Introducción
Las principales investigaciones señalan a México y Perú como posibles centros de origen y domesticación de Solanum lycopersicum L., debido a la presencia del mayor acervo genético (Ríos-Osorio et al., 2014). Entre la gran diversidad de tipos de jitomate silvestre existentes en México, se tiene registro de que muchos de ellos producen frutos que se destacan por su alto contenido de sólidos solubles, licopeno y vitamina C (Juárez-López et al., 2009; Sim et al., 2011). Es por ello, que los diferentes programas de mejoramiento genético en jitomate siempre se buscan genes o grupos de genes que además de conferir resistencia al ataque de plagas y enfermedades, puedan coadyuvar a la expresión de caracteres relacionados con la calidad nutricional del fruto (Bhandari et al., 2016), lo que hace necesaria la recurrencia a los acervos genéticos de los diferentes bancos de germoplasma para poder satisfacer dicha necesidad (Sim et al., 2011). Las principales características que se buscan son el nivel de acidez, contenido de sólidos solubles totales, ácido ascórbico, tocoferoles y polifenoles (Vinha et al., 2014; Lahoz et al., 2016). Esto aunado a que en la última década, se han suscitado una serie de cambios en las tendencias y hábitos de alimentación que han favorecido un incremento considerable en la producción y consumo de productos frescos con algún tipo de valor funcional, es decir, que presentan una o varias características referentes a su constitución y/o función en la prevención de algún padecimiento (Martín-Hernández et al., 2012), donde el jitomate es considerado un elemento importante para este propósito (Kacjan et al., 2011), debido a que es un fruto que se caracteriza por su alto contenido de compuestos bioactivos como los sólidos solubles (fructosa y glucosa), carotenoides, beta-carotenos, licopeno, vitamina C y polifenoles (Lahoz et al., 2016), compuestos que han mostrado tener posibles efectos benéficos en la salud, desde el punto de vista antioxidante, anticancerígeno, antihipertensivo, antimutagenico e inhibidor de la angiogénesis (Vinha et al., 2014). Por lo anteriormente expuesto, el objetivo de esta investigación fue evaluar el contenido de algunos componentes bioquímicos, fisiológicos, así como la capacidad antioxidante en frutos de jitomate provenientes de variedades comerciales y nativas (regiones centro y sur de México).
Materiales y métodos
Ubicación y material vegetal
El experimento se realizó durante los meses de abril a septiembre de 2015, bajo condiciones de invernadero en el Campo Experimental “San Martín” ubicado geográficamente a 19°29’ N y 98°53’ O y una altitud de 2.240 msnm, el cual pertenece al Departamento de Fitotecnia, Universidad Autónoma Chapingo, estado de México, México. Se utilizaron frutos provenientes de 16 genotipos: ocho variedades comerciales de jitomate con hábito de crecimiento indeterminado: Staccato, Tourist e Imperial (tipo bola); Tointer, Tormenta, Tonico, Bejo y BSS486 (tipo saladette) y 14 recolectas nativas (seis pertenecientes al Banco de Germoplasma de la Universidad Autónoma Chapingo y nueve al Programa de Mejoramiento Genético de la misma institución (cuadro 1).
Manejo del cultivo
La siembra se realizó en recipientes de poliestireno expandido de 200 cavidades usando turba Growing Mix® como sustrato; posteriormente, a los 30 días se llevó a cabo el trasplante en bolsas de polietileno de color negro previamente rellenas con 13 kg de tezontle rojo tipo sello. El suministro de los elementos esenciales para su crecimiento y desarrollo se realizó de acuerdo con los parámetros que establece la solución de Steiner (Steiner, 1984) más el multiquelato Tradecorp A-Z® aportando 3 ppm de Fe2+ mediante la aplicación diaria de riego con un volumen de 0,3-2,5 L·planta-1 esto, en función de la etapa fenológica. Las plantas se condujeron a un solo tallo con una densidad de 3,7 plantas·m-2, donde se procedió a su despunte por arriba de la tercera hoja posterior al quinto racimo. Los frutos que se utilizaron para los análisis correspondientes, fueron aquellos ubicados entre el primero y quinto racimo en el estado de madurez 4 “rosa” (coloración rosa mayor al 30% de la superficie del fruto pero no mayor al 60%) (variedades comerciales) y con coloración “rojo-rosado o rojo” no mayor al 90% de la superficie (madurez 5) para los genotipos nativos (UFFVA, 1975).
