UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS

DETERMINACIÓN DE LA COMPOSICIÓN QUÍMICA Y

CAPACIDAD ANTIOXIDANTE DE DOS VARIEDADES DE

PAPAS NATIVAS (Solanum tuberosum): TUSHPA Y UVILLA

EN ESTADO FRESCO Y COCIDO

TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO

DE INGENIERA DE ALIMENTOS

ERIKA GABRIELA OÑA PILLAJO

DIRECTORA: BIOQ. MARÍA JOSÉ ANDRADE

Quito, Mayo 2015

© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2015

Reservados todos los derechos de reproducción

DECLARACIÓN

Yo ERIKA GABRIELA OÑA PILLAJO, declaro que el trabajo aquí descrito

es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado

o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas

que se incluyen en este documento.

La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos

correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de

Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional

vigente.

_________________________

ERIKA GABRIELA OÑA PILLAJO

C.I.1723407274

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Determinación de la

composición química y capacidad antioxidante de dos variedades de

papas nativas (Solanum tuberosum): Tushpa y Uvilla en estado fresco

y cocido”, que, para aspirar al título de Ingeniera de Alimentos fue

desarrollado por ERIKA GABRIELA OÑA PILLAJO, bajo mi dirección y

supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las

condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos

18 y 25.

___________________

Bioq. María José Andrade

DIRECTORA DEL TRABAJO

C.I. 1712338373

El presente trabajo de investigación es parte del proyecto V.UIO.ALM.11:

“COMPOSICIÓN QUÍMICA Y CAPACIDAD ANTIOXIDANTE DE

TUBÉRCULOS ANDINOS (OCA, MASHUA, CAMOTE Y PAPAS NATIVAS)”.

DEDICATORIA

Con el alma rebosante de alegría dedico esta tesis a mi querida madre cuya

fuerza y amor me guiaron y me dieron alas para volar. Su amor fue lo que

me motivó a seguir estudiando y culminar el presente trabajo. Gracias madre

por el apoyo incondicional y la confianza en cada momento de mi vida.

AGRADECIMIENTO

Agradezco a Dios por protegerme y guiarme a lo largo del camino y darme

siempre la fortaleza y sabiduría para continuar en situaciones difíciles,

encarando las adversidades sin perder nunca la fe.

A mis padres por estar siempre a mi lado cuando más requiero de su amor,

su confianza y sacrificio constante durante todos estos años, me han

enseñado que con esfuerzo todo es posible de lograr, son realmente la base

fundamental de mi vida, gracias queridos padres por corregir mis errores y

celebrar mis triunfos, es una bendición ser su hija.

A mi papi Galito por ser aquel hombre cuyo ejemplo de perseverancia y

pasión por cada cosa que hace me inspiran a superarme cada día, por su

manera peculiar de hacer que riamos juntos a carcajadas, por ser con quien

comparto aquellos gustos y anhelos que me hacen profundamente feliz. Te

amo padre desde lo más recóndito de mi corazón.

A mi hermana Lucía que siempre ha estado junto a mí brindándome su

apoyo y cariño.

A mis sobrinos Mati y Elkin que con cada ocurrencia llenan de alegría cada

día de mi vida.

A la Ing. Carlota Moreno y Bioq. María José Andrade por haberme permitido

formar parte de esta investigación. Gracias Profes por su valioso e

incondicional apoyo y por haber inculcado en mí un sentido de

responsabilidad y rigor académico, estoy realmente agradecida por la

confianza, cariño y todos los conocimientos que me transmitieron en el

desarrollo de mi formación profesional.

A Andreita con quien compartí un sinnúmero de vivencias las cuales

recordaré por siempre, por compartir conmigo los buenos y malos

momentos, gracias a ti mi trayecto por la universidad se convirtió en una de

las experiencias más especiales. Eres una gran persona y me encanta

tenerte a mi lado como mi mejor amiga.

A Carito, Karlita y Albita porque sin ustedes mi vida no sería la misma, cada

locura, cada risa, cada experiencia compartida se ha convertido en

recuerdos muy preciados y amados para mí ser.

i

ÍNDICE DE CONTENIDOS

PÁGINA RESUMEN

vii

ABSTRACT

ix

1. INTRODUCCIÓN

1

2. MARCO TEÓRICO 4

2.1. GENERALIDADES DE LA PAPA NATIVA

(Solanum tuberosum)

4

2.1.1. ORIGEN DE LA PAPA 4

2.1.2. DESCRIPCIÓN BOTÁNICA 4

2.1.3. CLASIFICACIÓN BOTÁNICA 6

2.1.4. VARIEDADES DE PAPAS NATIVAS 7

2.1.5. COSECHA 10

2.1.6. POSCOSECHA 11

2.1.7. COMPOSICIÓN QUÍMICA 14

2.2. COMPUESTOS ANTIOXIDANTES 15

2.2.1. COMPUESTOS FENÓLICOS 16

2.2.2. ANTOCIANINAS 19

2.2.3. CAPACIDAD ANTIOXIDANTE 21

3. METODOLOGÍA 25

3.1. MATERIAL VEGETAL 25

3.2. CARACTERIZACIÓN FÍSICA 25

3.2.1. PESO 26

3.2.2. VOLUMEN 26

3.2.3. DIÁMETRO LONGITUDINAL Y

ECUATORIAL

26

3.2.4. MEDICIÓN DE COLOR 26

ii

PÁGINA

3.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA 27

3.3.1. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA 27

3.3.1.1. Preparación de muestras para

papas frescas

27

3.3.1.2. Preparación de muestras para

papas cocidas

27

3.3.2. SÓLIDOS SOLUBLES 28

3.3.3. pH 28

3.3.4. ACIDEZ TITULABLE 29

3.3.5. ANÁLISIS PROXIMAL 29

3.4. DETERMINACIÓN DE COMPUESTOS

ANTIOXIDANTES

30

3.4.1. PREPARACIÓN DE EXTRACTOS

ETANÓLICOS

30

3.4.2. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE

FENOLES TOTALES

31

3.4.3. DETERMINACIÓN DE ANTOCIANINAS

TOTALES

31

3.4.4. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD

ANTIOXIDANTE TOTAL

33

3.4.4.1. Capacidad antioxidante total por el

método ABTS∙+

33

3.4.4.2. Capacidad antioxidante total por el

método DPPH∙

33

3.5. ANÁLISIS ESTADÍSTICO 34

4. ÁNALISIS DE RESULTADOS 38

4.1. CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE LAS DOS

VARIEDADES DE PAPAS

35

iii

PÁGINA

4.1.1. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE EL

COLOR DEL TUBÉRCULO

36

4.1.1.1. Luminosidad (L*) 38

4.1.1.2. Croma (Cr*) 38

4.1.1.3. Ángulo de tono (Hue*) 39

4.2. RESULTADOS DE LA COMPOSICIÓN QUÍMICA 40

4.2.1. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE EL

CONTENIDO DE SÓLIDOS SOLUBLES

4.2.2. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE EL pH

4.2.3. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE LA

ACIDEZ TITULABLE TOTAL

4.2.4. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE LA

COMPOSICIÓN PROXIMAL

4.3. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE EL

CONTENIDO DE ANTIOXIDANTES

4.3.1. FENOLES TOTALES

4.3.2. ANTOCIANINAS TOTALES

4.3.3. CAPACIDAD ANTIOXIDANTE TOTAL

40

41

41

42

45

45

46

48

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 52

5.1. CONCLUSIONES

5.2. RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFÍA

ANEXOS

52

53

54 66

iv

ÍNDICE DE TABLAS

PÁGINA

Tabla 1. Clasificación Botánica de la papa (Solanum

tuberosum)

7

Tabla 2. Composición química promedio de 25

variedades de papas nativas en 100 g de

muestra seca

14

Tabla 3. Determinación de fenoles totales en diferentes

vegetales

18

Tabla 4. Cuantificación de antocianinas en diferentes

frutos y vegetales

20

Tabla 5. Determinación de capacidad antioxidante total

utilizando los métodos de ABTS∙+ y DPPH∙

24

Tabla 6. Ensayos y normas usadas para el análisis

proximal en papa nativa.

30

Tabla 7. Características físicas de dos variedades de

papas nativas.

35

Tabla 8. Contenido de sólidos solubles en papas nativas

en estado fresco y cocido.

40

Tabla 9. Efecto de la cocción sobre el pH en papas. 41

Tabla 10. Acidez total titulable (meq H+/kg) en papas en

estado fresco y cocido.

42

Tabla 11. Efecto de la cocción sobre la composición

proximal de papa nativa.

44

v

ÍNDICE DE FIGURAS

PÁGINA

Figura 1. Planta de papa nativa. 5

Figura 2. Diversidad de tubérculos de papa nativas

(Solanum tuberosum).

6

Figura 3. Variedades de papas nativas. 9

Figura 4. Superficie externa e interna de papas nativas en

estado fresco y cocido.

36

Figura 5. Comparación de parámetros de color (L, Cr y

Hue) de la superficie externa e interna de papas

en estado fresco y cocido.

37

Figura 6. Efecto de la cocción sobre el contenido de

fenoles totales en papas.

46

Figura 7. Efecto de la cocción sobre el contenido de

antocianinas totales en la variedad Tushpa.

47

Figura 8. Efecto de la cocción sobre la capacidad

antioxidante total en papas nativas según dos

métodos ABTS∙+ y DPPH∙

49

vi

ÍNDICE DE ANEXOS

PÁGINA ANEXO I Informe de resultados proximales de papa variedad Tushpa.

66 ANEXO II Informe de resultados proximales de papa variedad Uvilla.

68

vii

RESUMEN

Las papas nativas (Solanum tuberosum) son autóctonas de las tierras altas

de los Andes, en donde las condiciones climáticas, edáficas y culturales

óptimas han evitado que estos cultivos desaparezcan. En el mundo se

cultivan alrededor de 5000 variedades de papas, en el Ecuador existen

alrededor de 400 variedades cultivadas en parcelas de 0.1 a 0.5 ha sobre los

3200 m.s.n.m., a esta altura la fuerte radiación solar y suelos orgánicos

andinos brindan a estos productos su naturalidad especial. Las papas

nativas además de ser ricas en nutrientes, presentan antioxidantes naturales

(carotenoides, flavonoides y antocianinas), los mismos que cumplen un

papel fundamental en la prevención de enfermedades cardiovasculares. El

objetivo del presente trabajo fue realizar la caracterización física y evaluar la

influencia del tratamiento térmico sobre el color, la composición química y

capacidad antioxidante de dos variedades de papas nativas (Tushpa y

Uvilla) en estado fresco y cocido. Los tubérculos se cosecharon en la región

central andina del Ecuador (Saquisilí, Provincia Cotopaxi y Guaranda,

Provincia Bolívar) y se dividieron en dos grupos: frescos y cocidos (20 min-

91 oC). En las papas nativas frescas se realizó caracterización física y en los

cocidos se realizó la medición de color (L* Cr* y Hue*), composición química

(humedad, proteína, grasa, fibra, ceniza, carbohidratos, sólidos solubles, pH

y acidez titulable) y bioquímica (fenoles totales, antocianinas y capacidad

antioxidante total – usando los radicales ABTS∙+ y DPPH•) por

espectrofotometría. La variedad Uvilla presentó mayor peso, diámetro

ecuatorial y volumen en comparación con la variedad Tushpa. En los

parámetros de color la variedad Uvilla presentó valores mayores de L* Cr* y

Hue*, tanto en la superficie interna y externa (excepto el Hue* en la

superficie interna), en general el proceso de cocción provocó la reducción en

los parámetros de color excepto en el valor Hue* de la variedad Tushpa. En

la composición química la cocción disminuyó el contenido de sólidos

solubles totales en ambas variedades. La cocción no produjo cambios en el

viii

pH. La acidez titulable total disminuyó en las dos variedades en un 35 y 50%

para la variedad Uvilla y Tushpa, respectivamente, después de la cocción.

