Estabilidad de carotenoides en pimiento (Capsicum annuum L.) frente a la fotooxidación

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1 Estabilidad de carotenoides en pimiento (Capsicum annuum L.) frente a la fotooxidación A. Rodríguez-Burruezo y F. Nuez. Instituto de Conservación y Mejora de la Agrodiversidad Valenciana (COMAV), Universidad Politécnica de Valencia, Camino de Vera 14, 46022, Valencia, España. Palabras clave: pimentón, pigmentos, mejora, poder colorante, degradación. Resumen El elevado contenido en carotenoides que presentan los frutos del género Capsicum los ha convertido en colorantes alimentarios universales, fundamentalmente en forma de pimentón y oleorresinas. Uno de los criterios de mejora más empleados para este uso es la búsqueda de un color rojo lo más intenso posible en estos derivados. Sin embargo, otro aspecto fundamental reside en la estabilidad de estos extractos durante la conservación, pues con el tiempo el color tiende a degradarse y el producto pierde calidad visual, siendo la luz uno de los factores más agresivos (Nuez et al., 2003). En este trabajo se presenta un estudio comparativo sobre el contenido en carotenoides y su degradación entre dos entradas pertenecientes a los tipos varietales Bola (D.O. Pimentón de Murcia) y Cornicabra (Valencia, Banco de Germoplasma del COMAV). Para ello, se indujo una fotooxidación continua de pimentones obtenidos de ambos cultivares y se procedió a estimar semanalmente el contenido en carotenoides totales amarillos (Ca), rojos (Cr) y totales (Ct), y, paralelamente, registrar las lecturas del color (espacio CIELab) de los pimentones mediante un colorímetro laser. En los dos cultivares se produjo una degradación progresiva de Ca, Cr y Ct por efecto de la luz, apreciándose las pérdidas más bruscas en la primera semana. La molienda del cv. Bola se mostró mucho más estable que la de Cornicabra, hasta el punto de que al final del experimento (3 semanas) los niveles de Ct disminuyeron un 30% en el primero, mientras que en el segundo las pérdidas superaron el 75%. Las coordenadas CIELab mostraron una pauta inicial similar a los carotenoides, pues los cambios más bruscos se produjeron en los 7 primeros días, particularmente la coordenada L (luminosidad). Más allá de este periodo, las lecturas de L, a* y b* mostraron ligeras variaciones pero siempre menores que las de la primera semana, por lo que es complicado establecer una regla general entre las pérdidas de carotenoides y las lecturas del colorímetro. Dentro del periodo de 7 días, la coordenada L fue la más relacionada con la degradación de carotenoides, mientras que b* mostró las correlaciones más altas para todo el periodo. INTRODUCCIÓN Los carotenoides son unos pigmentos terpenoides responsables de la diversidad cromática que se puede encontrar en pimientos, chiles y ajíes (Capsicum spp.). Muchos estudios atribuyen a estos compuestos diversas propiedades beneficiosas para la salud como, entre otras, actividad antioxidante, antitumoral o provitamínica A (Matsufuji et al., 1998; Wall et al., 2001; Rodríguez-Burruezo y Nuez, 2006). En muchos cultivares, el contenido en estos pigmentos puede ser tan alto que sus frutos se utilizan exclusivamente para elaborar colorantes alimentarios en forma de pimentones y oleorresinas. Aunque se 1126

