Material biológico

Se utilizaron cuatro frutas de colores distintos, fresa Festival (Fragaria × ananassa Duch) (1 kg), guayaba China (Psidium guajava L.) (1 kg), kiwi Verde Haywarth (Actinidia deliciosa) (1kg) y papaya Maradol (Carica papaya L.) (tres piezas), conocidas por ser fuente de vitamina C, que estuvieran libres de golpes o signos de descomposición, adquiridas en un supermercado de la ciudad de Zacatecas, México.

Diseño y unidad experimental

Se utilizó un diseño experimental completamente al azar de un solo factor (tipos de fruta), con cuatro niveles (cuatro especies de frutas empleadas) y tres repeticiones. La unidad experimental fue una porción de 250 g de fruta.

Parámetros fisicoquímicos

Los parámetros fisicoquímicos se determinaron exclusivamente en pulpa en el caso de papaya y kiwi, mientras que para fresa y guayaba se incluyó además la piel. A partir de 250 g de cada fruta (n = 3) se determinó el contenido de humedad por el método AOAC 934.06 ^{(AOAC, 2000)}, el pH (ph-metro Ohaus, Schwerte, Alemania), así como los grados Brix (°Bx) con un refractómetro (Atago NAR-3T, Tokio, Japón) a 20 °C. La acidez total, mediante titulación con NaOH (0.1 N), la cual se expresó en mg de ácido cítrico (ACt) 100 g^-1 de fruta fresca (Método AOAC 942.15; ^{AOAC, 2000}). El contenido de Vitamina C (mg de ácido ascórbico (AA) se determinó con el método de 2,6 diclorofenol-indofenol.

Determinación del contenido fenólico total (CFT)

Para la cuantificación de los fenoles totales y capacidad antioxidante se llevó a cabo la obtención del extracto de acuerdo con ^{Tomás-Barberán et al. (2001)}. Por separado, se homogeneizaron 20 g de cada fruta (n = 3) con 25 mL de metanol acidificado (20 mL MeOH, 5 mL HCl 6N, 2 mg NaF) con un polykron (T-25, IKA, Staufen, Alemania) durante 10 min, a temperatura ambiente. A continuación, la mezcla se centrifugó (2701 × g, 4 °C) durante 10 min. El sobrenadante (extracto metanólico) se almacenó (24 h) en viales opacos a 4 °C hasta su análisis.

Posteriormente, se empleó la prueba de Folin-Ciocalteu ^{(Li et al., 2006)} para su cuantificación. Se tomaron 250 mL del extracto previamente obtenido y se mezclaron con 15 mL de agua desionizada, enseguida se agregaron 1.25 mL de reactivo de Folin-Ciocalteu (Sigma-Aldrich, St. Louis Missouri, EUA) y se dejó reposar por 5 min, a continuación, se agregaron 3.75 mL de Na₂CO₃ (7.5 %) y se aforó a 25 mL con agua desionizada. Las muestras se incubaron durante 2 h a temperatura ambiente (~ 20 °C) en oscuridad. La absorbancia se midió a 765 nm en un espectrofotómetro UV-Vis (Thermo Scientifc 10S, Thermo Fisher Scientifc Inc, Waltham, Massachusetts, EUA). Para la cuantificación de los fenoles totales se elaboró una curva patrón de ácido gálico a diferentes concentraciones (50, 100, 200, 300 y 500 ppm) que fueron analizadas bajo el mismo procedimiento que las muestras, empleando la ecuación de la pendiente para la realización de los cálculos correspondientes. Los resultados se expresaron en mg equivalentes de ácido gálico (GAE) 100 g^-1.

Determinación de la capacidad antioxidante (CA) por el método ABTS

Para la técnica del radical ABTS^•+ [ácido 2,2,-azino-bis(3etilbenzotiazolin)-6-sulfónico], desarrollada por ^{Re et al. (1999)} se generó el reactivo ABTS^•+ 7 mM con persulfato de potasio (K₂S₂O₈) 2.45 mM. La mezcla permaneció en la oscuridad a temperatura ambiente (~ 20 °C) durante 16 h; luego, se diluyó hasta obtener una absorbancia de 0.7 ± 0.1 a 734 nm. Posteriormente, se mezclaron 100 μL de extracto de cada fruta con 900 μL de la solución diluida ABTS^•+, y después de una reacción de 2.5 min a 20 ° C, se midió la absorbancia a 734 nm en un espectrofotómetro UV-Vis (Thermo Scientifc 10S, Thermo Fisher Scientifc Inc, Waltham, Massachusetts, EUA). Los resultados se expresaron como μmol de equivalente Trolox (TEAC) 100 g^-1.

