y en Raíces, presentaron pulpa amarillo claro, mientras que los cosechados en 2013, y en Metepec, tuvieron pulpa de color amarillo intenso a naranja. Entre los genotipos, los clones tuvieron pulpa amarillenta y más blanquecina que Fianna, y el 5-10 mostró el mejor color (amarillo claro). Dicho color dependió principalmente de dos factores: el IMI y el oscurecimiento enzimático producido por la oxidación de los compuestos fenólicos; esta relación se demostró por las correlaciones negativas entre L* e IMI (r = -0.50, P ≤ 0.01), L* y fenoles totales (r = -0.43, P ≤ 0.05) y entre tono e IMI (r = -0.66, P ≤ 0.01).

Los clones Nau y 5-10 presentaron una pulpa amarillo claro, independientemente de la localidad o del año en que se cultivaron. En contraste, la variedad Fianna presentó tonos que oscilaron desde el amarillo claro al rojo intenso. El clon Nau presentó un comportamiento similar, tanto en color de la pulpa como en fenoles totales, lo que reafirma que ambas variables son atribuibles, principalmente, al componente genético que proporciona la resistencia a la PMP.

En cuanto a la GE, se sabe que está determinada por el contenido de MS, el cual es aproximadamente 80 % almidón (^{Stark & Love, 2003}). Esta relación se demostró por las correlaciones positivas entre GE y MS (r = 0.66, P ≤ 0.01), GE y almidón (r = 0.63, P ≤ 0.01), y entre MS y almidón (r = 0.93, P ≤ 0.01), además, estas correlaciones son similares a las reportadas por ^{Vázquez-Carrillo et al. (2013)}. La GE, el contenido de almidón y la MS fueron mayores en los tubérculos cultivados en 2012 y en Raíces, así como en los genotipos: Fianna y el clon 5-10 (Cuadro 3). Los principales factores que influyeron en estos resultados fueron la temperatura, la incidencia de la PMP y la madurez de los genotipos.

De acuerdo con ^{Álvarez-Torres y Canet-Parreño (2009)}, a temperaturas más bajas, como las que se presentaron en Raíces en ambos años, la tasa de respiración es inferior a la tasa de fotosíntesis, lo cual aumenta la acumulación de carbohidratos en los tubérculos; por ende, la GE aumenta. Adicionalmente, en Raíces, el ciclo de cultivo fue un mes más largo que en Metepec debido a las temperaturas más bajas; por lo tanto, las plantas realizaron la fotosíntesis durante más tiempo y acumularon más almidón. Por otro lado, la nula incidencia de la PMP en Raíces contribuyó a la acumulación de almidón, debido a que el follaje no se dañó.

En estos resultados se observó nuevamente la influencia genética, ya que el clon 5-10 no reveló una respuesta diferenciada por efecto de la interacción de los factores restantes; es decir, la acumulación de MS y la GE fue similar en todos los ambientes evaluados. Este mismo comportamiento se observó en el contenido de almidón del clon Nau, aunque los otros componentes de la MS, como proteínas, lípidos o minerales, podrían haber sido afectados por el ambiente; por lo que, estos cambios pudieron haber modificado su GE.

Por otra parte, los tubérculos utilizados en la producción de hojuelas fritas y papas en bastón deben tener un contenido de MS superior a 20 %, un contenido de almidón superior a 13 % y una GE superior a 1.08 (^{Stark & Love, 2003}); por lo tanto, sólo la variedad Fianna y el clon 5-10 cultivados en Raíces fueron adecuados para el procesamiento.

El contenido total de azúcares (AT) osciló entre 0.318 y 0.852 %, y el de azúcares reductores (AR) entre 0.167 y 0.671 % (>Cuadro 3); valores similares a los reportados por ^{Bradshaw y Ramsay (2009)} y ^{Hasbún et al. (2009)}. Los tubérculos cultivados en Metepec, y en 2013, tuvieron el mayor contenido de AT y AR (Cuadro 3), lo que se explica por la incidencia de la PMP. ^{Wallis et al. (2014)} reportaron que los tubérculos infectados con dicha enfermedad acumularon mayores cantidades de AR que los tubérculos sanos, esto como consecuencia de los trastornos metabólicos ocasionados por el agente causal.