2 han descrito más de 30 carotenoides distintos en frutos del género Capsicum, a nivel cuantitativo sólo unos pocos representan más del 90% del contenido total en carotenoides. En este sentido, capsantina y capsorubina son los más abundantes entre los de tipo rojo, mientras que β-caroteno, β-criptoxantina y zeaxantina destacan habitualmente entre los de tipo amarillo/naranja (Hornero-Méndez y Mínguez-Mosquera, 2001). En la industria de los colorantes derivados del pimiento (C. annuum L.) es muy importante que el producto presente un color rojo intenso, lo que implica contenidos en capsantina y capsorrubina lo más altos posible (Rodríguez-Burruezo y Nuez, 2006). Otro aspecto fundamental es la estabilidad de estos extractos de carotenoides durante la conservación, pues con el tiempo los carotenoides tienden a degradarse y, en consecuencia, el producto pierde calidad visual (menor intensidad y brillo). En este sentido, uno de los factores más agresivos es la luz. Esto es debido a que, en la naturaleza, los carotenoides son receptores de luz y protegen a los tejidos vegetales de los procesos fotooxidativos. Por ello, los mejoradores no sólo deben dirigir su esfuerzo a desarrollar variedades con un contenido en carotenoides lo más alto posible, sino también es fundamental que estas variedades ofrezcan extractos lo más estables posible frente a la degradación. En este experimento hemos simulado el proceso de degradación fotooxidativa para estudiar: i) si existen diferencias entre cultivares para este proceso, ii) de qué forma la fotooxidación afecta a los distintos tipos de carotenoides y iii) evaluar si la degradación de carotenoides se puede relacionar con el de la degradación visual del producto con algún tipo de medida objetiva. MATERIAL Y MÉTODOS Para este experimento se han empleado frutos procedentes de los dos tipos varietales más comunes en la obtención de pimentón en España: i) Bola (cedido por la D.O. Pimentón de Murcia) y ii) Cornicabra (procedente del Banco de Germoplasma del COMAV) (Nuez et al., 1998). Los frutos procedían de plantas cultivadas en 2008 en una parcela al aire libre en ciclo de primavera-verano y distribuidas aleatoriamente. Cada muestra se preparó con frutos procedentes de dos plantas distintas, en total se prepararon 6 muestras por cultivar. Para preparar las muestras, los frutos se cosecharon por separado en estado de plena madurez en agosto, se eliminaron los pedúnculos y las semillas y se desecaron en una estufa a 65ºC durante 36 h. Posteriormente, las muestras se pulverizaron en un molinillo eléctrico y se distribuyeron uniformemente 5 gramos de cada muestra en placas Petri en capas de 5 mm de espesor. Las muestras fueron sometidas al proceso de fotooxidación mediante exposición a la luz natural (duración lumínica aproximada 14 h/día). Los efectos de la degradación lumínica de estas muestras de pimentón fueron evaluados a los 0, 7, 14 y 21 días. Para ello, se estimaron mediante el método espectrofotométrico de Hornero-Méndez y Mínguez-Mosquera (2001) el contenido total de los principales carotenoides rojos (Cr = capsantina + capsorrubina), amarillo/naranja (Ca = β-caroteno + β-criptoxantina + zeaxantina) y totales (Ct = Cr + Ca) del pimiento. Adicionalmente, para evaluar la degradación a nivel visual de las muestras, se registraron lecturas de las coordenadas L*, a* y b* del sistema CIELab mediante un colorímetro láser (Minolta CR-300) sobre la superficie de las muestras antes de los correspondientes análisis. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Como se puede observar en la Figura 1, el pimentón del cv. Cornicabra mostró un contenido en carotenoides más alto que el cv. Bola antes del proceso fotooxidativo (Ct = 4496 frente a 3583 µg g -1 peso seco). Estas diferencias se debieron principalmente a Ca, 1127