Diseño experimental
El diseño experimental fue completamente al azar con seis repeticiones, la unidad experimental consistió de un fruto y las variables evaluadas fueron acidez titulable, sólidos solubles totales, índice de redondez, firmeza, biomasa fresca, vitamina C, licopeno, fenoles totales y capacidad antioxidante.
Variables evaluadas
Acidez titulable (AT)
La acidez titulable se determinó de acuerdo con la metodología propuesta por la AOAC (Anónimo, 1990) con 10 g de pulpa que fue neutralizada con NaOH (J.T. Baker, E.U.A.) 0,1 N. Se utilizó fenolftaleína al 1% como indicador. El cálculo de ésta variable se realizó mediante la ecuación:
%Ácido= ;
donde:
N= normalidad NaOH.
V= volumen total (mL de extracto después de homogeneizar).
Meq Ac= miliequivalentes del ácido que se encuentra en mayor proporción.
Meq Ac=
Los resultados se reportaron en porcentaje de ácido cítrico.
Sólidos solubles totales (SST)
La concentración de sólidos solubles fue cuantificada con un refractómetro digital portátil PAL-1® (ATAGO, E.U.A.), el cual utiliza una escala de 0-53°. Los resultados se expresaron en °Brix.
Índice de redondez
Para su determinación se utilizó un vernier digital marca GENERAL®, para lo cual se midió el diámetro polar (dp) y diámetro ecuatorial (de) de cada fruto, y posteriormente se calculó la relación mediante la siguiente expresión:
Biomasa fresca
Esta variable se determinó mediante balanza electrónica marca Ohaus® modelo Scout Pro SP2001con aproximación de 0,1 g.
Firmeza
Se midió en la zona ecuatorial de los frutos, en las que se utilizó un texturómetro digital compact Gauge (Mecmesin®, EE.UU.) con puntal en forma de cono con diámetro y altura de 9 mm, registrándose la lectura en Newtons (N) que es la fuerza aplicada hasta la penetración del puntal.
Vitamina C (ácido ascórbico)
Se estimó de acuerdo con el método de Tillman (Anónimo, 1990), conocido como DFI 2, 6 diclorofenol-indofenol. Se homogeneizaron 5 g de tejido en 50 mL de solución de ácido oxálico (0,5%); se tomó una alícuota de 5 mL y se tituló con solución de Tillman (0,01%) hasta que permaneció una coloración rosa visible durante 1 min. La concentración se expresó en mg ác. asc·100 g-1 utilizando como estándar una curva de ácido ascórbico.
Licopeno
La determinación del contenido de licopeno se realizó con base en la metodología propuesta por Perkins-Veazie et al. (2001) y Fish et al. (2002) con algunas modificaciones. Para ello se trituraron 0,5 g de pulpa (mesocarpo) los cuales se mezclaron con 50 mL de una solución hexano:acetona:etanol (2:1:1) agitando durante 10 minutos. Posteriormente, se agregaron 7,5 mL de agua destilada y se agitó por 5 minutos, hasta la separación de la capa de hexano de la cual se tomó una alícuota de 3 mL a la cual se tomó lectura de absorbancia a 503 nm mediante un espectrofotómetro digital UV-VIS® Perkin Elmer (E.U.A.). La concentración de licopeno se calculó mediante la fórmula indicada por Fish et al. (2002):
Los resultados se expresaron en µg·100 g-1.
Fenoles totales (FT)
El contenido de fenoles totales se determinó por el método de Litwack (1967), el cual consistió en tomar 2 mL de jugo de jitomate a los cuales se adicionaron 0,4 mL de solución extractora compuesta por metanol, cloroformo y agua (2:1:1) y se centrifugó 15 min a 2200 rpm. Se extrajo el sobrenadante, se adicionó 10 mL de Na2CO3 (10% m/v), se incubó durante 15 min a 38 ºC, se tomó 1 mL de la solución, se agregó 1 mL de reactivo Folin-Ciocalteu, se dejó reposar 15 min en oscuridad y se obtuvo la absorbancia a 660 nm. Los datos se expresaron en mg·100 g-1, tomando como referencia una curva estándar de ácido gálico.