Las diferencias entre genotipos también podrían definirse por su código genético, el cual determina su metabolismo; por ello, los clones 5-10 y Nau presentaron concentraciones más bajas de AR y AT que Fianna y el clon 99-39 (Cuadro 3). Estos resultados podrían estar relacionados con su madurez; ya que los clones 5-10 y Nau tienen una madurez temprana-media que podría influir en una menor acumulación de azúcares. Por lo anterior, sólo los tubérculos de Fianna y el clon 5-10 cultivados en Raíces, en ambos años (datos no mostrados), tuvieron una calidad aceptable para el procesamiento en hojuelas fritas, ya que los tubérculos para este fin deben tener contenidos de AR y sacarosa inferiores a 0.035 y 0.15 % del tubérculo fresco, respectivamente; contenidos más altos originan algunos problemas de pardeamiento y de producción de acrilamida (^{Álvarez-Torres & Canet-Parreño, 2009}; ^{Stark & Love, 2003}).

Propiedades fisicoquímicas de las hojuelas

El análisis de varianza demostró efectos altamente significativos (P ≤ 0.01) en todas las variables debido a los factores y su interacciones (Cuadro 4).

El rendimiento y la textura de las hojuelas fritas de papa dependen en gran medida de la densidad del tubérculo (^{Pedreschi, 2009}). Esta relación se confirmó por las correlaciones positivas entre el rendimiento de las hojuelas y la GE (r = 0.37, P ≤ 0.05), el rendimiento de las hojuelas y la MS (r = 0.60, P ≤ 0.001), el rendimiento de las hojuelas y el almidón (r = 0.67, P ≤ 0.001), y entre la MS y la fracturabilidad (r = 0.37, P ≤ 0.05). Los tubérculos cultivados en 2012, y en Raíces, así como los que tenían GE > 1.080, mayor contenido de almidón y de MS, ofrecieron mayor rendimiento de hojuela (Cuadro 5).

La textura de las hojuelas fritas de papa es un atributo de calidad muy importante, y se determinó a través de la fracturabilidad, la cual osciló entre 2.8 y 3.7 N (Cuadro 5), valores similares a los reportados por ^{Vázquez-Carrillo et al. (2013)}. Dado que el coeficiente de correlación entre MS y fracturabilidad fue bajo, se podría inferir que no sólo los componentes de la MS, como el almidón, influyeron en la textura de las hojuelas, sino también la composición y estructura de la pared celular, especialmente la presencia de pectinas; sin embargo, se necesita más investigación al respecto.

Las hojuelas de papa frita con el mejor color amarillento (valores más altos de L*, tono y cromaticidad) se produjeron a partir de tubérculos cultivados en 2012, en Raíces y del clon 5-10, como era de esperarse (Cuadro 5). La tendencia opuesta se observó en las hojuelas fritas del clon 99-39, las cuales fueron de color café oscuro. En este sentido, se sabe que muchos compuestos influyen en el color de las hojuelas fritas de papa, incluyendo AR, sacarosa, ácido ascórbico, ácido clorogénico, glutamina, lisina, glicina y arginina (^{Rodriguez-Saona & Wrolstad, 1997}). La luminosidad y el tono estuvieron correlacionados con el contenido de AR de los tubérculos frescos (r = -0.67 y r = -0.68, respectivamente, P ≤ 0.001), así como con los fenoles totales (r = -0.65, P ≤ 0.001 y r = -0.66, P ≤ 0.01, respectivamente). Lo anterior significa que el contenido más alto de AR y de fenoles totales en los tubérculos frescos realza el oscurecimiento no enzimático de las hojuelas de papa. Por esta razón, el clon 99-39 tuvo hojuelas café oscuro, mientras que el clon 5-10 tuvo hojuelas amarillo claro.

Los fenoles totales en las hojuelas osciló entre 14.5 y 532.5 mg·100 g^-1 materia seca (Cuadro 5), y la pérdida de estos compuestos con respecto a los tubérculos frescos osciló entre 60.4 y 98.4 %. Los tubérculos de genotipos con contenidos menores de fenoles registraron mayores pérdidas. ^{Kalkan y Yücecan (2013)} indican que la pérdida de fenoles después de freír oscila entre 20 y 76 %, y que el principal compuesto degradado es el ácido clorogénico.

El contenido de AR y AT disminuyó, ya que parte de estos azúcares se utilizan en las reacciones de pardeamiento no enzimáticas que originan el color de las hojuelas fritas. Los datos obtenidos (Cuadro 5) son similares a los observados por ^{Roe, Church, Pinchen, y Finglas (2013)}, quienes reportaron valores entre 0.3 y 1.5 g·100 g^-1 de AT en papas fritas.