En las dos variedades se determinaron altos contenidos de humedad y

carbohidratos totales y bajos contenidos de proteína, grasa, fibra y ceniza.

En el análisis bioquímico se determinó que las muestras tratadas

térmicamente presentaron mayor capacidad antioxidante total que las

muestras en estado fresco (medido con los dos radicales). El contenido de

fenoles totales en la variedad Uvilla mostró una disminución del 5% luego de

aplicado el tratamiento térmico, mientras que la variedad Tushpa presentó

un incremento del 8%. El contenido de antocianinas se analizó en la

variedad Tushpa en donde la cocción produjo una ligera disminución que

podría atribuirse a que las antocianinas son compuestos hidrosolubles y se

pueden liberar en el medio de cocción. El análisis global de los resultados

sugiere que la influencia del tratamiento térmico no afecta la calidad

nutricional de las papas nativas, manteniendo niveles importantes de

proteína, fibra, carbohidratos y compuestos antioxidantes. Este estudio

permite establecer antecedentes para futuras investigaciones, así como la

divulgación de la información permitirá fomentar el consumo local y su

potencial uso a nivel industrial.

ix

ABSTRACT

Native potatoes (Solanum tuberosum) are native of the highlands of the

Andes, where the optimal climatic, soil and cultural conditions have

prevented these crops disappear. In the world around 5,000 varieties of

potatoes are grown, in Ecuador there are about 400 varieties growning plots

of 0.1 to 0.5 hectares over 3200 meters over the sea level, at this point, the

strong solar radiation and the Andean organic soils provide these products

special naturalness. Native potatoes besides being rich in nutrients, they

present natural antioxidants (carotenoids, flavonoids and anthocyanins), the

same which play a fundamental role in preventing cardiovascular disease.

The aim of this study was to perform the physical characterization and

evaluate the influence of heat treatment on the color, chemical composition

and antioxidant capacity of two varieties of native potatoes (Tushpa and

Uvilla) in fresh and cooked state. Tubers were harvested in the central

Andean region of Ecuador (Saquisilí- Province of Cotopaxi and Guaranda-

Province of Bolívar) and they were divided into two groups: fresh and cooked

(20 min- 91 °C). In fresh native potatoes, physical characterization was

performed and in cooked potatoes, it was performed color measurement (L

*Cr* and Hue*), chemical composition (moisture, protein, fat, fiber, ash,

carbohydrates, soluble solids, pH and titratable acidity) and biochemical (total

phenolics, anthocyanins and total antioxidant capacity- using ABTS∙+ y

DPPH• radicals) by spectrophotometry. The Uvilla variety showed greater

weight, equatorial diameter and volume compared to the Tushpa variety. In

the color parameters, Uvilla variety presented higher values of L *Cr* and

Hue *, both internal and external surface (except Hue* on the internal

surface), in general the cooking process caused the reduction in the

parameters of color except in the value of Hue* in the Tushpa variety. In the

chemical composition, the cooking decreased the content of total soluble

solids in both varieties. Cooking did not produce changes in pH. Total

titratable acidity in the two varieties decreased by 35 and 50% for the Tushpa

x

and Uvilla varieties, respectively, after cooking. In both varieties high

moisture and total carbohydrates and low in fat, fiber and ash were

determined. In biochemical analysis it was determined that the thermally

treated samples had higher total antioxidant capacity than fresh samples

(measured with the two radicals). The total phenolic content in Uvilla variety

showed a decrease of 5% after appling heat treatment, while the Tushpa

variety showed an increase of 8%. The anthocyanin content was analyzed in

Tushpa where cooking produce slight decrease which could be attributed to

that anthocyanins are water soluble compounds and can be released in the

middle of cooking. The global analysis of the results suggests that the

influence of thermal treatment does not affect the nutritional quality of native

potatoes, maintaining high levels of protein, fiber, carbohydrates and

antioxidants. This study establishes a history for future research, and the

dissemination of information will promote local consumption and its potential

use in industry.

1. INTRODUCCIÓN

1

1. INTRODUCCIÓN

Las raíces y tubérculos andinos son cultivos con orígenes muy antiguos, se

siembran en pequeñas superficies y muchas veces se ven asociadas a

otros cultivos (V. Barrera, Espinosa, Valverde, & Tapia, 2003). En los últimos

años los tubérculos andinos han sido muy valorados por científicos

convirtiéndose en fuente de genes para trabajos de mejoramiento genético

para el desarrollo de nuevas variedades (Monteros, Yumisaca, Piedra, &

Reinoso, 2010).

De acuerdo con las investigaciones realizadas por Monteros & Reinoso

(2010) la mayor biodiversidad genética de papa nativa se encuentra en las

tierras altas de los Andes de Bolivia, Perú y Ecuador; existen más de 350

variedades de papas nativas cultivadas por pequeños agricultores

ecuatorianos sobre los 3200 m.s.n.m.

Las papas nativas ecuatorianas tienen una naturalidad especial en cuanto a

su color, sabor, textura, tamaño, forma; algunas son aplanadas, redondas,

con diseños originales y vistosos, tienes piel amarilla, rosada o morada; a

esto se añade que generalmente son cultivadas evitando el uso de

pesticidas, sin embargo en la actualidad estas papas únicas en el mundo se

encuentran en una situación muy crítica dado que no se consumen por falta

de difusión reduciendo su demanda en el mercado (Monteros, Cuesta,

Jiménez, & López, 2005). Algunas especies de papas nativas han

desaparecido ya que no han logrado resistir cambios climáticos o porque

especies mejoradas de papas las han desplazado; existen variedades

nativas comerciales de las cuales se elaboran hojuelas de colores y

variedades no comerciales como: Chiwila, Dolores, Tushpa, entre otras

(Monteros & Reinoso, 2010).

2

Los componentes de la papa son controlados en su gran mayoría por genes,

sin embargo factores como el clima, tipo de suelo, edad y madurez de los

tubérculos, prácticas realizadas durante su cultivo, almacenamiento y

procesamiento influyen sobre su composición nutricional (P. Flores,

Bonierbale, Amoros, & Huaman, 2010); es así que la divulgación de

información disponible sobre los componentes químicos, características

físicas y nutricionales de tubérculos andinos podrían impulsar a las

personas al consumo y aprovechamiento industrial de éstos (Espín,

Villacrés, & Brito, 2004).

Las papas nativas además de ser ricas en nutrientes, presentan

antioxidantes naturales. Las papas nativas que presentan colores

anaranjados y amarillos indican la presencia de carotenos; la presencia de

colores rosados, morados, azules se atribuyen a las antocianinas que por lo

general se encuentran en la piel y en la porción carnosa de los vegetales

(Coultate, 1984). Los carotenoides y antocianinas cumplen un papel

fundamental en la prevención de enfermedades cardiovasculares ya que

neutralizan la acción de los radicales libres (Pineda, Salucci, Lázano, Maiani,

& Luzzi, 1999) por su alta actividad antioxidante.

La capacidad antioxidante es considerada como aquella capacidad relativa

que forma parte de un alimento cuya función es bloquear los radicales libres

causantes del daño oxidativo a proteínas, lípidos y ácidos nucleídos

(García, 2007).

El presente trabajo pretende realizar un estudio de caracterización física,

composición química y capacidad antioxidante de dos variedades de papas

nativas (Solanum tuberosum): Tushpa y Uvilla, en estado fresco y cocido,

dada la importancia de la ingesta de tubérculos andinos ricos en

antioxidantes naturales cuyas propiedades se asocian principalmente a la

prevención de enfermedades degenerativas y cardiovasculares.

3

El objetivo del presente trabajo fue determinar la composición química y

capacidad antioxidante de dos variedades de papas nativas (Solanum

tuberosum): Tushpa y Uvilla en estado fresco y cocido. Para alcanzar el

objetivo general, se plantearon los siguientes objetivos específicos:

Realizar la caracterización física de dos variedades de papas nativas

(Solanum tuberosum): Tushpa y Uvilla en estado fresco y cocido.

Determinar la composición química de dos variedades de papas

nativas (Solanum tuberosum): Tushpa y Uvilla en estado fresco

cocido.

Determinar la capacidad antioxidante total de dos variedades de

papas nativas Tushpa y Uvilla en fresco y cocido.

2. MARCO TEÓRICO

4

2. MARCO TEÓRICO

2.1 GENERALIDADES DE LA PAPA NATIVA (Solanum

tuberosum)

2.1.1 ORIGEN

La papa se desarrolló y cultivó por primera vez en los alrededores del Lago

Titicaca, cerca de la frontera actual entre Perú y Bolivia, documentos

arqueológicos y etnológicos existentes señalan que fueron comunidades

andinas quienes con su sabiduría empezaron a cultivar papas silvestres

desde hace 3000 a 4000 años antes de nuestra era (Monteros et al., 2005).

Las papas nativas son autóctonas de las tierras altas de los Andes, en

donde se tienen las condiciones climáticas, edáficas y culturales óptimas que

han evitado que los cultivos de estas papas desaparezcan, permitiendo a su

vez que durante siglos hayan formado parte de un proceso de

domesticación, selección y conservación realizado por campesinos andinos

(V. H. Barrera, 2004; Ritter, Galarreta, & Barandallia, 2010).

2.1.2 DESCRIPCIÓN BOTÁNICA

La papa es una planta herbácea, dicotiledónea, que pertenece a la familia

de las solanáceas, con hábitos de crecimiento rastrero o erecto, posee un

sistema aéreo y otro subterráneo del cual se originan los tubérculos, tallos

huecos o medulosos, excepto en los nudos que son sólidos, angulares y por

5

lo general verdes o rojo púrpura (Cuesta, Andrade, Bastidas, Quevedo, &

Sherwood, 2002). En la Figura 1 se muestra la planta de papa nativa.

Figura 1. Planta de papa nativa (Solanum tuberosum)

(Monteros et al., 2010)

Las hojas son compuestas y pigmentadas, la superficie de las hojas son la

fuente de energía que utiliza la planta de papa para el crecimiento, desarrollo

y almacenamiento (Cuesta et al., 2002; Egúsquiza, 2000).

Las inflorescencias son cimosas y por lo general son terminales, el número

de flores al igual que su color van a depender de cada genotipo. Cada flor

contiene órgano masculino (androceo) y femenino (gineceo), además

poseen cinco pétalos y sépalos de color blanco, amarillo, rojo, púrpura

(Cuesta et al., 2002).

Las raíces que brotan en las plantas procedentes de tubérculos son de tipo

fasciculadas, cuando crecen a partir de una semilla la raíz que se forma es

axomorfa, por lo general la papa tiene un sistema radicular débil por lo que

6

necesita ser cultivada en suelos de muy buenas condiciones (Huamán,

1986).

Figura 2. Diversidad de tubérculos de papa nativa (Solanum tuberosum)

(Ordinola, Bernet, & Manrique, 2007)

Los tubérculos son tallos carnosos que se originan en el extremo del estolón

y tienen yemas de crecimiento llamadas “ojos”, constituyen los principales

órganos de almacenamiento (almidón) de la planta de papa, presentan

diversidad de formas (aplanadas, redondas, comprimidas, alargadas) colores

(piel amarilla roja, rosada morada) y tamaños, como muestra la figura 2, la

piel o peridermo que es un capa protectora varía de color entre blanco

crema, amarillo, rojo o morado, también puede ser de dos colores en la

superficie se encuentran la lenticelas que permiten el intercambio de gases

entre el tubérculo y el ambiente (Huamán, 1986; Monteros et al., 2005).

2.1.3 CLASIFICACIÓN BOTÁNICA

En la Tabla 1 se presenta la clasificación botánica de la papa nativa

(Solanum tuberosum).