Capacidad antioxidante (CA)
La capacidad antioxidante se determinó mediante el método N,N-dimetil-p-fenil-N-diamina dihidrocloro (DMPD) (Sigma-Aldrich, E.U.A.) (Fogliano et al., 1999) con algunas modificaciones: se preparó una solución de DMPD con agua destilada, de la cual se tomó 1 mL y se agregó a 100 mL de una solución amortiguadora de acetato 0,1 M. A la solución obtenida se agregó cloruro férrico 0,05 M, logrando una concentración final de 0,1 mM. Se procedió a realizar las lecturas de absorbancia a 505 nm, lo que correspondió a la señal no inhibida (Ao). Los resultados se expresaron como porcentaje de la solución del catión radical no inhibido mediante la ecuación:
donde Ao= absorbancia del catión radical no inhibido; Af= absorbancia medida 10 min después de haber agregado la solución estándar de TROLOX o la muestra del extracto de jugo.
Análisis estadístico
Los datos obtenidos fueron analizados mediante análisis de varianza (ANOVA) y prueba de comparación de medias de Tukey (α=0,05), en la que se empleó el paquete de análisis estadístico SAS versión 9.0 (SAS, 2002).
Resultados y discusión
Variedades comerciales
Todas las variedades presentaron contenido de acidez, entre 0,53 y 0,71% de ácido cítrico (cuadro 2) no existiendo diferencias entre estas, con valores similares a los reportados por Martín-Hernández et al. (2012) con valores de 0,60 y 0,65 en el hibrido Caimán cultivado con diferentes diámetros de tezontle.
El sabor fue el resultado de una compleja interacción entre el contenido de azúcares y ácidos orgánicos (Beckles, 2012), por lo cual fue de gran importancia medir no solamente la acidez del fruto, sino también el contenido de sólidos solubles totales (Martín-Hernández et al., 2012). Esta variable no presentó diferencias entre las variedades estudiadas, las cuales presentaron entre 4,8 y 5,8 ºBrix (cuadro 2), valores similares a los reportados en jitomate por diferentes autores, quienes encontraron en variedades comerciales cultivadas en sistema convencional, orgánico e hidropónico, un contenido de sólidos solubles totales entre 4,3 y 5,9 ºBrix (Javanmardi y Kubota, 2006; Barrett et al., 2007).
El índice de redondez al igual que la biomasa del fruto, fueron parámetros necesarios para formar el patrón característico de cada variedad (Montoya et al., 2014), y en el cuadro 2 se puede apreciar que las variedades Imperial, Stacatto y Tourist, presentaron los menores índices de redondez. Esto correspondió con la forma del fruto que fue del tipo bola, y se caracterizó por tener un mayor diámetro ecuatorial que polar, a diferencia del resto de las variedades que tuvieron frutos tipo saladette.
La degradación de la pared celular constituyó el principal factor de perdida poscosecha en frutas y hortalizas, lo cual involucró la actividad de diversas enzimas y donde el calcio jugó un papel importante (Kacjan et al., 2011). En este estudio, la variedad imperial destacó por su firmeza, la cual difirió (P≤0,05) de Stacatto con similar grado de madurez. Esta característica resultó ser una ventaja importante de calidad debido a que presentó menor susceptibilidad a sufrir daño mecánico durante su transporte y comercialización (Batu, 2004). También presentó la mayor biomasa fresca entre las variedades comerciales (247,6 g), esto aunado a su uniformidad en el tamaño, forma, firmeza y color hicieron que satisficiera adecuadamente las exigencias del mercado (Lahoz et al., 2016).
La mayor concentración de vitamina C fue de 52,4 mg ác. asc.·100 g-1 (cuadro 3), donde la variedad Imperial (tipo bola) supero estadísticamente a las variedades Bejo, Tormenta y Tonico (tipo saladette). El contenido de vitamina C encontrado para la variedad Imperial fue mayor a lo observado por Kapur et al. (2012) y Vinha et al. (2014) quienes reportaron valores entre 10 y 33 mg ác. asc..100 g-1. Lo observado en este trabajo en relación al contenido de vitamina C fue similar con frutos que se consideran excelentes fuentes de esta vitamina, tales como la naranja, frambuesa y kiwi, que presentaron valores entre 37 y 50 mg ác. asc.·100 g-1 (Barberis et al., 2012).
