Gladis Zinati, Ph.D.1, * e Lavanya Reddivari, Ph.D. 2
1Direttore del Vegetable Systems Trial, Rodale Institute, 611 Siegfriedale Road, Kutztown, Pennsylvania 19530;
2Professore assistente, Scienze alimentari, Purdue University, 745 Agriculture Mall Dr., West Lafayette, IN 47907;
*Autore corrispondente, e-mail: Gladis.Zinati@RodaleInstitute.org
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La patata è la quarta coltura più importante che contribuisce alla sicurezza alimentare mondiale, dopo grano, mais e riso [1]. Secondo FAOSTAT 2019, 388 milioni di tonnellate di patate sono state prodotte in tutto il mondo su 19 milioni di ettari di terreno [2]. Negli Stati Uniti la patata viene coltivata su circa 1 milione di acri con un valore di 4.6 miliardi di dollari. In Pennsylvania (PA), le patate vengono prodotte su oltre 5,300 acri, con un valore di mercato annuale di 18 milioni di dollari.
La patata è un'importante fonte di minerali come potassio, fosforo e magnesio [3] oltre a carboidrati, proteine e vitamine B, C ed E [4,5]. Le patate contengono diverse sostanze fitochimiche come polifenoli, flavonoidi, poliammine e carotenoidi, che hanno dimostrato di avere benefici per la salute umana.
I polifenoli, composti organici presenti in natura che si trovano in gran parte in frutta, verdura, cereali e bevande [6], sono diventati un campo di interesse emergente per nutrizionisti e consumatori negli ultimi decenni. Sono un ampio gruppo di sostanze fitochimiche, note per le loro proprietà antiossidanti, antinfiammatorie e antimicrobiche. La ricerca ha dimostrato che il consumo regolare di alimenti ricchi di polifenoli riduce il rischio di malattie croniche come malattie cardiache, alcuni tipi di cancro, diabete di tipo 2 e malattie neurodegenerative [7].
Sebbene le cultivar di patate a polpa bianca e giallo pallido come Lehigh siano popolari, le cultivar più colorate come le patate a polpa viola e rossa stanno diventando popolari tra i consumatori.
La biosintesi e l'accumulo di composti fenolici nelle patate e in altri tessuti vegetali si verificano naturalmente per proteggere le piante da lividi meccanici e lesioni da parte dei predatori [8] e possono variare a seconda delle cultivar [9], delle condizioni di crescita e dell'apporto di nutrienti [10]. Ad esempio. una minore disponibilità di azoto per la pianta di patate può comportare un aumento del contenuto di composti fenolici, migliorando la resistenza della pianta a parassiti e malattie [11]. Moschella et al. [12] hanno suggerito che il maggiore accumulo di composti fenolici nelle piante coltivate biologicamente potrebbe essere dovuto a una "pressione patogena" più forte.
Le proprietà salutistiche delle patate stimolano la ricerca di cultivar di patate e strategie di coltivazione che possano aumentare il contenuto di composti fenolici.
In questo articolo, riportiamo i polifenoli totali (TP) nelle cultivar di patate Lehigh e Purple Majesty coltivate nel Vegetable Systems Trial (VST) a Rodale Institute, PA, con sistemi di coltivazione biologici (ORG) e convenzionali (CNV) con due pratiche di gestione nel 2019 e nel 2020. La cultivar di patate Lehigh ha un colore della buccia marrone chiaro e un colore della polpa da pallido a giallo, mentre la cultivar di patate Purple Majesty ha buccia e polpa viola. Le pratiche di gestione includevano a) l'aratura a scalpello denominata lavorazione ridotta (RT) e b) l'aratura a versoio ricoperta di pacciame di plastica nera denominata lavorazione intensiva (BP).
Al momento della raccolta, le cultivar di patate sono state campionate da ciascun trattamento e valutate per la resa e la qualità dei nutrienti. Campioni di patate liofilizzate macinate sono stati valutati per la TP presso il Dr. Reddivari's Lab, Purdue University. La concentrazione totale di polifenoli è stata determinata utilizzando il metodo colorimetrico Folin-Ciocalteu modificato [13]. I fenoli totali sono stati valutati in tutti i tuberi ed espressi come mg di acido gallico equivalenti/g di peso secco (mg GAE/g di DW).
I nostri risultati hanno mostrato che i TP non sono cambiati con le pratiche di gestione (BP o RT) con una media di 3.2 mg GAE/g DW nel 2019 e 2.4 mg GAE/g DW nel 2020. Tuttavia, le cultivar di patate differivano nella concentrazione di TP (Figura 1). Le concentrazioni totali di fenoli erano da 2 a 3 volte maggiori in Purple Majesty rispetto a Lehigh rispettivamente nel 2020 e nel 2019. Questi risultati confermano Lewis et al [9] che hanno documentato che i composti fenolici possono essere da 3 a 4 volte maggiori nelle cultivar di patate a polpa viola o rossa rispetto alle cultivar a polpa bianca.
Inoltre, variazioni di anno in anno nei TP sono state osservate solo in Purple Majesty, con una media di 2.5 mg GAE/g nel 2020 e 3.2 mg GAE/g nel 2019. I nostri risultati concordano anche con i risultati di Brazinskiene et al. [14] che hanno dimostrato che i composti fenolici nei tuberi di patata variano significativamente di anno in anno e tra le cultivar.
La concentrazione totale di fenoli nelle cultivar di patate testate non è variata con i sistemi di coltivazione nel 2019, con una media di 1.7 mg GAE/g DW a Lehigh e 4.9 mg GAE/g DW a Purple Majesty.