7

Tabla 1. Clasificación botánica de la papa (Solanum tuberosum)

CLASIFICACIÓN BOTÁNICA

Reino Vegetal

División Fanerógama

Clase Dicotiledóneas

Subclase Simpétala

Familia Solanaceae

Género Solanum L.

Subgénero Potatoe

Serie

Especies

tuberosa

phureja, andigena

(Luján, 2003; Quilca, 2007)

2.1.4 VARIEDADES DE PAPAS NATIVAS

En el mundo se cultivan alrededor de 5000 variedades de papas, en el

Ecuador existen alrededor de 400 variedades cultivadas en parcelas de 0.1 a

0.5 ha sobre los 3200 m.s.n.m., a esta altura la fuerte radiación solar y

suelos orgánicos andinos brindan a estas papas su naturalidad especial, las

mismas que requieren de una estación de crecimiento entre los 3 y 4 meses

(Aldabe, 2006; Monteros & Reinoso, 2010).

Monteros & Reinoso (2011) describen algunas variedades nativas

comerciales seleccionadas por sus características agronómicas y calidad

nutricional, entre las variedades más importantes están:

8

Tushpa: son papas que tienen una forma comprimida con ojos medios, su

piel es de color negruzco intermedio con puntos salpicados amarillos y pulpa

blanca con violeta en el anillo vascular y médula (Figura 3a), se produce en

la provincia de Bolívar (Monteros & Reinoso, 2011).

Uvilla: es de forma redonda con ojos superficiales, piel marrón con manchas

salpicadas rojo morado y piel amarilla con pocas manchas moradas (Figura

3b), por lo general se produce en la provincia de Cotopaxi (Monteros &

Reinoso, 2011).

Coneja negra: tiene una forma oblonga alargada con ojos superficiales, se

caracteriza por el color morado intenso de su piel (Figura 3c), se siembran

en provincia de Bolívar (Monteros & Reinoso, 2011).

Puca Shungo: su forma es comprimida con ojos medios y piel rojo morado

(Figura 3d), tiene la particularidad de presentar pulpa de color rojo, indicativo

de la presencia de antocianinas, que además de darle un color vistoso a la

pulpa, actúan como antioxidantes naturales (E. Carrera et al., 2011).

Yana Shungo: es una variedad que tiene la particularidad de presentar

pulpa de color morada (Figura 3e), poseen un alto contenido de polifenoles

(Monteros et al., 2011).

9

Figura 3. Variedades de papas nativas (a) Tushpa (b) Uvilla (c) Coneja

negra (d) Puca Shungo (e) Yana Shungo

(Monteros & Reinoso, 2010)

a

b

c

d

e

10

2.1.5 COSECHA

La cosecha es considerada como una operación de campo que consiste en

remover el suelo, extraer y recolectar los tubérculos en el momento en que

están maduros (cuando ya no se pelan a la fricción de los dedos o roce de

los mismos por efecto de la manipulación) y principalmente cuando la

cantidad y calidad de los tubérculos está tanto nutricional como

económicamente definida, esta operación puede realizarse de forma manual

con azadón, por medio de tracción animal o en forma semi-mecanizada

(Blanco & Pacoricona, 2011; Egúsquiza, 2000).

Cuando se trata de variedades de papas tardías tradicionalmente la cosecha

se realiza a los ocho meses e inclusive puede llegar a extenderse por dos

meses más (Espinosa, 1997), es común ver que gran parte de los

productores de papas ecuatorianos dejan sus cultivos en el campo hasta

observar que los tallos se viren y las hojas se vuelvan de color amarillo, es

decir hasta que se dé el proceso de senescencia de la planta (Oyarzún et al.,

2002).

La producción se clasifica en tubérculos “frescos” para la venta y el

autoconsumo, tubérculos “deformes” para alimento de animales (cerdo) y

tubérculos “verdeados” para semilla. Es fundamental que los tubérculos

destinados para el mercado fresco posean el tamaño, forma, madurez y

apariencia adecuada, cuando el cultivo tiene como destino la elaboración de

productos como hojuelas o papas fritas los tubérculos deben alcanzar las

características exigidas de tamaño comercial y contenido de azúcares

(Espinosa, 1997; Oyarzún et al., 2002).

Según Egúsquiza (2000) para decidir el momento en que la cosecha es

oportuna y adecuada se tomen en cuenta ciertos factores importantes como

el clima y la presencia de plagas o enfermedades, ya que las lluvias y

11

heladas dificultan el trabajo y los tubérculos se cubren de tierra húmeda,

mientras que las plagas provocan una anticipada cosecha para evitar daños

en el tubérculo.

2.1.6 POSCOSECHA

La papa es un producto agrícola por lo que se considera como un sistema

vivo y perecedero el cual si no se maneja adecuadamente en su cosecha,

manipulación y transporte, se deteriora rápidamente, pierde sus atributos de

calidad y deja de ser apta para el consumo humano, generando pérdidas de

hasta un 25% del valor de la cosecha es decir que aproximadamente la

cuarta parte de lo que se produce en el campo no llega al consumidor o a su

vez llega en mal estado, de tal forma que se desencadena una serie de

pérdidas: económicas, tiempo y esfuerzo (FAO, 1993; Manrique, 2002).

Las pérdidas poscosecha son el resultado de la incidencia e interacción de

diversos factores: físicos que se consideran a daños mecánicos los cuales

pueden ser tubérculos golpeados (parte exterior de la piel dañada) y

estropeados internos o manchas negras (tubérculos frescos se vuelven

descoloridos); factores fisiológicos que se ven influenciados por la variedad,

la madurez de los tubérculos, la duración de almacenamiento y

principalmente por condiciones ambientales de almacén en la que producen

pérdidas por exposición a temperaturas extremas debido a la respiración

natural del tubérculo y la pérdida de agua por transpiración y las pérdidas

causadas por patógenos que son el resultado de enfermedades que

manchan a los tubérculos, tales como la sarna común, sarna polvorienta o

deformaciones en el tubérculo como las verrugas, dichas enfermedades no

inciden en la pudrición del tubérculo sin embargo dañan la apariencia

bajando el valor comercial del mismo (CORPOICA; Naranjo, Mastrocola, &

Pumisacho, 2002). Las actividades poscosecha de la papa implican:

12

Selección.- Involucra la separación de todos los tubérculos que

presenten problemas fitosanitarios, deformaciones, magulladuras,

daños mecánicos, daños por acción de insectos, pudriciones y otros,

de los tubérculos sanos y apropiados que se ajusten a las

características típicas de las papas (Naranjo et al., 2002).

Clasificación.- Se realiza según el tamaño en forma manual,

destinándose los más grandes para consumo humano y

transformación, los medianos sanos y bien conformados para semilla,

en las especies de papas nativas dulces y amargas; los tubérculos de

forma redondeada, ovalada y otras similares, se clasifican por su

tamaño (se puede realizar manualmente o usar zarandas graduadas

para obtener tubérculos de tamaño uniforme) y peso mientras que los

de forma alargada se clasifican por su longitud (Blanco & Pacoricona,

2011; Masciotti, Huerta, & Molina, 1985).

Limpieza.- Después de la cosecha el tubérculo está húmedo y lleno

de tierra por lo que la humedad y patógenos presentes en la tierra

pueden dañar la superficie del tubérculo y por lo tanto la calidad del

producto, es así que se recomienda dejar secar la papa para eliminar

la tierra que lleva adherida, también se puede realizar un lavado de

los tubérculos para dar un mayor valor agregado al producto al

momento de la venta (Naranjo et al., 2002).

Almacenamiento.- Debe permitir que se mantengan las condiciones

sanitarias para su posterior comercialización, solo se debe almacenar

aquellos tubérculos libres de daños y signos visibles de

descomposición, para conservar por más tiempo la cosecha destinada

para el consumo humano o procesos de elaboración deben

almacenarse en la obscuridad para evitar que se verdeen, si los

13

tubérculos son destinados para semilla requieren de una luz difusa

para mayor facilidad de crecimiento de brotes (FAO, 1993).

El sitio donde se va almacenar la cosecha debe mantener una

temperatura alrededor de 10 oC y una humedad relativa entre el 80-

85 % dependiendo de la cantidad de producto que se esté guardando

ya que si el volumen es mucho requiere también de ventilación

forzada (Naranjo et al., 2002).

Las formas más tradicionales de almacenamiento de papa en el

Ecuador presentan algunos problemas ya que el tubérculo sufre

ciertos daños por deshidratación, pudrición y malformación, sin

embargo han sido sistemas que se siguen utilizando en el país lo que

es un indicador de su utilidad, las yatas por ejemplo son depósitos

subterráneos que gracias a la obscuridad mantiene el color de las

papas, las pushas en cambio son recipientes elaborados con paja que

mantienen una temperatura entre 5-12, siendo el óptimo 10 oC para

atrasar el brotamiento, algunos agricultores fabrican las llamadas

plantas nativas hechas de adobe y en su interior unas camas de paja

que repelen insectos, disminuyen el brotamiento y el crecimiento de

hongos y bacterias (Masciotti et al., 1985; Oyarzún et al., 2002).

Embalado.- Las papas nativas se pueden comercializar en cestos o

cajas pero lo más común es que en climas templados se ensaque de

forma manual en bolsas de fibra sintética tejida (polipropileno) de 50

a 70 kg de acuerdo al reglamento específico de semilla de papa y en

climas cálidos en sacos de yute (Blanco & Pacoricona, 2011; FAO,

1993), sin embargo el ensacado ocasiona magulladuras en las papas

por el enorme peso que soportan y aún más los tubérculos que se

encuentran en el fondo donde casi no hay ventilación (Manrique,

2002).

14

2.1.7 COMPOSICIÓN QUÍMICA

Las papas nativas además de tener formas, tamaños, colores vistosos

únicos en el mundo constituyen un aporte nutricional importante en cuanto a

proteína, fibra, minerales, convirtiéndose así en un producto potencial en el

mercado por su contenido y calidad nutricional (Monteros & Reinoso, 2011).

La papa es una fuente importante de energía y reserva principal del

metabolismo de los carbohidratos, los niveles de proteína de la papa nativa

no son suficientes para cubrir el requerimiento diario, es decir que no

contienen una cantidad suficiente de aminoácidos por lo que su ingesta se

debe complementar con otros vegetales, los minerales tales como el potasio

y el hierro se encuentran en un nivel ideal de concentración (Villacrés &

Quilca, 2008). En la Tabla 2 se indica la composición química de papas

nativas.

Tabla 2. Composición química promedio de 25 variedades de papas

nativas (Solanum tuberosum) en 100 g de muestra seca

Componente Cantidad

Máxima

Cantidad

Mínima

Proteína (g) 10.6 5.6

Fibra (g) 6.1 1.9

Almidón (g) 87.5 79.1

Potasio (mg) 2103 1346.7

Hierro (mg) 16.5 2.6

Zinc (mg) 5 2.6

(Villacrés & Quilca, 2008)

15

La composición de los tubérculos es muy variable y se ve influenciada por

las prácticas realizadas durante su cultivo, el medio ambiente y el suelo

(FAO, 1998).

2.2 COMPUESTOS ANTIOXIDANTES

Las papas nativas además de ser ricas en nutrientes, presentan

antioxidantes naturales (carotenoides, flavonoides y antocianinas), los

mismos que cumplen un papel fundamental en la prevención de

enfermedades cardiovasculares (Pineda et al., 1999).

Un antioxidante es considerado como una sustancia que tiene la capacidad

de disminuir significativamente o inhibir la oxidación del sustrato, incluso en

concentraciones más bajas que el sustrato oxidable (Torres, Sánchez,

López, & Piña, 2008), es así que el antioxidante al colisionar con el radical

libre (RL) le cede un electrón oxidándose a su vez y transformándose en un

RL débil no tóxico (Tiburcio, Condezo, & Asquieri, 2010). En la siguiente

ecuación se indica el mecanismo de reacción de neutralización de RL en el

proceso de oxidación lipídica como una forma de inhibición de las reacciones

de autoxidación.

