gladis zinati, Ph.D.1, * y Lavanya Reddivari, Ph.D. 2
1Director del Ensayo de Sistemas Vegetales, Rodale Institute, 611 Siegfriedale Road, Kutztown, PA 19530;
2Profesor asistente, Ciencias de los alimentos, Purdue University, 745 Agriculture Mall Dr., West Lafayette, IN 47907;
*Autor para correspondencia, correo electrónico: Gladis.Zinati@RodaleInstitute.org
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La papa es el cuarto cultivo principal que contribuye a la seguridad alimentaria mundial, junto al trigo, el maíz y el arroz [1]. Según FAOSTAT de 2019, se produjeron 388 millones de toneladas métricas de patatas en todo el mundo en 19 millones de hectáreas de tierra [2]. En los Estados Unidos, la papa se cultiva en aproximadamente 1 millón de acres con un valor de $ 4.6 mil millones. En Pennsylvania (PA), las papas se producen en más de 5,300 acres, lo que proporciona anualmente un valor de mercado de $ 18 millones.
La papa es una fuente importante de minerales como potasio, fósforo y magnesio [3], así como de carbohidratos, proteínas y vitaminas B, C y E [4,5]. Las papas contienen varios fitoquímicos como polifenoles, flavonoides, poliaminas y carotenoides, que han demostrado tener beneficios para la salud humana.
Los polifenoles, compuestos orgánicos naturales que se encuentran principalmente en frutas, verduras, cereales y bebidas [6], se han convertido en un campo de interés emergente para nutricionistas y consumidores en las últimas décadas. Son un gran grupo de fitoquímicos, conocidos por sus propiedades antioxidantes, antiinflamatorias y antimicrobianas. La investigación ha demostrado que el consumo regular de alimentos ricos en polifenoles disminuye el riesgo de enfermedades crónicas como enfermedades cardíacas, ciertos cánceres, diabetes tipo 2 y enfermedades neurodegenerativas [7].
Aunque los cultivares de papa de pulpa blanca y amarillo pálido como Lehigh son populares, los cultivares más coloreados como las papas de pulpa morada y roja se están volviendo populares entre los consumidores.
La biosíntesis y la acumulación de compuestos fenólicos en las patatas y otros tejidos vegetales se producen de forma natural para proteger a las plantas de las magulladuras mecánicas y las lesiones de los depredadores [8] y pueden variar según los cultivares [9], las condiciones de crecimiento y el suministro de nutrientes [10]. Por ejemplo. La menor disponibilidad de nitrógeno para la planta de papa puede resultar en un mayor contenido de compuestos fenólicos, mejorando la resistencia de la planta a plagas y enfermedades [11]. Moschella y col. [12] sugirió que la mayor acumulación de compuestos fenólicos en plantas cultivadas orgánicamente podría deberse a una "presión patógena" más fuerte.
Las propiedades de la papa relacionadas con la salud estimulan la búsqueda de variedades de papa y estrategias de cultivo que puedan aumentar el contenido de compuestos fenólicos.
En este artículo, estamos reportando polifenoles totales (TP) en cultivares de papa Lehigh y Purple Majesty cultivados en el Ensayo de Sistemas Vegetales (VST) en Rodale Institute, PA, bajo sistemas de cultivo orgánicos (ORG) y convencionales (CNV) con dos prácticas de manejo en 2019 y 2020. El cultivar de papa Lehigh tiene color de piel bronceado y pulpa pálida a amarilla, mientras que el cultivar de papa Purple Majesty tiene piel y pulpa morados. Las prácticas de manejo incluyeron a) arado con cincel denominado labranza reducida (RT), yb) arado con vertedera cubierto con mantillo de plástico negro denominado labranza intensiva (BP).
En el momento de la cosecha, se tomaron muestras de los cultivares de papa de cada tratamiento y se evaluó el rendimiento y la calidad de los nutrientes. Las muestras de papa liofilizada molidas se evaluaron para TP en el laboratorio del Dr. Reddivari, Universidad de Purdue. La concentración total de polifenoles se determinó mediante el método colorimétrico de Folin-Ciocalteu modificado [13]. Los fenoles totales se evaluaron en todos los tubérculos y se expresaron como mg equivalentes de ácido gálico / g de peso seco (mg GAE / g de DW).
Nuestros resultados mostraron que los TP no cambiaron con las prácticas de manejo (BP o RT) con un promedio de 3.2 mg GAE / g DW en 2019 y 2.4 mg GAE / g DW en 2020. Sin embargo, los cultivares de papa difirieron en la concentración de TP (Figura 1). Las concentraciones totales de fenol fueron de 2 a 3 veces mayores en Purple Majesty que en Lehigh en 2020 y 2019, respectivamente. Estos hallazgos corroboran con Lewis et al [9], quienes documentaron que los compuestos fenólicos pueden ser de 3 a 4 veces mayores en los cultivares de papa de pulpa púrpura o roja en comparación con los cultivares de pulpa blanca.
Además, las variaciones de año a año en los TP se observaron solo en Purple Majesty, con un promedio de 2.5 mg GAE / g en 2020 y 3.2 mg GAE / g en 2019. Nuestros hallazgos también concuerdan con los hallazgos de Brazinskiene et al. [14] quienes mostraron que los compuestos fenólicos en los tubérculos de papa varían significativamente de un año a otro y entre cultivares.
La concentración total de fenol en los cultivares de papa probados no varió con los sistemas de cultivo en 2019, con un promedio de 1.7 mg GAE / g DW en Lehigh y 4.9 mg GAE / g DW en Purple Majesty.