Tuttavia, nel 2020, le concentrazioni totali di fenoli erano significativamente maggiori nella cultivar Purple Majesty coltivata nel sistema biologico rispetto al sistema convenzionale (Figura 2) e non è stata osservata alcuna differenza significativa nei TP in Lehigh tra i sistemi biologici e convenzionali.
In contrasto con Brazinskiene et al. [14], che hanno scoperto che il sistema di allevamento non ha avuto effetti significativi sugli acidi fenolici, i nostri risultati hanno mostrato che alcune cultivar di patate possono essere più sensibili di altre e possono variare nella concentrazione di TP con i sistemi di coltivazione come nel caso di Purple Majesty.
In sintesi, i nostri dati di due anni hanno mostrato che i fenoli totali variavano nelle cultivar di patate. La patata Lehigh, cultivar a polpa giallo pallido, aveva una concentrazione di fenoli totali inferiore rispetto a Purple Majesty (cultivar a polpa di colore viola). La lavorazione del terreno non ha avuto alcun impatto significativo sulla concentrazione di TP delle cultivar di patate. Purple Majesty ha mostrato un maggiore contenuto di polifenoli nel sistema organico rispetto a quello convenzionale in uno su due anni di esperimento, mentre i TP della patata di Lehigh non sono stati influenzati dal sistema di coltivazione. I nostri risultati confermano con altri ricercatori che hanno documentato che le cultivar di patate a polpa viola hanno maggiori polifenoli rispetto alle cultivar a polpa bianca [9], che variano in base ai sistemi di allevamento [10] e all'anno [14].
I coltivatori di patate in Pennsylvania e in altre località possono trarre vantaggio economico investendo nella coltivazione di cultivar di patate a polpa colorata che sono ricche di polifenoli, oltre a quelle comunemente prodotte, cultivar bianche e giallo pallido. Allo stesso modo, i consumatori possono migliorare i loro benefici per la salute consumando patate ricche di polifenoli, come Purple Majesty.
Riferimenti
1. Ezechiele, R.; Singh, N.; Sharma, S.; Kaur, A. 2013. Sostanze fitochimiche benefiche nella patata: una revisione. Ris. Alimentare Int. 50: 487-496.
2. FAOSTAT, 2019. Produzione mondiale di patate. https://www.potatopro.com/world/potato-statistics
3. Re, JC; Slavin, JL 2013. Patate bianche, salute umana e guida dietetica. Progressi nella nutrizione: un giornale di revisione internazionale. 4(3): 393S–401S. doi:10.3945/an.112.003525
4. Camire, ME; Kubow, S.; Donnelly, DJ 2009. Patate e salute umana. Crit. Rev. Food Sci. nutr. 49: 823-840.
5. Calliope, RS; Lobo, MO; Sammán, NC 2018. Biodiversità delle patate andine: caratterizzazione morfologica, nutrizionale e funzionale. chimica alimentare. 238: 42-50.
6. Pandey, KB; Rizvi, SI 2009. Polifenoli vegetali come antiossidanti alimentari nella salute e nelle malattie umane. Medicina ossidativa e longevità cellulare. 2(5): 270–278. doi:10.4161/oxim.2.5.9498
7. Cory, H.; Passarelli, S.; Szeto, J.; Tamez, M.; Mattei, J. 2018. Il ruolo dei polifenoli nella salute umana e nei sistemi alimentari: una mini-recensione. Frontiere nella nutrizione, 5:87. doi:10.3389/fnut.2018.00087
8. Friedman, M. 1997. Chimica, biochimica e ruolo dietetico dei polifenoli della patata. Una recensione. J. Agric. chimica alimentare. 45: 1523-1540
9. Lewis, CE; Walkel JRL; Lancaster, JE; Sutton, KH 1998. Determinazione di antociani, flavonoidi e acidi fenolici nelle patate. I: cultivar colorate di 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.; Schulzova, V.; Slanina, P.; Janné, K.; Hellenäs, KE; Andersson, CH 2005. Qualità delle patate coltivate in modo biologico e convenzionale: studio quadriennale su micronutrienti, metalli, metaboliti secondari, imbrunimento enzimatico e proprietà organolettiche. Contaminazione dell'additivo alimentare. 22(6): 514-534. PMID:16019825
11. Brandt, K.; Mølgaard, JP 2001. Agricoltura biologica: aumenta o riduce il valore nutritivo degli alimenti vegetali? J Sci Agroalimentare. 81: 924–931
12. Moschella, A.; Camino, F.; Misseli, F. ; Parisi, B. ; Verini, G. ; Ranalli, P. ; Bagnaresi, P. 2005. Marcatori di caratterizzazione del regime agrario e della provenienza geografica della patata. Agroindustria. 4(3): 325-332
13. Singleton, VL; Ortofer, R.; Lamuela-Raventos, RM 1999. Analisi dei fenoli totali e di altri substrati di ossidazione e antiossidanti mediante il reattivo di Folin-Ciocalteu. In Metodi in Enzimologia; Lester, P., Ed.; Stampa accademica: New York, vol. 299, pp 152_178
14. Brazinskiene, V.; Asakaviciute, R.; Miezliene, A.; Alencikiene, G.; Ivanauskas, L.; Jakstas, V.; Viskelis, P.; Razukas, A. 2014. Effetto dei sistemi di allevamento sulla resa, i parametri di qualità e le proprietà sensoriali dei tuberi di patata coltivata in modo convenzionale e biologico (Solanum tuberosum L.). chimica alimentare. 2014; 145: 903-909. https://doi.org/10.1016/j. foodchem.2013.09.011