+ AH

+ LOOA

+

Los compuestos antioxidantes son importantes para los seres vivos ya que

cumplen con la función de neutralizar los radicales libres (Sgroppo, Montiel,

& Avanza, 2003), que pueden causar daño oxidativo a biomoléculas (lípidos,

proteínas, ADN), desencadenando enfermedades crónicas tales como la

arterosclerosis, diabetes, cáncer, infarto del miocardio, derrame cerebral,

Productos no radicales

16

shock séptico, envejecimiento y otras enfermedades degenerativas en los

seres humanos (Uttara, Singh, Zamboni, & Mahajan, 2009).

La mayor parte de la capacidad antioxidante de frutas y vegetales la

proporciona su contenido de vitamina E, ácido ascórbico, antocianinas,

carotenos, flavonoides, así como diferentes polifenoles, cuyos contenidos

son dependientes de las condiciones agronómicas y ambientales de los

cultivos (Larson, 1997; Pineda et al., 1999).

En los vegetales de colores vivos en la gama que va del color amarillo al

rojo oscuro existe gran cantidad de polifenoles concentrados generalmente

en la cáscara y piel (Val, 2012), los colores rosa, rojo, azul, malva y violeta

de ciertos vegetales se deben a la presencia de compuestos fenólicos, entre

ellos las antocianinas, mientras que la presencia de colores cremas,

anaranjados y amarillos son indicativos de la presencia de carotenoides

(Peña & Restrepo, 2013).

2.2.1 COMPUESTOS FENÓLICOS

Los fenoles poseen una estructura química adecuada para ejercer la

actividad antioxidante actuando como captores de radicales libres

neutralizando peligrosas especies reactivas de oxígeno e iones metálicos

quelantes (S. Flores, González, Culebras, & Tuñón, 2002), su potencial

antioxidante es dependiente del número y posición de los grupos hidroxilos y

de su conjugación, así como de la presencia de electrones donadores en su

anillo estructural (Tortosa, Andersen, Gardner, & Duthie, 2001).

Se han identificado más de 8000 compuestos fenólicos que difieren en

estructura química y en actividad, provienen de alimentos exclusivamente de

origen vegetal tales como frutas, semillas, vegetales, cereales y bebidas

17

como vino, té, cerveza, su distribución en tejidos y células vegetales varían

considerablemente entre compuestos (Jauregui, Escudero, Ureta, &

Castañeda, 2007; Torres et al., 2008).

Los compuestos fenólicos son metabolitos esenciales para el desarrollo y

reproducción de las plantas, ya que actúan como agentes protectores frente

a patógenos, siendo secretados como mecanismo de defensa a condiciones

de estrés, tales como infecciones, radiaciones UV, entre otros (Dixon &

Paiva, 1995), estos compuestos incluyen distintas clases químicas tales

como monofenoles, polifenoles, ácidos fenólicos y flavonoides (Peña &

Restrepo, 2013).

Los polifenoles forman parte de un conjunto heterogéneo de moléculas que

comparten la característica de tener en su estructura varios grupos

bencénicos sustituidos por funciones hidroxílicas (Maureen & Prieto, 2000).

La mayoría de los compuestos polifenólicos poseen una estructura de tres

anillos, dos aromáticos y un heterocíclico oxigenado, los más sencillos tienen

un anillo aromático y conforme aumenta el número se vuelve más compleja

la estructura (Mercado, Carrillo, López, & Parrilla, 2013).

Según Gimeno (2004) debido a su diversidad estructural los polifenoles se

pueden clasificar de diferentes maneras una de ellas es de acuerdo a la

estructura química que poseen clasificándose entonces en dos grandes

grupos:

a) No flavonoides

Estos se dividen en dos subgrupos:

Fenoles no carboxílicos: C6, C6-C1, C6-C3.

Ácidos fenoles: derivados del ácido benzoico C6-C1 y derivados del

ácido cinámico C6-C3.

b) Flavonoides (C6-C3-C6) formados por dos anillos aromáticos, unidos

por una cadena de tres átomos de carbono (Mercado et al., 2013).

18

Se clasifican en tres subgrupos:

Antocianos.

Flaconas, flavononas y flavanoles.

Flavanoles, taninos condensados los cuales resultan de la

condensación de unidades de flavan-3-oles y lignanos.

Se han realizado estudios para la cuantificación de fenoles totales en frutos

del cactus de pitaya (Beltrán, Oliva, Gallardo, & Osorio, 2009), en diferentes

variedades de maíz (López & Baeza, 2010), arándanos (Zheng, Wang,

Wang, & Zheng, 2003), papas nativas pigmentadas (Fuenzalida, 2008),

tomate de árbol (Cuesta, 2013), durazno (García et al., 2011) entre otros.

La Tabla 3 muestra la comparación de resultados obtenidos en la

determinación de fenoles totales en diferentes vegetales.

Tabla 3. Determinación de fenoles totales en diferentes vegetales

Material

vegetal

Unidades Concentración de

fenoles

Pitaya roja

cereza amarilla blanca

mg ácido gálico (GAE) /

100 g de muestra seca

1384 1552 2129 2395

Papas nativas

pigmentadas

mg de fenoles totales /

100 g de muestra seca

606-833

Maíz Blanco

Amarillo Naranja Morado

Rojo

mg ácido gálico (GAE)/

gramos de harina de

maíz

170.4 551.4 215.3 465.2 465.4

(Beltrán et al., 2009; Cuesta, 2013; Fuenzalida, 2008; López & Baeza, 2010)

19

2.2.2 ANTOCIANINAS

Las antocianinas son pigmentos naturales hidrosolubles ampliamente

distribuidos en el reino vegetal (Fennema, 2000), pertenecen al grupo de

los flavonoides, están presentes en casi todas las partes de la planta,

particularmente en sus flores y frutos (Kuskoski, Asuero, Parrilla, Troncoso,

& Fett, 2004), son consideradas como el pigmento más importante después

de la clorofila, que es visible al ojo humano (Leyva, 2009).

Las antocianinas son responsables de los colores azul, rojo y púrpura en

las plantas comestibles principalmente cereales, frutas y vegetales (Garzón,

2008), la gama de colores va a depender de factores intrínsecos como son

los sustituyentes químicos que contenga y de la posición de los mismos en

el grupo flavilio, es decir que el color azul se intensifica cuando aumentan

los hidroxilos del anillo fenólico, y por el contrario la predominancia de

grupos metoxilos provoca la formación del color rojo (Badui, 2006).

Por ser compuestos inestables las antocianinas tienden a perder el color al

verse influenciadas por numerosos factores como: la presencia de enzimas,

luz, oxígeno, temperatura durante el procesamiento y el almacenamiento,

pH, acción de polifenoloxidasas, presencia de otros compuestos tales como

proteínas y minerales (Leyva, 2009; Yúfera, 1987).

Las antocianinas son importantes tanto por su impacto sobre las

características sensoriales de los alimentos, los cuales pueden influenciar su

comportamiento tecnológico durante el procesamiento de alimentos (Ortíz,

Vargas, Velázquez, & Madinaveitia, 2011), como por su relación con la salud

humana ya que tienen propiedades terapéuticas relacionadas con su

actividad antioxidante, reduciendo efectos cancerígenos, antidiabéticos y

antiinflamatorios (Guzmán, Díaz, Brenes, & Ortíz, 2009).

20

Según Ortíz et al. (2011) los pigmentos antociánicos por lo general se

encuentran disueltos uniformemente en la solución vacuolar de células

epidérmicas, aunque en ciertas especies se encuentran concentradas en

regiones discretas de la vacuola celular , llamadas antocianoplastos.

Los compuestos antociánicos se acumulan en mayor cantidad en flores y

frutos (principalmente en la cáscara), pero también están presentes en hojas

en el tallo, órganos de almacenamiento y granos (Jiménez, Flores, & Giusti,

2009), algunas bayas y grosellas negras son consideradas como fuentes

muy ricas en antocianinas, sin embargo la berenjena, granos pigmentados

morados y azules, vino rojo también tienen altas concentraciones (Gross,

1987; Vargas, Hernandez, & Rodriguez, 2002).

Tabla 4. Cuantificación de antocianinas en diferentes frutos y vegetales

Material

vegetal

Unidades Concentración de

antocianinas

Arándanos mg de malvidina-3-glucósido /

100 g de muestra fresco

118.4

Mortiño mg equivalentes de cianidin-3-

glucósido / 100 g de fruta fresco

200.6

Cerezas

silvestres

mg de cianidina / 100 g de fruto

seco

3.34 – 141.94

Papas nativas mg / 100 g de muestra 150

(Butkhup & Samappito, 2008; Gaviria et al., 2009; C. Muñoz et al., 2008; Tanquina et al.,

2013)

Las principales antocianinas en papas rojas contienen de forma

predominante glucósidos acilados de pelargonidina, en cambio las papas

21

que son de color púrpuras contienen glucosidos acilados de petunidina y

pelargonidina (Brown, Wrolstad, Yang, & Clevidence, 2003).

Se han realizado estudios para determinar antocianinas totales en fruto de

agraz o mortiño (Gaviria et al., 2009), cerezas silvestres (Butkhup &

Samappito, 2008), maíz morado (Gutierrez et al., 2009), arándanos (C.

Muñoz, Peralta, & Albarracín, 2008), en papas nativas (Tanquina, Villacrés,

& Ramos, 2013). La Tabla 4 muestra la comparación de resultados

obtenidos en la cuantificación de antocianinas en diferentes frutos y

vegetales.

2.2.3 CAPACIDAD ANTIOXIDANTE

Según Londoño (2012) tres son los parámetros que determinan la actividad

antioxidante: reactividad química del antioxidante, capacidad del antioxidante

para acceder hasta el sitio de reacción y la estabilidad de los productos

formados después del proceso de estabilización de radicales libres.

La actividad antioxidante de un compuesto no puede ser medida

directamente, pero puede evaluarse in vitro utilizando métodos que

examinen directamente dicha habilidad y que a la vez evalúen el posible

efecto prooxidante sobre diferentes moléculas, dichos métodos deben ser

rápidos, reproducibles y requerir cantidades pequeñas de los compuestos

químicos por analizar (Marco, 1968). Una de las estrategias más aplicadas

en las medidas in vitro de la capacidad antioxidante total de un compuesto,

22

mezcla o alimento, consiste en determinar la actividad del antioxidante frente

a sustancias cromógenas de naturaleza radical, la pérdida de color ocurre

de forma proporcional con la concentración (Kuskoski, Asuero, Troncoso,

Filho, & Fett, 2005).

Como la capacidad antioxidante total de una muestra está determinada por

interacciones sinérgicas entre diferentes compuestos, así como por el modo

de acción concreto de cada uno de ellos (J. Pérez & Saura, 2007), ésta no

puede ser medida basándose solo en un ensayo de prueba, es necesario

realizar varios modelos de test in vitro considerando que va a existir cierta

dificultad al comparar resultados entre uno y otro método ya que cada uno

presenta diferentes variaciones (Tovar, 2013).

Los métodos para determinar la actividad antioxidante por lo general

consisten en acelerar la oxidación en un sistema lipídico usualmente por

calentamiento, y monitoreando a continuación el consumo de oxígeno, la

pérdida de sustrato o la formación de un producto (Fukumoto & Mazza,

2000).

Según Vásquez (2007) por su simplicidad y reproductibilidad los modelos in

vitro más usados para evaluar la actividad antioxidante total son:

Método del radical 2,2-difenil-1-picrilhydrazil (DPPH•) (Brand,

Cuvelier, & Berset, 1995).