Para licopeno no se lograron detectar diferencias significativas entre variedades encontrando concentraciones que variaron entre 1391,5 y 2695,7 µg·100 g-1 (cuadro 3). Por su parte Javanmardi y Kubota (2006) reportaron un contenido mayor a los 3000 a 4000 µg de licopeno·100 g-1 para jitomate cv. Clermon producidos bajo condiciones de hidroponía.
Todas las variedades evaluadas presentaron una concentración de FT menor en relación con otras variedades comerciales, cuyos valores alcanzaron una concentración de 2365,3 mg de ácido gálico·100 g-1 (cuadro 3) (Bhandari et al., 2016). Como se puede apreciar en el cuadro 3, la variedad Imperial, Bejo y Tonico, aun cuando presentó los mayores valores de capacidad antioxidante, presentaron el menor contenido de FT (8,14 mg ácido gálico·100 g-1); sin embargo, de acuerdo con lo señalado por Corral-Aguayo et al. (2008), la actividad antioxidante en el fruto de jitomate se encuentra fuertemente asociada con la concentración de fenoles; sin embargo, la presencia de ácido ascórbico también se considera con efecto relevante, donde esta última variable fue significativa para la variedad Imperial.
Genotipos nativos
Los valores hallados en AT fueron desde 0,53 a 1,09 para Cherri Co y Cherri Hu, respectivamente; sin embargo, este último fue similar a Arriñoñado1 (cuadro 4). En general, estos resultados fueron superiores a 0,2% señalado como referencia por Bhandari et al. (2016) para su consumo en fresco, de la misma forma a lo indicado por Pulvento et al. (2008) en dos cultivares de jitomates tipo cereza con valores de 0,50 y 0,71% de ácido cítrico. Por otro lado, Juárez-López et al. (2009) reportaron valores de acidez entre 0,50 y 1,01 en genotipos nativos de jitomate de México. Estos resultados relacionados con la acidez podrían afectar el sabor de los frutos de jitomate del tipo cereza por lo que se consideró como desventaja debido a que su consumo de realizó principalmente en fresco y como decoración en algunas preparaciones.
En cuanto a los SST, los genotipos Arriñonado, Cereza 2 y Simarrona 2 presentaron (P≤0,05) valores de 9,13; 5,58 y 5,83 °Brix, respectivamente (cuadro 4). Resultados que contrastaron con lo indicado por Casierra-Posada y Aguilar-Avendaño (2008) para variedades comerciales con valores entre 3,50 y 5,96 ºBrix. Por su parte, Bonilla-Barrientos et al. (2014) indicaron para material silvestre de jitomates arriñonados y tipo pimiento valores de 4,4 °Brix. Este contraste podría estar asociado con el tamaño del fruto, como lo señaló Beckles (2012) quien indicó una variación de 9 a 15% de tomate pequeño, 5 a 7% de fruto mediano y de 3 a 5% de fruto grande.
No se encontró variación importante en las características del fruto (índice de redondez) y firmeza (cuadro 4). Todos los frutos presentaron forma achatada, con índice de redondez menor a uno, y valores de firmeza que superaron a los reportados por Juárez-López et al. (2009) para el híbrido comercial de jitomate tipo cherry (H-790) con un valor máximo de 7,7 N·mm-1; así mismo, materiales evaluados en esta investigación presentaron un contenido de pulpa mayor a 50%.
En este trabajo todos los genotipos fueron tipo cereza, los cuales se caracterizaron por su tamaño pequeño con una biomasa que varió entre 10 y 30 g (Kacjan et al., 2011); no obstante, los genotipos Cherry Md, Cherri Co y Cherri Te, cuyo fruto fue de tipo cereza, solo tuvieron una biomasa fresca de 4,01, 4,32 y 4,46 g, respectivamente (cuadro 4).
Con relación al contenido de ácido ascórbico (cuadro 5) se encontró que los frutos provenientes del genotipo arriñonado presentaron el valor más alto (26,62 mg de ác. asc.·100 g-1), pero solamente fue superior al genotipo Cereza 2, cuya concentración fue de 12,79 mg de ác. asc.·100 g-1. Estas diferencias podrían estar asociadas de la misma forma que con las variedades comerciales, con el sistema de cultivo como lo señaló Hernández et al. (2008), quienes indicaron valores de 13 a 17 mg ác. asc.·100 g-1 para frutos de jitomate cultivados bajos sistemas hidropónicos, orgánicos e intensivos.