3 pues, por lo que respecta a Cr, ambos cultivares mostraron niveles similares y fueron los mayoritarios, suponiendo el 60-70% de Ct (Figura 1). En los extractos de ambos cultivares, la exposición a la luz causó una disminución significativa en los niveles de Cr, Ca y Ct. Como era de esperar, a mayor periodo de exposición, menores eran los valores de estos tres parámetros. No hemos observado que el ritmo de degradación sea distinto entre tipos de carotenoides (siempre comparándolos dentro de cultivar). Sin embargo, si se encontraron diferencias entre cultivares (Figura 1). En este sentido, las muestras del cv. Cornicabra, a pesar de ser las más ricas en carotenos al inicio, presentaron las pérdidas más bruscas, tanto en valores absolutos como relativos, mientras que los extractos del cv. Bola se mostraron más estables. Así, al cabo de 7 días de exposición lumínica, los valores de Cr, Ca y Ct se habían reducido, respecto a las estimas iniciales, un 30% en el cv. Cornicabra y sólo un 6-15% en Bola. A los 14 días estas pérdidas fueron > 60% en cv. Cornicabra y < 30% en el cv. Bola. Al cabo de tres semanas, las pérdidas acumuladas de Cr, Ca y Ct alcanzaron el 75% en Cornicabra (reduciendo los niveles de carotenoides a la cuarta parte de los originales), mientras que en el cv. Bola fueron de 30-40% (Figura 1). Estos resultados ponen de manifiesto que además de existir diversidad genética para los niveles de carotenoides en C. annuum, también existe para su estabilidad frente a la degradación fotooxidativa. En consecuencia, los tipos más estables podrían utilizarse para mejorar aquellos que, como el cv. Cornicabra son ricos en carotenoides pero presentan una degradación más rápida. Con respecto a la evolución del color, se observó que las coordenadas CIELab mostraron pautas similares en los dos cvs. estudiados, especialmente L y a* (Figura 2). Así, la luminosidad experimentó una disminución brusca en la primera semana, para iniciar, posteriormente, un ligero incremento, mientras que la coordenada a* mostró un incremento muy pronunciado en la primera semana y, posteriormente, se estabilizó. En el caso de la coordenada b*, el patrón fue ligeramente diferente entre cultivares, con un incremento brusco en el cv. Cornicabra y una ligera disminución en el cv. Bola hasta igualarse en la primera semana y a partir de ese punto aumentar ligeramente (Figura 2). En cualquier caso, los cambios más pronunciados de las lecturas de L, a* y b* se registraron al cabo de la primera semana (Figura 2), por lo que a priori no parece fácil establecer la relación que pueda existir entre el contenido en carotenoides y las lecturas del colorímetro más allá de ese periodo. De hecho, las correlaciones estimadas fueron bajas-moderadas, con la única excepción de la coordenada b* con Ct y Ca (Tabla 1). Dentro del periodo de 7 días, la coordenada L (luminosidad) fue la más relacionada con la degradación de carotenoides, pues las mayores variaciones correspondieron a ésta, pasando de niveles > 80 en las muestras originales a < 20 (Figura 1). Aunque los valores de a* y b*, se incrementaron con la degradación de las muestras, su magnitud fue menor que la de L. Agradecimientos Los autores agradecen el apoyo de Enrique Criado durante el análisis de carotenoides y del Consejo Regulador de la D.O. Pimentón de Murcia por las semillas del cv. Bola amparado bajo esta D.O. Este experimento ha sido financiado por el proyecto precompetitivo de la Generalitat Valenciana GVPRE/2008/

4 Referencias Hornero-Méndez, D. y Mínguez-Mosquera, M.I Rapid spectrophotometric determination of red and yellow isochromic fractions in paprika and red pepper oleoresins. J. Agric. Food Chem. 49: Matsufuji, H., Nakamura, H., Chino, M. y Takeda, M Antioxidant activity of capsanthin and the fatty acid esters in paprika (Capsicum annuum). J. Agric. Food Chem. 46: Nuez, F., Díez, M.J., Ruiz, J.J., Fernández de Cordova, P., Costa, J., Catalá, M.S., González, J.A. y Rodríguez, A Catálogo de semillas de Pimiento. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación, Madrid. Nuez, F., Gil, R. y Costa, J El cultivo de pimientos, chiles y ajíes. Mundiprensa, Madrid. Rodríguez-Burruezo, A. y Nuez, F Mejora de la calidad en el pimiento. Pp: En: Llacer, G.; Díez, M.J.; Carrillo, J.M.; Badenes, M.L. (eds.). Mejora genética de la calidad de plantas. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia, Valencia. Wall, M.M., Wadell, C.A. y Bosland, P.W Variation in β-carotene and total carotenoid content in fruits of Capsicum. HortScience 36: Tabla 1. Correlaciones entre estimas de carotenoides y coordenadas CIELab. L a* b* Ct 0.45 ns ns * Ca 0.51 ns ns * Cr 0.39 ns ns ns Ns y * indican no significativa y significativa para P <

5 Carotenoides (µg g -1 DW) Días Figura 1. Evolución temporal del contenido en carotenoides totales (Ct, rombo), amarillos (Ca, círculo) y rojos (Cr, triángulo) en los extractos de los cv. Bola (línea contínua) y Cornicabra (línea discontínua) sometidos a fotoxidación Día Días Día Figura 2. Evolución temporal de las coordenadas CIELab L (izda.), a (centro) y b (dcha.) estimadas sobre los extractos de los cv. Bola (línea contínua) y Cornicabra (línea discontínua) sometidos a fotoxidación. 1130