Ensayo FRAP, (Poder antioxidante reductor del hierro, por sus siglas

en inglés) (Benzie & Strain, 1996). Mide la capacidad de reducción de

metales.

Método ORAC, (Del inglés Oxygen Radical Absorbance Capacity)

(Cao, Sofic, & Prior, 1997). Capacidad de captación de radicales

peroxilo (J. Pérez & Saura, 2007).

Método del 6-sulfonato-3-etilbenzotiazolina (ABTS.+) (Re et al., 1999)

23

Metodo del N,N-dimetil-p-felendiamina (DMPD). Método con

reproducibilidad útil para medios no lipídicos (Fogliano, Verde,

Giacomino, & Ritieni, 1999).

Los métodos ABTS•+ y DPPH• evalúan la capacidad de la muestra para

neutralizar radicales libres tipo modelo, ambos métodos presentan una

excelente estabilidad en ciertas condiciones, aunque también muestran

diferencias (Mercado et al., 2013), por ejemplo el DPPH• puede obtenerse

sin una preparación previa, mientras que el ABTS•+ tiene que ser generado

tras una reacción que puede ser química (dióxido de manganeso, persulfato

potasio), enzimática (peroxidasa, miogloblina), o eletroquímica; una

ventaja del radical ABTS•+ es que su espectro presenta máximos de

absorbancia a 414, 654, 754 y 815 nm en medio alcohólico, a diferencia del

DPPH• que presenta un pico de absorbancia a 515 nm (Kuskoski et al.,

2005).

El ensayo ABTS•+ consiste en la técnica de decoloración, en la cual el

radical es generado directamente en una forma estable antes de la reacción

con los antioxidantes (Re et al., 1999). El radical ABTS•+ es soluble tanto en

medio acuoso como orgánico permitiendo la evaluación de antioxidantes

hidrofílicos y lipofílicos, por desgracia la cinética de reacción del ABTS•+ con

algunos antioxidantes puede ser bastante lenta y por ende el punto final de

medición debe fijarse de forma arbitraria (Alam, Bristi, & Rafiquzzaman,

2012), los resultados son expresados como equivalentes de TEAC (Trolox

Equivalent Antioxidant Capacity), usado como antioxidante sintético.

El método DPPH• desarrollado por Brand et al. (1995) se fundamenta en la

medición de la capacidad de un antioxidante para estabilizar el radical

DPPH• (Londoño, 2012), presenta un color azul-violeta, decolorándose

hacia amarillo pálido al reaccionar con una sustancia antioxidante

(Castañeda, Ramos, & Ibáñez, 2008). La reducción del DPPH• se monitorea

espectrofotométricamente por la disminución en la absorbancia a una

24

longitud de onda de 515nm (Vásquez, 2007). Los resultados se expresan

como la concentracion de antioxidante necesaria para estabilizar un 50% del

DPPH• (Londoño, 2012).

Se han realizado estudios para determinar la capacidad antioxidante total en

guayaba, manzana, papaya, aguacate, berro (Zavala, Rivero, García, &

Grajales, 2007), pulpa de frutos congelados (Kuskoski et al., 2005), frutas

nativas como la tuna y papaya de monte (Carrasco & Zelada, 2008a), en

cereales: kañiwa, quinua y kiwicha (Carrasco & Zelada, 2008b), plantas

medicinales (Castañeda et al., 2008), maíz morado (Gutierrez et al., 2009).

La comparación de resultados obtenidos en la determinación de capacidad

antioxidante total en diferentes vegetales, se muestra en la Tabla 5.

Tabla 5. Determinación de capacidad antioxidante total utilizando los

métodos de ABTS•+ y DPPH• en diferentes frutos y vegetales

Material

vegetal

Método Unidades Concentración

Guayaba

Manzana

Papaya

Aguacate

Berro

Radical ABTS•+ mMol Trolox/ g

de alimento

28.5

27.1

25.1

22.40

21.42

kañiwa, quinua y

kiwicha

Radical DPPH• μg trolox/g Quinua: 2400.55

Kiwicha:660.37

Kañiwa:1509.80

(Carrasco & Zelada, 2008b; Kuskoski et al., 2005; Zavala et al., 2007)

3. METODOLOGÍA

25

3. METODOLOGÍA

3.1. MATERIAL VEGETAL

Las muestras de papa nativa variedad Uvilla se adquirieron en el mercado

de Saquisilí y la variedad Tushpa se adquirió en el centro de acopio y

comercialización CONPAPA en la ciudad de Ambato. Los tubérculos fueron

trasladados a la Planta Piloto de Alimentos de la Universidad Tecnológica

Equinoccial donde se procedió a su limpieza y selección según ausencia de

defectos; posteriormente se realizó la determinación de peso, diámetro

longitudinal, diámetro ecuatorial y volumen.

Cada variedad de papa nativa fue dividida en dos grupos: el primero

denominado “estado fresco” (sin tratamiento) y el segundo denominado

“tratado” sometido a cocción en agua en ebullición durante 30 minutos y

posterior enfriado y secado a temperatura ambiente. Una vez aplicado el

tratamiento a las muestras se realizó la caracterización físico-química (color,

pH, sólidos solubles y acidez titulable) y el análisis proximal (humedad,

proteína, grasa, ceniza, fibra y carbohidratos). Una porción de cada muestra

se almacenó en congelación a -20 °C para su posterior análisis bioquímico

(fenoles totales, antocianinas totales y capacidad antioxidante total).

3.2. CARACTERIZACIÓN FÍSICA

Los análisis físicos realizados fueron: peso, diámetro longitudinal, diámetro

ecuatorial, volumen y medición de color.

26

3.2.1. PESO

Papas nativas de cada variedad en estado fresco fueron pesadas usando

una balanza Pioneer T.M. con graduación de 1 gramo y sensibilidad de 0,1

gramos. Se registró el peso de 100 unidades de cada variedad.

3.2.2. VOLUMEN

Para determinar el volumen de la papa, se utilizó el método de inmersión en

líquidos, descrito por Ramírez (2010), midiendo el volumen de agua

desplazado en un recipiente graduado. Se determinó el volumen de 100

unidades de cada variedad.

3.2.3. DIÁMETRO LONGITUDINAL Y ECUATORIAL

Las mediciones se realizaron utilizando un calibrador pie de rey universal

de rango 0-15 cm, la papa nativa se colocó en posición vertical quedando la

parte superior del tubérculo al inicio de la escala del calibrador. Las

mediciones se efectuaron en 100 papas nativas tomadas al azar de cada

variedad en estado fresco.

3.2.4. MEDICIÓN DE COLOR

Se determinó el color de la superficie externa e interna de cada variedad de

papa en estado fresco y cocido, con un colorímetro Konica Minolta CR-400

el cual fue programado en la escala CIE L*, a* y b*, en donde L* es el

coeficiente de luminosidad y para el cálculo se aplica la ecuación [1], a* es el

27

componente de color que varía del tono verde al rojo y b* es el

componente de color que varía de tono azul al amarillo. Con los valores de

a* y b* se calculó croma (Cr*) que define la fuerza o la dominación de la

tonalidad y el ángulo de tono (Hue*) empleando las Ecuaciones [2] y [3].

* 11 (

n)

13

-1 [1]

C* (a 2+ b 2)12

[2]

Hue* *arc. tg (b*

a*)+ * (

1 0

)

[3]

3.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA

3.3.1. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

3.3.1.1. Preparación de muestras para papas frescas

Se trituró la muestra usando una licuadora Oster, luego se filtró a través de

gasa de algodón, el líquido obtenido fue utilizado para el análisis.

3.3.1.2. Preparación de muestra para papas cocidas

Muestras de papas nativas cocidas fueron trituradas empleando un batidor

de inmersión, hasta obtener un puré, se pesó y diluyó usando una relación

1:5 puré de papa - agua destilada, la mezcla fue sometida a calentamiento

con agitación por 30 minutos, transcurrido el tiempo se dejó enfriar durante

28

20 minutos, se filtró a través de gasa de algodón y finalmente se recogió el

sobrenadante para el análisis.

3.3.2. SÓLIDOS SOLUBLES (SS)

Para la determinación SS se colocaron dos gotas de la muestra preparada

en un refractómetro portable (0-31°Brix), de acuerdo a la Norma INEN 380

(1985) basada en el método refractométrico. Para las muestras cocidas el

contenido de sólidos solubles se determinó aplicando la ecuación [4].

Sólidos Solubles P x M1

M0

[4]

Donde,

P: % (m/m) de sólidos solubles de la muestra preparada

M0: masa en gramos de la muestra antes de la dilución

M1: masa en gramos de la muestra después de la dilución

3.3.3. pH

Se determinó de acuerdo a la Norma INEN 389 (1985) empleando un

medidor de pH THERMO SCIENTIFIC: ORION 4 STAR. El electrodo del

potenciómetro se calibró y después se introdujo en 25 ml de extracto.

29

3.3.4. ACIDEZ TITULABLE TOTAL (ATT)

Para la determinación de ATT se pesó 5 g de líquido filtrado de papa

(estado fresco) o 5 g de puré de papa (estado cocido) y se añadió 50 ml de

agua destilada, se tituló con NaOH 0.1N hasta el viraje de pH a 8,2

empleando el potenciómetro de pH Thermo Scientific: Orion Star. El

contenido de acidez se determinó según la ecuación [5] (Paltrinieri, Figerola,

& Rojas, 1993) . Los resultados se expresaron en meq H+/kg.

A (V * N * 1000)

m [5]

Donde,

A: Acidez, expresada en meq H+/kg.

V: Volumen de NaOH consumido en la titulación.

N:

m:

Normalidad de la solución de NaOH.

Peso de muestras (g)

3.3.5. ANÁLISIS PROXIMAL

Para la determinación del análisis proximal (humedad, proteína bruta,

grasa, fibra cruda, ceniza y carbohidratos), muestras de papas nativas en

estado fresco y cocido de las dos variedades fueron enviadas al Laboratorio

de análisis de Alimentos LABOLAB (Anexo 2 y 3). En la Tabla 6 se

presentan los métodos usados para este análisis.

30

Tabla 6. Ensayos y normas usadas para el análisis proximal en papa

nativa.

PARÁMETRO MÉTODO

Humedad NTE INEN 777

Proteína bruta NTE INEN 781

Grasa AOAC 9260.39

Fibra cruda NTE INEN 522

Ceniza NTE INEN 786

Carbohidratos Cálculo por diferencia

3.4. DETERMINACIÓN DE COMPUESTOS ANTIOXIDANTES

3.4.1. PREPARACIÓN DE EXTRACTOS ETANÓLICOS

Una muestra de tejido congelado y triturado de 4 g de papa variedad Uvilla y

2 g de papa variedad Tushpa se colocó en tubos falcon protegidos de la luz.

Las muestras se homogenizaron con 10 mL de etanol al 96% y se llevó a

agitación en una plancha magnética Velp Scientifica protegido de la luz y

manteniendo temperatura baja durante 20 minutos. Las muestras fueron

centrifugadas usando una centrífuga Hermle Z323 a 6000 rpm durante 15

minutos a 4°C. El sobrenadante (extracto etanólico) se filtró y almacenó en

viales de 1 mL a -20°C.

Los extractos etanólicos preparados se utilizaron para la determinación del

contenido de fenoles totales y la determinación de la capacidad antioxidante.

31

3.4.2. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE FENOLES TOTALES (FT)

El contenido de FT se midió usando el método colorimétrico con el reactivo

Folin-Ciocalteu (Singleton & Rossi, 1965) con ligeras modificaciones.

Una alícuota de extracto de la variedad Uvilla (40uL fresca y 50 uL cocida)

y de la variedad Tushpa (60 uL fresca y cocida) se transfirió a un tubo de

ensayo que contenía 1160 µL y 1150 µL de agua bidestilada, para la

variedad Uvilla y 1140 µL para la variedad Tushpa, respectivamente; se

añadieron 100 µL de la solución Folin-Ciocalteu y agua destilada (1:1), se

homogenizó y se mantuvo a temperatura ambiente durante 3 minutos.