No se lograron detectar diferencias estadísticas significativas relacionadas con el contenido de licopeno (cuadro 5), donde los genotipos presentaron valores que fluctuaron entre 4409 a 8247 µg·100 g-1. Este comportamiento fue similar a lo reportado por Juárez-López et al. (2009) quienes encontraron en genotipos nativos una concentración de licopeno de 3340 y 5190 µg·100 g-1. No obstante, cabe destacar que más de 50% de los genotipos estudiados tuvieron contenidos mayores a 5190 µg·100 g-1, valor máximo encontrado en otros estudios tanto en jitomate comercial como silvestre (Bhandari et al., 2016).
De igual manera, la concentración de FT no presentó variación estadística (cuadro 5) entre los genotipos, donde se observaron valores menores a 372,5 mg·100 g-1, reportados por Kacjan et al. (2011) en jitomate cereza. La CA fluctuó entre 19,4 y 16,2 µmol eq Trolox·100 g-1, donde destacaron los genotipos Simarrona 1, Simarrona 2 y Totonaca 2, estadísticamente superiores a Arriñonado 1, Cereza 1, Cherri Co, Cherri Hu y Cherri Md; sin embargo, no se pudo apreciar un comportamiento diferenciado por tipo de fruto.
Variedades comerciales y genotipos nativos
Se realizó una comparación de valores promedios de los frutos provenientes de las variedades comerciales y genotipos nativos en la que se incluyeron las variables acidez titulable, sólidos solubles totales, vitamina C, licopeno, fenoles totales y capacidad antioxidante. Se detectó un mayor valor de acidez para los genotipos nativos (cuadro 6). Todos los frutos (variedades comerciales y genotipos nativos) superaron el nivel de referencia de 0,20% reportado por Bhandari et al. (2016), pero fueron similares al 0,67% de ácido cítrico de jitomates tipo cereza, cosechados cuando su color era de anaranjado a rojo (Cantwell et al., 2009).
El contenido de sólidos solubles totales en jitomate osciló de 4 a 6 °Brix, fluctuación que estuvo relacionada con la disponibilidad de agua y otros factores ambientales (Beckles, 2012). En este estudio, los genotipos nativos superaron este rango con valores de 7,07 °Brix; no obstante, las variedades comerciales resultaron entre estos valores de referencia (5,23), lo que de acuerdo con Lahoz et al. (2016) se ve reflejado también en un incremento del sabor
La concentración de vitamina C fue mayor para las variedades comerciales (cuadro 6) los cuales superaron los valores de referencia de 20 mg·100 g-1 (Kacjan et al., 2011); así como para nueve variedades comerciales evaluadas por Bhandari et al. (2016) con valores máximos de 22,67 ác. asc.·100 g-1. Sin embargo, ninguna variedad presentó valores superiores a los encontrados por Juárez-López et al. (2009) en genotipos silvestres, y por Cantwell et al. (2009) en jitomates tipo cereza (37 a 121 mg ác. asc.·100 g-1).
Con respecto al contenido de FT y CA (cuadro 6), no se encontraron diferencias estadísticas entre las diversas variedades comerciales y nativas, y el contenido de fenoles totales fue menor a los 325,3 mg de ác. gálico·100 g-1 reportados por Bhandari et al. (2016) para 34 materiales de jitomate tipo cherry, mientras que la capacidad antioxidante fue menor al intervalo de entre 170 y 420 µmol eq Trolox·100 g-1 reportado por Raffo et al. (2006) en frutos de jitomate comercial.
Los genotipos nativos presentaron una concentración (P≤0,05) mayor de licopeno con relación a las variedades comerciales (cuadro 6), lo que los hace una buena opción de germoplasma para el mejoramiento genético.
Conclusiones
Los frutos provenientes de variedades comerciales presentaron mayor acidez y concentración de vitamina C pero con bajo contenido de fenoles totales, así como en los valores de capacidad antioxidante. Por otro lado, los genotipos nativos se destacaron por su alto contenido de licopeno y sólidos solubles totales. Es importante señalar que los materiales nativos evaluados en esta investigación podrían resultar una fuente interesante para la selección de caracteres de calidad de fruto en mejoramiento genético, como sólidos solubles totales, licopeno, fenoles totales y capacidad antioxidante que en el futuro podrían resultar en la liberación de variedades útiles, donde no solo se resalten bondades desde el punto de vista agronómico, sino que también éstas puedan mostrar características de tipo funcional.
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