Capacidad antioxidante por el método DPPH

Se utilizó la metodología propuesta por ^{Brand-Williams et al. (1995)}; se mezclaron 100 μL de extracto obtenido previamente con 1 mL de 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH) (3 mg 100 mL^-1 en metanol) y se dejó reposar durante 2.5 min; enseguida, se midió la absorbancia a 515 nm en un espectrofotómetro UV-Vis (Thermo Scientifc 10S, Thermo Fisher Scientifc Inc, Waltham, Massachusetts, EUA). Los resultados fueron expresados en μmol equivalentes de Trolox (TEAC) 100 g^-1.

Para la cuantificación de la capacidad antioxidante se elaboró una curva patrón del antioxidante sintético Trolox a diferentes concentraciones (5, 10, 20, 30, 50 y 70 ppm), que fueron analizadas bajo el mismo procedimiento que las muestras en función del método de análisis, empleando la ecuación de la pendiente para realizar los cálculos correspondientes.

Determinación de parámetros de color (Coordenadas CIE L*a*b*)

A partir de las coordenadas CIE L*a*b* se determinó el color con un colorímetro (AMT506, SMI, México) con observador 10º e iluminante D65. Se calculó el croma (C*) y el tono (h*). Las mediciones se realizaron en la capa externa de las frutas (en la pulpa en el caso de la papaya y el kiwi, debido a que sus cáscaras son porciones no comestibles). El intervalo de valores L* (luminosidad) va de 0 (negro) a 100 (blanco), el intervalo a* es negativo para el verde y positivo para el rojo, y los valores b* son negativos para el azul y positivos para el amarillo. Se calculó el croma (C*) (Ec.1) y el matiz o ángulo de tono (H) (Ec. 2) ^{(Wrolstad et al., 2005)}.

Análisis estadístico

Con los datos obtenidos se calculó el valor medio y desviación estándar. Para determinar diferencias estadísticamente significativas entre los tratamientos, se realizó un análisis de varianza (ANOVA) de una vía, y en caso de ser significativo, se aplicó la prueba de Tukey HSD (P ≤ 0.05). Se utilizó la correlación de Pearson para establecer la relación entre el ácido ascórbico y el contenido fenólico total con la capacidad antioxidante. Para las pruebas estadísticas se utilizó el software Statgraphics^® Centurion XV (Statpoint Technologies Inc., Warrenton, Virginia, EUA).

Acidez total (ACt) y vitamina C

En relación con la acidez total (Cuadro 1) el kiwi destacó por su alto valor seguido por la guayaba, la fresa y la papaya. ^{Wang et al. (2022)} mostraron valores de 357 mg de ACt 100 g^-1 en fresa de origen chino, mientras que ^{Dias et al. (2020)} reportaron valores de 1560 mg de ACt 100 g^-1 en kiwi. Por su parte, ^{Udomkun et al. (2015)} obtuvieron valores de 100 mg de ácido cítrico 100 g^-1 de papaya tailandesa, mientras que ^{Kumari et al. (2020)} registraron un intervalo de 420 a 770 g 100 g^-1 en cuatro variedades de guayaba, siendo todas estas cifras más altas que las obtenidas en el presente estudio. La acidez de las frutas está directamente relacionada con el crecimiento y desarrollo del fruto, que tiende a alterarse durante el crecimiento y desarrollo ^{(Kumari et al., 2020)}. A partir de los datos obtenidos en °Bx y de la ACt de las muestras se calculó el índice de madurez, situando a la fresa en 36.4, la guayaba en 62.3, el kiwi en 47.7 y la papaya en 479.4, esta última mostrando una alta madurez. La relación azúcar/ácido en las frutas afecta en gran medida a sus cualidades organolépticas ^{(Liang et al., 2021)}.