Sin embargo, en 2020, las concentraciones totales de fenol fueron significativamente mayores en el cultivar Purple Majesty cultivado en el sistema orgánico que en el sistema convencional (Figura 2) y no se observaron diferencias significativas en los TP en Lehigh entre los sistemas orgánicos y convencionales.
En contraste con Brazinskiene et al. [14], quienes encontraron que el sistema de cultivo no tenía un efecto significativo sobre los ácidos fenólicos, nuestros resultados mostraron que ciertos cultivares de papa pueden ser más sensibles que otros y pueden variar en la concentración de TP con los sistemas de cultivo como en el caso de Purple Majesty.
En resumen, nuestros datos de dos años mostraron que los fenoles totales variaron en los cultivares de papa. La papa Lehigh, cultivar de pulpa de color amarillo pálido, tenía una concentración de fenol total más baja que Purple Majesty (cultivar de pulpa de color púrpura). La labranza no tuvo ningún impacto significativo en la concentración de TP de los cultivares de papa. Purple Majesty exhibió un mayor contenido de polifenoles en el sistema orgánico que en el convencional en uno de cada dos años de experimento, mientras que los TP de la papa Lehigh no se vieron afectados por el sistema de cultivo. Nuestros resultados corroboran con otros investigadores que documentaron que los cultivares de papa de pulpa púrpura tienen más polifenoles que los cultivares de pulpa blanca [9], que varían según los sistemas de cultivo [10] y el año [14].
Los productores de papa en Pensilvania y otros lugares pueden beneficiarse económicamente al invertir en el cultivo de variedades de papa de pulpa coloreada que sean ricas en polifenoles, además de las cultivadas comúnmente producidas, blancas y amarillo pálido. Del mismo modo, los consumidores pueden mejorar sus beneficios para la salud al consumir papas ricas en polifenoles, como Purple Majesty.
Referencias
1. Ezekiel, R .; Singh, N .; Sharma, S .; Kaur, A. 2013. Fitoquímicos beneficiosos en la papa: una revisión. Food Res. En t. 50: 487–496.
2. FAOSTAT, 2019. Producción mundial de papa. https://www.potatopro.com/world/potato-statistics
3. King, JC; Slavin, JL 2013. Patatas blancas, salud humana y orientación dietética. Avances en nutrición: una revista de revisión internacional. 4 (3): 393S – 401S. doi: 10.3945 / an.112.003525
4. Camire, YO; Kubow, S .; Donnelly, DJ 2009. Patatas y salud humana. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 49: 823–840.
5. Calliope, SR; Lobo, MO; Sammán, NC 2018. Biodiversidad de papas andinas: Caracterización morfológica, nutricional y funcional. Food Chem. 238: 42–50.
6. Pandey, KB; Rizvi, SI 2009. Polifenoles vegetales como antioxidantes dietéticos en la salud y la enfermedad humanas. Medicina oxidativa y longevidad celular. 2 (5): 270–278. doi: 10.4161 / oxim.2.5.9498
7. Cory, H .; Passarelli, S .; Szeto, J .; Tamez, M .; Mattei, J. 2018. El papel de los polifenoles en la salud humana y los sistemas alimentarios: una mini revisión. Fronteras en nutrición, 5:87. doi: 10.3389 / fnut.2018.00087
8. Friedman, M. 1997. Química, bioquímica y papel dietético de los polifenoles de patata. Una revisión. J. Agric. Food Chem. 45: 1523-1540
9. Lewis, CE; Walkel JRL; Lancaster, JE; Sutton, KH 1998. Determinación de antocianinas, flavonoides y ácidos fenólicos en patatas. I: Cultivares coloreados de Solanum tuberosum L. J Sci Food Agric. 77: 45–57. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0010(199805)77:1<45::AID-JSFA1>3.0.CO;2-S
10. Hajšlová, J .; Schulzová, V .; Slanina, P .; Janné, K .; Hellenäs, KE; Andersson, CH 2005. Calidad de las papas cultivadas de forma orgánica y convencional: estudio de cuatro años de micronutrientes, metales, metabolitos secundarios, pardeamiento enzimático y propiedades organolépticas. Alimentos Addit Contam. 22 (6): 514–534. PMID: 16019825
11. Brandt, K .; Mølgaard, JP 2001. Agricultura orgánica: ¿mejora o reduce el valor nutricional de los alimentos vegetales? J Sci Food Agric. 81: 924–931
12. Moschella, A .; Camin, F .; Misseli, F.; Parisi, B.; Versini, G.; Ranalli, P.; Bagnaresi, P. 2005. Marcadores de caracterización del régimen agrícola y origen geográfico de la papa. Agroindustria. 4 (3): 325–332
13. Singleton, VL; Orthofer, R .; Lamuela-Raventos, RM 1999. Análisis de fenoles totales y otros sustratos de oxidación y antioxidantes mediante reactivo de Folin-Ciocalteu. En métodos en enzimología; Lester, P., Ed .; Prensa académica: Nueva York, vol. 299, págs. 152_178
14. Brazinskiene, V .; Asakaviciute, R .; Miezeliene, A .; Alencikiene, G .; Ivanauskas, L .; Jakstas, V .; Viskelis, P .; Razukas, A. 2014. Efecto de los sistemas agrícolas sobre el rendimiento, los parámetros de calidad y las propiedades sensoriales de los tubérculos de papa (Solanum tuberosum L.) cultivados de manera convencional y orgánica. Food Chem. 2014; 145: 903–909. https://doi.org/10.1016/j. foodchem.2013.09.011