Inmediatamente se agregó 200 µL de Na2CO3 20% p/v en NaOH 0.1 N. La

mezcla se homogenizó, se cubrió con papel film y se mantuvo así durante

60 minutos a temperatura ambiente, luego se realizó la lectura de la

absorbancia a 760 nm usando un espectrofotómetro Thermo Scientific

Evolution 60S. Cada uno de los análisis se realizó por triplicado.

Para la cuantificación de FT se utilizó una curva de calibración con una

solución patrón de ácido gálico, los volúmenes tomados de la solución

patrón fueron de 20 µL a 45 µL. Los resultados se expresaron como µg

ácido gálico eq / g. de tejido seco.

3.4.3. DETERMINACIÓN DE ANTOCIANINAS TOTALES

Para la cuantificación de antocianinas totales se utilizó la metodología

descrita por Beas et al. (2011) con ligeras modificaciones. Una cantidad de

muestra congelada de papa nativa Tushpa fresca y cocida fue triturada

empleando un minipimer Philips; se pesó 0.25 g de muestra en una

balanza analítica Pioneer Ohaus y se mezcló con 10 mL de metanol-HCl

1% usando un agitador durante 10 minutos, para evitar el deterioro de las

32

antocianinas fue necesario mantener la mezcla protegida de la luz.

Posteriormente se centrifugó a 6000 rpm durante 15 minutos a 4 °C. El

sobrenadante se filtró y almacenó manteniendo bajas temperaturas, el pellet

se mezcló con 10 mL de solvente y se repitió el proceso descrito hasta que

el pellet quedó completamente blanco. Los sobrenadantes fueron recogidos

en el mismo tubo falcon y finalizadas las extracciones se aforó a un

volumen final de 30 mL con el solvente.

Para la determinación del contenido de antocianinas se realizó previamente

un barrido espectral en el espectrofotómetro Thermo Scientific Evolution 60S

estableciendo que el pico más alto de absorción es de 540 nm, de tal forma

que ésta fue la longitud de onda utilizada para la lectura de la absorbancia

de los extractos.

La cantidad de antocianinas totales por gramo de tejido seco se expresó

como miligramos de cianidina-3-glucósido, empleando la ecuación [6].

C (A

) (

Vol.

1000) (PM) (

1

Peso muestra) (10 ) [6]

Donde:

C: Concentración de antocianinas totales (mg/kg)

A: Absorbancia

Ɛ: Absortividad molar cianidina-3-glicósido (25955/cmM)

Vol.: Volumen total del extracto de antocianinas

PM: Peso molecular cianidina-3-glicósido (449 Da)

33

3.4.4. CAPACIDAD ANTIOXIDANTE TOTAL

3.4.4.1. Capacidad antioxidante total por el método ABTS∙+

Según la metodología de Re et al. (1999) el radical ABTS∙+ se obtuvo tras la

reacción de ABTS (7 mM) con persulfato potásico (2,45 mM) incubados a

temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 h. Una vez formado el

radical ABTS∙+ se diluyó con etanol hasta obtener una absorbancia entre

0,7(±1) a 745nm. Para la determinación de la capacidad antioxidante los

extractos etanólicos se diluyeron hasta encontrar una inhibición del 20 al

80% en comparación de la absorbancia del blanco, tras añadir 40 µL y 30 µL

de muestras frescas (variedad Uvilla y Tushpa, respectivamente) y 20 µL de

muestras cocidas; se completó un volumen de 1000uL con ABTS.+. Las

mezclas se homogenizaron y se dejaron reposar a temperatura ambiente, la

absorbancia se midió luego de transcurridos 6 minutos. El antioxidante

sintético de referencia, Trolox, se ensayó a una concentración de 0,5mM en

etanol, en las mismas condiciones (de 10 a 45 µL). Los resultados se

expresaron como µmol Trolox/g tej. Seco. El ensayo se realizó por triplicado.

3.4.4.2. Capacidad antioxidante total por el método DPPH•

Este método se basa en la reducción de la absorbancia medida a 515 nm del

radical DPPH•, por antioxidantes (Brand et al., 1995), a partir de una

solución de concentración 40mg/L de DPPH• disuelto en etanol. Se tomaron

40µL y 30 µL de extracto de muestra frescas (variedad Uvilla y Tushpa,

respectivamente) y 20 µL y 10 µL de extracto de muestras cocidas (variedad

Uvilla y Tushpa, respectivamente) y se completó un volumen de 1000µL con

34

la solución de DPPH•; la mezcla se homogenizó cuidadosamente y se

mantuvo en oscuridad durante 20 minutos (muestras variedad Uvilla) y 15

minutos (muestras variedad Tushpa). El antioxidante sintético de referencia,

Trolox, se ensayó a una concentración de 0,2mM en etanol, en las mismas

condiciones (de 20 a 160 µL).

Los resultados se expresaron como µmol Trolox/g tej. seco. El ensayo se

realizó por triplicado.

3.5. ANÁLISIS ESTADÍSTICO

Para el análisis de resultados se empleó un diseño experimental AxB, en el

cual se plantearon como variables de estudio el estado del material vegetal

(fresco y cocido) y las variedades. Las variables de respuesta fueron los

parámetros fisicoquímicos (color, sólidos solubles totales, pH y acidez

titulable), análisis proximal (humedad, proteína, grasa, fibra, ceniza y

carbohidratos) y bioquímicos (fenoles totales, antocianinas totales y

capacidad antioxidante total). Para los análisis físicos correspondientes a

peso, volumen, diámetro longitudinal y diámetro ecuatorial se utilizó un

diseño experimental completamente al azar. Los resultados se procesaron

mediante un análisis de varianza y las medias fueron comparadas con la

prueba de Tukey con una significancia de 0.05 usando el software

estadístico INFOSTAT Versión Estudiantil 2013.

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

35

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

4.1. CARACTERIZACIÓN FÍSICA

Las diferencias de características físicas entre variedades de papas puede

deberse al ciclo de cultivo, tipo de suelo y ecotipo (Suquilanda, 2011). La

variedad de papa Uvilla presentó valores superiores de peso, diámetro

ecuatorial y volumen en comparación con la variedad Tushpa (Tabla 7). Las

variedades Uvilla y Tushpa con un peso promedio de 145 y 135 g

respectivamente, se ubicaron dentro de la categoría de tubérculos muy

grandes (mayor a 90 g), según la denominación del INIAP (Quilca, 2007). El

diámetro longitudinal promedio en la variedad Tushpa fue de 6.80 cm,

similar al resultado obtenido en papa Andinita (6.60 cm) (Camacaro,

Rodríguez, Ojeda , & Gallardo, 2009). Los valores de diámetro ecuatorial

determinados en ambas variedades fueron superiores a los reportados en

papa Chaucha (Ramírez, 2010) y Fripapa (Pungacho, 2010). El volumen

determinado tanto en la variedad Uvilla como en Tushpa, es similar al

volumen observado en papa “esperanza” cosechada en la provincia de

Carchi y Cotopaxi (Pungacho, 2010).

Tabla 7. Características físicas de dos variedades de papas 1, 2

Variedad Peso [g]

Diámetro Longitudinal

[cm]

Diámetro Ecuatorial

[cm]

Volumen [cm

3]

Uvilla 145.27 ± 39.27 a 6.02 ± 0,73

b 8.05 ± 1.25

a 136.43 ± 35.69

a

Tushpa 135.63 ± 29.80 a 6.80 ± 0,90

a 5.42 ± 0.70

b 119.16 ± 26.20

b

Tukey 9.67 0.23 0.29 8.69

1

Media ± desviación estándar (n=100). 2

Letras distintas indican que los valores son significativamente diferentes entre estados y variedades con una p<0.05.

36

4.1.1. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE EL COLOR DEL TUBÉRCULO

Se determinaron los parámetros de color (L, Cr y Hue) en las dos variedades

de papas nativas en estado fresco y cocido. El proceso de cocción provocó

cambios en el color externo e interno de los tubérculos.

La papa de variedad Uvilla en estado fresco presentó una superficie externa

o piel amarilla con manchas dispersas rojo-moradas (Figura 4A) y una

superficie interna o pulpa amarilla clara (Figura 4C), después de aplicado el

tratamiento de cocción la piel se tornó de color marrón amarillento (Figura

4B) y la pulpa adquirió una tonalidad crema (Figura 4D).

La papa de variedad Tushpa en estado fresco mostró una piel color púrpura

con puntos dispersos amarillos (Figura 4E) y una pulpa morada con

manchas claras dispersas y médula blanca (Figura 4G), después de aplicado

el tratamiento de cocción la piel se tornó de color marrón (Figura 4F) y la

pulpa presentó un color morado intenso (Figura 4H).

Superficie EXTERNA INTERNA

Estado Fresco Cocido Fresco Cocido

Va

rie

da

d p

ap

a n

ati

va

Uvilla

A

B

C

D

Tu

sh

pa

E

F

G

H

Figura 4. Superficie externa e interna de papas nativas en estado fresco

y cocido

37

Figura 5: Comparación de parámetros de color (L, Cr y Hue) de la superficie

externa e interna de papas nativas variedad Uvilla y Tushpa en estado fresco

y cocido1

1 Letras distintas indican que los valores son significativamente diferentes entre estados y

variedades con una p<0.05.

L*

Cr*

Hu

e*

0

10

20

30

40

50

60

Fresco Cocido

Lu

min

os

ida

d (L

*)

Tukey=1.44

Uvilla Tushpa

b a

d c

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Fresco Cocido

Lu

min

os

ida

d (L

*)

Tukey=2.27

Uvilla Tushpa

a a

b c

0

5

10

15

20

25

30

Fresco Cocido

Cro

mati

cid

ad

(C

r*)

Tukey=1.23

b

c

a

c

0

5

10

15

20

25

30

35

Fresco Cocido

Cro

mati

cid

ad

(C

r*)

Tukey=2.25

b

d

a

c

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Fresco Cocido

Án

gu

lo d

e t

on

o (

Hu

e*)

Estado

Título del gráfico a a

b c

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Fresco Cocido

Estado

Título del gráfico

a

c d

b

A B

C D

E

Tukey=2.64

F

Tukey=2.4

1

38

4.1.1.1. Luminosidad (L*)

Al realizar el análisis de las medidas de L*, la variedad Uvilla cocida presentó

valores ligeramente superiores de luminosidad en la superficie externa, con

respecto al estado fresco y a la variedad Tushpa (Tabla 5A), un aumento

similar de luminosidad se reportó en la variedad Puca Shungo luego de ser

sometida a cocción (Llumiquinga, 2014), de igual forma en zanahorias se

observó aumento en la luminosidad luego de la cocción, lo cual podría

deberse a la oxidación de carotenoides o la formación de lignina (Uquiche &

Cisneros, 2002); por el contrario la variedad Tushpa después de la cocción,

mostró un descenso de luminosidad de 11% en la superficie externa, con

respecto al estado fresco, resultados similares fueron reportados en

pimentón verde (F. Muñoz, Muñoz, Pérez, & Santos, 2013) y en camote,

estos cambios podrían atribuirse a variaciones composicionales que

modifican la matriz celular y a una disminución de contenido de β carotenos

(Zaccari, Galietta, Soto, & La, 2012).

Con respecto a la superficie interna o pulpa, los valores de luminosidad en la

variedad Uvilla no presentaron diferencia significativa entre tratamientos

(Figura 4B). La variedad Tushpa presentó un descenso de luminosidad de

17.30% luego del proceso de cocción, resultados similares se reportaron en

zapote (Ramos et al., 2009); la disminución de luminosidad se otorga a la

presencia de fenoles totales, probablemente relacionados con el

oscurecimiento gradual de la pulpa.