Con respecto al contenido de vitamina C (Cuadro 1), se obtuvieron valores estadísticamente diferentes (Tukey, P ≤ 0.05), siendo la guayaba significativamente mayor a las demás. En papaya, se encontraron discrepancias en este contenido en relación con los resultados de ^{Almeida et al. (2011)} (8.6 mg de ácido ascórbico 100 g^-1) y ^{Andarwulan et al. (2012)} (117.15 mg de AA 100 g^-1), pero parecidos a los de ^{Septembre-Malaterre et al. (2016)} (51.5 mg de AA 100 g^-1). En kiwi se encontraron coincidencias en los resultados con ^{Liang et al. (2021)} de 47.2 a 171.6 mg de AA 100 g^-1 en 15 cultivares, y valores cercanos a los reportados por ^{Dias et al. (2020)} de 62 mg de AA 100 g^-1; no obstante, ^{Cömert et al. (2020)}, así como ^{Zhang et al. (2020)} reportaron valores superiores, de 92.7 mg de AA 100 g^-1 y un intervalo de 92.7 a 165.2 mg de AA 100 g^-1, respectivamente. En cuanto a la fresa, ^{Cömert et al. (2020)} cuantificaron cantidades similares, 58.8 mg de AA 100 g^-1 y ^{Turmanidze et al. (2017)} de 42.1 a 52.8 mg de AA 100 g^-1, mientras que ^{Lester et al. (2012)} con 114 a 182 mg de AA 100 g ^-1, ^{Fajardo-Ortíz et al. (2019)} de 124.63 a 201.61 mg de AA 100 g^-1, y ^{Olaya y Restrepo (2012)} 277 mg de GAE 100 g^-1 reportaron mayores concentraciones.

El contenido de vitamina C, además de ser un indicador del valor nutritivo es, en el caso de las frutas (sobre todo congeladas), un índice fiable para estimar el deterioro de la calidad en cualquier punto de la ruta de comercialización de un producto hasta su destino final, el consumidor ^{(Aguilar et al., 2017)}. Su destrucción puede producirse tanto por procesos térmicos o por acción de la enzima ascorbato oxidasa ^{(Turmanidze et al., 2017)}. En plantas, este contenido cambia en función de la intensidad de la luz, la hora del día, la edad, el tipo de tejido vegetal y compartimento celular ^{(Orsavová et al., 2019)}; además, otros factores se asocian con la variabilidad del contenido, como el genotipo que lo afecta en un 50 %, la zona geográfica en un 17.1 % y las diferentes condiciones de crecimiento en varios años de cosecha en un 9.3 % ^{(Vagiri et al., 2013)}.

Determinación del contenido fenólico total (CFT) y capacidad antioxidante (CA)

El Cuadro 2 muestra las concentraciones en compuestos fenólicos de las frutas. Se encontraron diferencias estadísticamente significativas, destacando la guayaba por su mayor contenido. En guayaba, ^{Olaya y Restrepo (2012)} encontraron valores superiores a los del presente trabajo, 248 a 332 mg de GAE 100 g^-1. En fresa, los datos obtenidos en el presente estudio fueron menores en comparación con los encontrados por ^{Cömert et al. (2020)} (332 en mg de GAE 100 g^-1), ^{Guevara-Terán et al. (2022)} (2.56 mg de GAE g^-1), ^{Dzhanfezova et al. (2020)} (190 hasta 540 mg de GAE 100 g^-1), ^{Cervantes et al. (2020)} (190 mg de GAE 100 g^-1), ^{Lester et al. (2012)} (200 a 580 mg de GAE 100 g^-1), así como ^{Turmanidze et al. (2017)} (150 a 160 mg de GAE 100 g^-1) en distintas variedades de fresa.

En relación con el kiwi, ^{Cömert et al. (2020)} reportaron 211 mg de GAE 100 g^-1, ^{Liang et al. (2021)} de 75.4 a 206.1 mg de GAE 100 g ^-1 en 15 cultivares, mientras que ^{Zhang et al. (2020)} de 78 a 133.9 mg de GAE 100 g^-1 en cinco cultivares de kiwi, siendo todos estos valores más altos en relación con los obtenidos en el presente estudio. Con respecto a papaya, ^{Septembre-Malaterre et al. (2016)} reportaron 33.4 y 41.13 mg de GAE 100 g^-1 en dos variedades de papaya, ^{Andarwulan et al. (2012)} obtuvieron valores de 66.75 mg de GAE 100 g^-1 en fruta fresca, mientras que ^{Almeida et al. (2011)} reportaron valores de 53 mg de GAE 100 g^-1 en papaya, todos ellos con cifras más altas en comparación con las de la presente investigación.