4.1.1.2 Croma (Cr*)

El proceso de cocción produjo un aumento en los valores de Cr* tanto en la

superficie externa como en la interna de las dos variedades de papas

analizadas (Figura 4C y 4D).

39

Se observó un aumento en los valores de Cr* de 22% en la variedad Uvilla

en la superficie externa, a su vez esta variedad presentó los valores más

altos de croma en relación a la variedad Tushpa, lo que indica que en la

papa Uvilla hay una mayor saturación de color. Según explica Zaccari et al.

(2012), dependiendo de la época y del cultivar el contenido de β-carotenos

puede ser igual o aumentar con la cocción, lo que posiblemente obligue a un

cambio de pigmentación en el tubérculo. En la superficie interna se encontró

un aumento de 12 y 42% en las variedades Uvilla y Tushpa,

respectivamente luego de la cocción; un comportamiento similar se reportó

en guayaba (C. Rodríguez, Zambrano, Alvarado, & Martínez, 2010) y mango

(A. Pérez, Villaseñor, Crisanto, & Corrales, 2009) presentando un color

intenso luego del proceso de cocción.

4.1.1.3. Ángulo de tono (Hue*)

Hue* es una medida que expresa la tonalidad de color (rojo, amarillo, azul y

verde) (Calvo & Durán, 2002). En la Figura 4E se puede observar que el

proceso de cocción no produjo cambios en el color de la superficie externa

de la variedad Uvilla, los valores obtenidos caracterizan al tono amarillo. En

la variedad Tushpa el valor de ángulo de tono fue de 52°, después de la

cocción el valor aumentó a 59°, una variación similar de Hue se determinó

en mashua luego de la cocción (Paucar, 2014), el cambio de tono

posiblemente esté asociado a la reducción de opacidad del tubérculo, debido

a la penetración más profunda de la luz en el tejido ya que el aire intracelular

es reemplazado con el agua y el jugo liberado durante la cocción (Cortéz &

Ortíz, 2011).

En la Figura 4F se observa que el ángulo de tono en la superficie interna de

la variedad Tuspa fresca es de 347° y una vez aplicada la cocción disminuyó

hasta 309°, esta variación indica la proximidad a los tonos violetas-azules en

el círculo cromático. La variedad Uvilla fresca (Hue =104°) presentó un

40

descenso de ángulo de tono luego de ser sometida a cocción (Hue=91°);

similares resultados se obtuvieron en papaya (verde y madura), donde

después de la cocción se redujo el ángulo Hue acercándose más al amarillo

y al rojo respectivamente (Lovera, Ramallo, & Salvadori, 2013).

4.2. COMPOSICIÓN QUÍMICA

4.2.1. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE EL CONTENIDO DE SÓLIDOS

SOLUBLES

El contenido de SS disminuyó una vez aplicado el proceso de cocción en

ambas variedades (Tabla 8). La variedad Tushpa mostró un valor superior

de contenido de SS en estado fresco (7 °Brix) en comparación con la

variedad Uvilla (6 °Brix); resultados similares se encontraron en papas

nativas Yana y Puca (Llumiquinga, 2014). Es probable que la disminución

de SS se deba a que el almidón muestra una mayor variabilidad durante la

cocción con tendencia a la disminución (Espín et al., 2004).

Tabla 8.Contenido de sólidos solubles en papas nativas (Uvilla y Tushpa) en

estado fresco y cocido1, 2

Estado

Variedad Fresco Cocido

Uvilla 6.07 ± 0.12b

5.28 ± 0.07c

Tushpa

7.10 ± 0.10a

5.18 ± 0.12c

Tukey=0,27

1

Media ± desviación estándar (n=3) 2

Letras distintas indican que los valores son significativamente diferentes entre estados y variedades con una p<0.05.

41

4.2.2. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE EL pH

No se encontró diferencia significativa, en el pH de las papas nativas antes y

después de la cocción (Tabla 9). Estos resultados indican que la cocción no

provocó cambios drásticos en la composición química de estas variedades.

Los ácidos orgánicos contribuyen con el pH característico de la papa el cual

varía entre 5.6 y 6.5 (Pertuz, 2013); es así que las variedades de papas

Peruanita y Amarilla (Obregón & Repo, 2013) presentaron valores de pH

cercanos a los obtenidos en el presente estudio.

Tabla 9. Efecto de la cocción sobre el pH en papas nativas (Uvilla y

Tushpa) 1, 2

Estado

Variedad Fresco Cocido

Uvilla 6.26 ± 0.03b

6.18 ± 0.03b

Tushpa

6.81 ±0.02 a

6.77 ± 0.07

a

Tukey=0.061

4.2.3. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE LA ACIDEZ TITULABLE

TOTAL

El proceso de cocción produjo una reducción de la ATT en un 35 y 50% para

las variedades Uvilla y Tushpa, respectivamente (Tabla 10). Este efecto

posiblemente se deba a la influencia del calor sobre el sistema enzimático de

degradación de los ácidos orgánicos en beneficio de los azúcares totales,

según sugiere Soto (2000), además en la papa el contenido de ácidos

1 Media ± desviación estándar (n=3)

2 Letras distintas indican que los valores son significativamente diferentes entre estados y variedades con una p<0.05.

42

orgánicos puede variar según el estado de madurez, aquellos tubérculos que

son cosechados tempranamente presentan valores de acidez más bajos

(Obregón & Repo, 2013). Resultados similares fueron reportados por Monar

(2014) en ocas de la variedad Bola Kamusa y por Marquina, Araujo, Ruíz,

Rodríguez, & Vit (2008) en guayaba.

Tabla 10. Acidez total titulable (meq H+/kg) en papas nativas (Uvilla y

Tushpa) en estado fresco y cocido 1, 2

Estado

Variedad Fresco Cocido

Uvilla

22.52 ±1.30 b

14.73 ± 0.89 c

Tushpa

26.50 ± 1.33

a 13.24 ± 1.08

c

Tukey= 3.04

4.2.4. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE LA COMPOSICIÓN PROXIMAL

La composición proximal de las variedades de papas Uvilla Y Tushpa se

indican en la Tabla 11. En las dos variedades se determinaron altos

contenidos de humedad y carbohidratos totales y bajos contenidos de

proteína, grasa, fibra y ceniza.

La humedad de la variedad Uvilla (74%) no cambio luego del proceso de

cocción, mientras que la humedad en la variedad Tushpa tuvo un ligero

aumento (2%) luego de la cocción, similares resultados se encontraron en

yuca (Metzler, Tovar, & Fernández, 2004), lo cual puede ser atribuido a una

1 Media ± desviación estándar (n=3)

2 Letras distintas indican que los valores son significativamente diferentes entre estados y variedades con una p<0.05.

43

mayor absorción de agua por la ruptura de los puentes de hidrógeno al

alcanzar la gelatinización al almidón (Espín et al., 2004).

El contenido de proteína en ambas variedades (Tabla 11) fue similar al

reportado en ecotipos de papas Chaucha Holandesa y Santa Rosa (2.4%

y 2.6%, respectivamente) según indican Angulo & Montenegro (2007); no

obstante, la variedad Uvilla mostró una ligera disminución de proteína

(0.50%) provocada por la cocción.

En cuanto al porcentaje de grasa no se presentaron diferencias

estadísticamente significativas entre variedades y estados. En las dos

variedades en estudio el contenido de grasa es bajo, menor al 1%, la

FAO (2008) establece un porcentaje de grasa en la papa que varía entre

el 0.15% y 0.20%.

Los valores de fibra aumentaron de 0.75% a 0.88% en la variedad Uvilla

y de 1.84% a 1.97% en la variedad Tushpa, después de la cocción, de

igual forma se evidenció un aumento de fibra en lentejas luego de ser

sometidas a un hervor prolongado (Gonzáles, 2000). La variedad Uvilla

cocida presentó la menor cantidad de fibra (0.88%), posiblemente a que

la cocción redujo la cantidad de pectina de los tubérculos y el grado de

esterificación, con lo cual se disminuye su contenido de fibra (FAO,

1999), el porcentaje de fibra en las variedades frescas fue similar al de la

papa Moronga y Quillo (Villacrés & Quilca, 2008).

44

Tabla 11. Efecto de la cocción sobre la composición proximal de

papas nativas (Uvilla y Tushpa) 1 2

Estado

Parámetro (%) Variedad Fresco Cocido

Humedad Uvilla 74.35 ± 0.06

a 74.39 ± 0.04

a

Tushpa 72.67 ± 0.35 b 75.11 ± 0.16

a

Tukey= 0,79

Proteína Uvilla 2.31 ±0.04

a 1.82 ± 0.01

b

Tushpa 2.24 ± 0.06 a 2.10 ± 0.01

a

Tukey= 0,21

Grasa Uvilla 0.18 ± 0.04

ab 0.19 ± 0.02

a

Tushpa 0.12 ±0.04 ab

0.06 ± 0.01 b

Tukey= 0,12

Fibra Uvilla 0.75 ± 0.03

d 0.88 ± 0.01

c

Tushpa 1.84 ± 0.00 b 1.97 ± 0.01

a

Tukey= 0,061

Ceniza Uvilla 1.08 ± 0.03

c 0.96 ± 0.00

d

Tushpa 1.36 ± 0.01a 1.29 ± 0.00

b

Tukey= 0,059

Carbohidratos Uvilla 21.34 ± 0.11

a 21.74 ± 0.04

a

Tushpa 21.79 ± 0.33 a 19.48 ± 0.23

b

Tukey= 0.86

El contenido de cenizas en las papas se encuentra en un rango de 0.4 a

1.9% (Fuenzalida, 2008), las dos variedades de papas analizadas están

dentro de este rango, se encontró diferencia significativa entre variedades

lo cual podría deberse a que el contenido de minerales en el tubérculo

depende directamente de la naturaleza del suelo donde fue cultivado

(Pertuz, 2013); la cocción provocó que el contenido de cenizas descienda

de 1.08% a 0.96% en la variedad Uvilla y de 1.36% a 1.29% en la

variedad Tushpa, lo que podría atribuirse a que los minerales se vean

afectados por lixiviación hacia el medio de cocción.

1 Media ± desviación estándar (n=2)

2 Letras distintas indican que los valores son significativamente diferentes entre estados y variedades con una p<0.05.

45

El proceso de cocción no produjo cambios en el contenido de

carbohidratos de la variedad Uvilla que se mantuvo constante con una

concentración del 21%, a diferencia de la variedad Tushpa donde la

cocción produjo una reducción del 10% luego del tratamiento térmico,

resultados similares fueron reportados por Paucar (2014) en las

variedades de mashua: Amarilla Chaucha y Zapallo.

En general el contenido de grasa, fibra, carbohidratos y humedad

(excepto proteína y ceniza) fueron similares a los encontrados en papa

Chaucha (Ramírez, 2010).

4.3. EFECTO DE LA COCCIÓN SOBRE EL CONTENIDO DE

ANTIOXIDANTES

4.3.1 FENOLES TOTALES (FT)

En la Figura 6 se presentan los valores de concentración de FT en las

variedades de papa Uvilla y Tushpa, expresados como mg ácido gálico/ g

tejido seco. La variedad Uvilla mostró una disminución del 5% en el

contenido de FT luego de aplicado el tratamiento térmico; resultados

similares fueron reportados en estudios de frijol negro cocido (Almanza,

Guzmán, & Acosta, 2011) y manzanas, frutillas, tomate y cebollas cocidas

en donde los compuestos fenólicos disminuyeron posiblemente por la

producción de reacciones de oxidación o la lixiviación de los compuestos en

el agua de cocción (Agostini, Morón, Ramón, & Ayala, 2004).