La concentración diferente de fenoles en las frutas puede ser debida a factores abióticos y bióticos, incluyendo las condiciones climáticas durante la temporada, la localidad, los métodos de cultivo ^{(Septembre-Malaterre et al., 2016)}, el grado de maduración, el procesamiento tecnológico, las condiciones de almacenamiento y el genotipo particular. Esta variabilidad de los datos publicados también podría ser causada por los diferentes métodos extractivos y analíticos aplicados ^{(Koraqi et al., 2023}; ^{Orsavová et al., 2019)}. El estrés también es un factor causante del aumento de las concentraciones fenólicas totales en los tejidos de las plantas ^{(Lester et al., 2012)}; no obstante, el contenido en fenoles totales en las frutas ricas naturalmente en vitamina C y azúcares (fructosa, glucosa y sacarosa), probablemente se subestime cuando se analizan mediante el método FolinCiocalteu, debido a las altas concentraciones de estos compuestos biológicos que interfieren, particularmente la vitamina C ^{(Lester et al., 2012)}. Los frutos inmaduros de bajo contenido en azúcar poseen una alta acidez, asociada con altas concentraciones de ácidos orgánicos, así como un alto contenido fenólico, mientras que los frutos semimaduros o maduros poseen un alto contenido de SST, que correlaciona con los azúcares (glucosa y fructosa), con impacto en la intensidad del color de la fruta ^{(Fawole y Opara, 2013)}.

Capacidad antioxidante (CA) por el método ABTS^•+ y DPPH

Se observaron diferencias estadísticamente significativas entre las muestras, independientemente del método de análisis (Cuadro 2). La mayor capacidad antioxidante se registró en fresa (81.9 µmol de TEAC 100g^-1) cuando se aplicó la prueba del DPPH. ^{Almeida et al. (2011)} encontraron 760 y 224 µmol de TEAC 100 g^-1 en papaya para los métodos ABTS^•+ y DPPH, respectivamente, valores mucho más altos que los encontrados en el presente estudio, mientras que ^{Cervantes et al. (2020)}, utilizando el método ABTS^•+ reportaron 1.3 µmol de TEAC 100 g^-1 en fresa. ^{Olaya y Restrepo (2012)} reportaron un intervalo de 1570 a 4857 de µmol de TEAC 100 g^-1 con el método ABTS^•+ y de 593 a 2020 µmol de TEAC 100 g^-1 con el método del DPPH en cuatro variedades de guayaba madura de origen colombiano. ^{Zhang et al. (2020)} reportaron de 411 a 788 µmol de TEAC 100 g^-1 empleando el método DPPH en cinco cultivares de kiwi. La CA de una fruta está relacionada con los efectos sinérgicos o un efecto antagónico entre sus compuestos fenólicos ^{(Rojas-Ocampo et al., 2021)}, o bien, al paso de fruto inmaduro a maduro, provocado por la disminución de los compuestos fenólicos totales a cambio de incrementar los carotenoides con altas propiedades antioxidantes ^{(Zhou et al., 2023)}. En otros estudios han considerado a la vitamina C como el principal responsable de la capacidad antioxidante en fresa ^{(Guevara-Terán et al., 2022)}. La proporción pulpa/ piel de las frutas empleadas podría influir también en los valores de capacidad antioxidante ^{(Cömert et al., 2020)}.

Correlación

Se determinó la asociación entre el contenido fenólico total, la vitamina C y la capacidad antioxidante a través de la correlación de Pearson (r). Se observó una relación fuerte entre vitamina C y fenoles totales (r = 0.9597), ambos conocidos por sus propiedades antioxidantes. Por otro lado, los valores de r mostraron una alta correlación entre la vitamina C y la capacidad antioxidante en ambos métodos, DPPH (r = 0.8748) y ABTS^•+ (r = 0.8542), mientras que entre el CFT y la capacidad antioxidante hubo una menor correlación, DPPH con r = 0.7096 y ABTS^•+ con r = 0.7653, con comportamientos distintos, una pendiente ascendente con el método DPPH y descendente con el ABTS^•+. La CA depende tanto de factores estructurales de los compuestos fenólicos (número y posición de los grupos hidroxilo o metoxilo en el anillo fenólico), del tipo de disolvente utilizado en la extracción, de factores intrínsecos (genética y madurez del fruto) o extrínsecos de las plantas (condiciones ambientales y climáticas que incluyen la exposición a diferentes niveles de radiación y viento, temperatura, disponibilidad de agua, composición del suelo y otros factores agronómicos), que finalmente influyen en la cantidad y tipo de compuesto fenólico ^{(Rojas-Ocampo et al., 2021)}. Además de los fenoles, otros compuestos como la vitamina C o los carotenoides podrían estar implicados en la capacidad antioxidante ^{(Zhou et al., 2023)}. En el presente estudio, la gran diferencia en concentración de vitamina C de la guayaba no supuso una mayor capacidad antioxidante con respecto a las otras frutas.

^{Olaya y Restrepo (2012)} observaron una alta correlación entre el contenido de fenoles y los ensayos de CA, DPPH y ABTS^•+, pero una baja correlación con el contenido de vitamina C. También se observó una baja correlación entre el contenido de vitamina C y la capacidad antioxidante de DPPH y ABTS^•+. En otras frutas, también se encontraron relaciones positivas entre el contenido fenólico total y la capacidad antioxidante, ya sea con el método DPPH (r = 0.961 y r = 0.895) (^{Fawole y Opara, 2013}, y ^{Koraqi et al., 2023}, respectivamente) o con el ABTS^•+ (r = 0.96) en ^{Rojas-Ocampo et al. (2021)} y r = 0.696 con ^{Zhou et al. (2023)}.

Propiedades de color

Se observaron diferencias significativas entre las muestras en todos los parámetros determinados (Cuadro 3). Se observó una mayor luminosidad en guayaba. En la coordenada a* (negativo para el verde y positivo para el rojo) la fresa y papaya fueron significativamente diferentes a la guayaba y kiwi, estas últimas frutas con valores más inclinados hacia la gama del verde. Con respecto a la coordenada b* (negativo para el azul y positivo para el amarillo) la guayaba mostró el valor más alto, que la ubicaría en la gama del amarillo. Con respecto al croma (intensidad del color, indica cuán puro, intenso o vivo es un color), los valores más altos se obtuvieron en guayaba, papaya y fresa, en ese orden. El ángulo de matiz o tono se deriva de las dos coordenadas, a* y b*, y se determina como arctan b*/a*, en la que 0° = rojo azulado, 90° = amarillo, 180° = verde y 270° = azul ^{(Wrolstad et al., 2005)}, representa el color de la parte comestible y descriptiva de frutas, pudiendo ser más indicativo sobre el color que solamente un atributo, como el L* ^{(Cömert et al., 2020)}. Para el caso de papaya, que mostró un alto índice de madurez bajo el cálculo de la relación °Bx/% acidez, ^{Sañudo et al. (2008)} mencionaron que un ángulo de tono de 37° indica una madurez comestible, valor cercano a lo obtenido en el presente estudio. Durante su vida, las frutas presentan cambios metabólicos que se dividen en tres etapas fisiológicas: crecimiento, maduración y senescencia ^{(García et al., 2011)}; debido a esto, los valores de las coordenadas CIE L*a*b* podrían variar dependiendo de la fruta e incluso entre variedades de éstas, ya que están expuestas tanto a diversas condiciones ambientales, formas de conservación o almacenamiento. Cualquiera de las características sensoriales puede ser un factor determinante en la compra o rechazo del consumidor; no obstante, en la mayoría de los casos, las personas establecen el primer contacto sensorial con los alimentos de forma visual, siendo la apariencia un factor importante en la selección de alimentos ^{(Ammann et al., 2020)}.

Los diferentes pigmentos presentes en las frutas generan una amplia gama de colores que están relacionados con la presencia de compuestos como los carotenoides (colores naranja y amarillo) como el caso de la papaya ^{(Zhou et al., 2023)}; las antocianinas (colores azul, rojo, blanco/ marrón/crema) en el caso de la fresa ^{(Guevara-Terán et al., 2022)}, las clorofilas (tonos verdes), entre otros. Cada color lleva pigmentos específicos con propiedades de prevención y gestión de enfermedades por su consumo regular, íntimamente relacionadas con sus propiedades antioxidantes. ^{Cömert et al. (2020)} encontraron que frutas con valores de tono entre 20 y 180°, que indican colores naranja, amarillo y verde, tienen una capacidad antioxidante menor que aquellas con valores de tonalidad superiores a 180°, que tienen una elevada capacidad antioxidante. Los colores de las frutas describen en gran medida su riqueza en uno o varios antioxidantes, en comparación con aquellas de color más apagado ^{(Sharma et al., 2021)}. Frutas ricas en antocianinas tienen mayor capacidad antioxidante que las de color amarillo o verde. Por otro lado, frutas de color naranja y amarillo, ricas en ácido ascórbico, poseen más capacidad antioxidante que las ricas en clorofila y carotenoides ^{(Cömert et al., 2020)}.