46

Figura 6. Efecto de la cocción sobre el contenido de fenoles totales

en papas nativas variedad Uvilla y Tushpa (Tukey=0.06)1

Al contrario de lo observado en la variedad Uvilla, el contenido de FT de la

variedad Tushpa (Figura 6), aumentó un 8% después de la cocción. El

aumento de FT posterior a un tratamiento térmico concuerda con lo

reportado por Cortéz & Ortíz (2011) en chile chilaca (ají). Este incremento

debido a la cocción se ha atribuido principalmente a la deshidratación de la

matriz del alimento y a que se favorece la extracción. Es posible también que

la cocción rompa la estructura ligno-celulósica de los vegetales produciendo

la despolimerización de los componentes de la lignina y como consecuencia

se liberen más fenoles (Cortéz & Ortíz, 2011; Ornelas et al., 2010).

4.3.2 ANTOCIANINAS TOTALES (AT)

Mediante un barrido espectral se evidenció la presencia de antocianinas

totales en la variedad Tushpa, cuyo pico más alto de absorción se obtuvo a

540nm, mientras que en la variedad Uvilla no se encontró este compuesto.

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

Fresco Cocido

Fen

ole

s T

ota

les

(mg

ác.

gálico

/ g

tejid

o s

eco

)

Estado

Título del gráfico Uvilla Tushpa

c d

b a

1 Letras distintas indican que los valores son significativamente diferentes entre estados y variedades con una p<0.05.

47

El contenido de AT en la variedad Tushpa en estado fresco fue de 2.48 mg

eq. de cianidina 3-glucósido/g tej. seco y en las muestras cocidas fue de

2.34 mg eq. de cianidina 3-glucósido/g tej. seco (Figura 7). Los valores de

AT encontrados en ambos estados son superiores a los reportados en

maíces pigmentados (Escalante, Ramírez, Torres, & Barrón, 2013) y en

tomate de árbol (Cuesta, 2013) e inferiores a los obtenidos en mora de

Castilla (Romero, 2014), fríjol rojo (Cajas, 2012) y en la variedad de papa

roja (Tanquina et al., 2013). El contenido de antocianinas varía de acuerdo

con las condiciones de cultivo y la localidad de siembra (Moreno, Rojas,

Sosa, & Pérez, 2005); por otro lado, factores tales como pH, temperaturas

de almacenamiento, presencia de enzimas, luz, oxígeno y otros compuestos

como otros flavonoides, proteínas y minerales influyen en la variabilidad de

contenido de antocianinas (Leyva, 2009).

Figura 7. Efecto de la cocción sobre el contenido de antocianinas totales en papa nativa variedad Tushpa (Tukey=0.12)1

La cocción provocó la reducción del 5.65% de AT en la papa Tushpa con

respecto al estado fresco, de igual forma en el ecotipo de papa morada se

presentó un descenso del 7.5% luego de la cocción (Crespo, García, &

2,25

2,30

2,35

2,40

2,45

2,50

Fresco Cocido

An

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nin

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ejid

o s

eco

)

Estado

a

b

1 Letras distintas indican que los valores son significativamente diferentes entre estados y variedades con una p<0.05.

48

Martínez, 2012); debido a que las antocianinas son hidrosolubles y se

pueden liberar en el agua de cocción con exposición prolongada al calor

(Vaclavik, 2002), también en papas nativas Puca y Yana Shungo se observó

que la cocción con vapor afectaba la concentración de estos pigmentos

(Tanquina et al., 2013). La duración del tiempo y temperatura de cocción son

factores importantes que afectan a la estabilidad de las antocianinas

produciendo una pérdida de color y variando sus propiedades funcionales y

nutricionales (Crespo et al., 2012).

4.3.3 CAPACIDAD ANTIOXIDANTE TOTAL

En la Figura 8, se observa los resultados obtenidos respecto a la capacidad

antioxidante por el método ABTS∙+ y DPPH• de las dos variedades de papas

Uvilla y Tushpa en estado fresco y cocido. Los resultados muestran que hay

diferencias significativas tanto entre variedades como entre estados. Existen

diversos factores que inciden en la capacidad antioxidante de los tubérculos,

por ejemplo es destacable el hecho de que los polifenoles le confieren a los

tubérculos colores acentuados con diferentes matices (Araya, Clavijo, &

Herrera, 2006). Se evidenció una mayor capacidad antioxidante en la

variedad Tushpa la cual presenta un color en la gama del rojo al morado, a

diferencia de la variedad Uvilla que posee una pulpa amarilla; en este

sentido Chirinos et al. (2007) señala que los genotipos morados de mashua

presentan actividad antioxidante diez veces mayor que los genotipos

amarillos.

49

Figura 8. Efecto de la cocción sobre la capacidad antioxidante total

en papas nativas (Uvilla y Tushpa) según métodos (A) ABTS∙+

(Tukey=0.99)1 y (B) DPPH• (Tukey=0.92)1

A pesar de las diferencias metodológicas, los resultados obtenidos con los

métodos ABTS∙+ Y DPPH•, presentan similar tendencia de aumento de

capacidad antioxidante en ambas variedades de papas, después de ser

sometidas al proceso de cocción. La variedad Tushpa muestra los valores

más altos con respecto a la variedad Uvilla (Figura 8), esto posiblemente se

0

2

4

6

8

10

12

14

Fresco Cocido

Cap

acid

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Estado

Título del gráfico

c

b b

a

B

1 Letras distintas indican que los valores son significativamente diferentes entre estados y variedades con una p<0.05.

50

deba a que la capacidad antioxidante de un ecotipo depende de la

naturaleza y concentración de los antioxidantes naturales presentes en él.

La capacidad antioxidante aumentó de 6.49 a 13.30 µmoles eq. Trolox/ g

tej. seco en la variedad Tushpa y de 2.34 a 5.80 µmoles eq. Trolox/ g tej.

seco en la variedad Uvilla después de la cocción. Los resultados obtenidos

de capacidad antioxidante por el método ABTS∙+ luego de aplicado el

tratamiento de cocción en el presente estudio, coincide con lo reportado en

mashua de la variedad Zapallo y Amarilla chaucha (Paucar, 2014) , en jugo

de tomate de árbol (Carrera, 2013) y en mortiño donde posiblemente este

aumento se relacione con la ruptura de la membrana celular y la inactivación

enzimática, además la temperatura y tiempo de cocción también pueden

modificar las propiedades antioxidantes, aumentando o disminuyendo dicha

actividad (Claudio & Nájera, 2012).

La variedad Tushpa en estado fresco, presentó un valor de capacidad

antioxidante de 11.01 µmoles eq. Trolox/ g tej. seco, valor que se incrementó

a 25.80 luego de la cocción, de la misma forma en la variedad Uvilla se

observó un aumento de estado fresco a cocido de 3.65 a 11.25 µmoles eq.

Trolox/ g tej. seco, respectivamente. Resultados similares fueron reportados

por Henderson & Yapias (2014), donde muestras de zapallo cocido

mostraron valores superiores de capacidad antioxidante en relación al

estado fresco y sin cáscara. En ecotipos analizados de papas nativas (Yana

Shungo, Puca Shungo y Leona Negra) se identificó que la mayor capacidad

antioxidante determinada por el método DPPH tiene lugar en aquellos que

fueron sometidos a un tratamiento térmico (Llumiquinga, 2014). De acuerdo

con Yamaguchi & Mizobuchi (2001) la degradación térmica de antocianinas

y carotenos puede resultar en la formación de compuestos derivados que

también presentan actividades antioxidantes. La papa Tushpa presenta

mayor capacidad antioxidante total que la guayaba, papayuela, maracuyá (L.

Rodríguez, López, & García, 2012) y láminas de tomate de árbol amarillo

(Quimbiulco, 2014).

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

51

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 CONCLUSIONES

En los análisis físicos de peso, diámetro ecuatorial y volumen, la

variedad de papa nativa Uvilla presentó valores superiores con

respecto a la variedad de papa nativa Tushpa, diferencias atribuidas a

las condiciones climáticas de la zona de cultivo, a la preparación del

terreno dependiendo el tipo de suelo y a las prácticas culturales

durante todo el ciclo de cultivo.

El tratamiento térmico produjo cambios en el color externo e interno

de los tubérculos. Los parámetros de L* y Cr* de la superficie externa

aumentaron en ambas variedades después de aplicado el tratamiento

de cocción, mientras que HUE* en la variedad Uvilla disminuyó y en

la variedad Tushpa aumentó. En la superficie interna los parámetros

de L* y HUE* disminuyeron en las dos variedades luego de la

cocción, sucediendo lo contrario con el parámetro Cr*. Estas

variaciones de color podrían estar asociados con los cambios

composicionales que modifican las membranas celulares y pared

celular permitiendo la aparición o degradación de pigmentos en los

tubérculos.

Las papas de la variedad Tushpa presentaron valores superiores de

sólidos solubles, pH y acidez titulable total que la variedad Uvilla. Los

sólidos solubles disminuyeron después de la cocción en las dos

variedades al igual que la acidez titulable total debido probablemente

a la pérdida del ácido predominante de la papa (ácido clorogénico),

mientras que el pH no varió luego de la cocción.

52

En el análisis proximal, se determinó que la variedad Tushpa tanto en

estado fresco como en cocido supera a la variedad Uvilla en valor

nutricional con una elevada concentración de proteína, fibra y ceniza.

El proceso de cocción produjo aumento en la fibra y carbohidratos; y

una disminución significativa de proteína y ceniza en ambas

variedades.

El tratamiento de cocción provocó una ligera degradación de

contenido de fenoles en la variedad de papa Uvilla, a diferencia de la

variedad Tushpa que luego de la cocción mostró incremento de

fenoles, esto posiblemente se deba a que la cocción favoreció la

deshidratación de la matriz del tubérculo permitiendo mayor

extracción de compuestos fenólicos.

En la variedad Tushpa la concentración de antocianinas disminuyó

luego de aplicado el tratamiento de cocción, de la misma forma que

sucede en otras variedades de papas nativas pigmentadas, este

comportamiento estaría asociado a la pérdida de color de la pulpa por

la duración de tiempo y temperatura de cocción, además las

antocianinas son considerados compuestos hidrosolubles por lo que

pudo existir lixiviación de este compuesto en el agua de cocción.

Se determinó mayor capacidad antioxidante (medido frente a los

radicales ABTS∙+ Y DPPH•) en la variedad Tushpa atribuido a las

antocianinas que le dan un color púrpura a la pulpa. Luego de la

cocción ambas variedades (Uvilla y Tushpa) mostraron incremento de

capacidad antioxidante. Este resultado se podría relacionar con el

hecho de que el tratamiento térmico produciría la liberación de

compuestos antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos que no

fueron cuantificados en la presente investigación.

53

5.2 RECOMENDACIONES

Hacer un estudio en el que se compare la capacidad antioxidante

entre la cáscara y la pulpa de los tubérculos de papa nativa, para

evaluar dónde se localiza la concentración de antioxidantes.

Estudiar la variación del contenido de capacidad antioxidante que se

produce aplicando diferentes tiempos y temperaturas de cocción así

como su efecto sobre el color en papas nativas.

Evaluar el contenido de otros compuestos antioxidantes, que no

fueron cuantificados en el presente estudio, tales como carotenoides y

ácido ascórbico, con el fin de determinar la relación de éstos con la

capacidad antioxidante total de los tubérculos.

Elaborar un proyecto de prefactibilidad enfocado en la

industrialización de papas nativas Tushpa y Uvilla basado en la

información nutricional determinada en este estudio.

54

BIBLIOGRAFÍA

54

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ANEXOS

66

ANEXO I

INFORME DE RESULTADOS PROXIMALES DE PAPA VARIEDAD

UVILLA

a) Fresco

67

b) Cocido

68

ANEXO II

INFORME DE RESULTADOS PROXIMALES DE PAPA VARIEDAD

TUSHPA

a) Fresco

69

b) Cocido