Sitio de estudio

Las variedades de macadamia evaluadas son cultivadas en una huerta comercial localizada en la zona alta de Coatepec, Veracruz, México (19° 47’ 92.56”N, 96° 98’ 99.33” O y 1530 m de altitud). Agro-ecológicamente, la región de Coatepec presenta un clima semi-cálido/húmedo, en el año 2013 la temperatura promedio mínima registrada fue de 12.3 °C y la máxima de 26.2 °C, con precipitación promedio entre 1800 mm (^{CONAGUA, 2016}).

Procedimiento

En el periodo de septiembre a noviembre de 2013, durante la cosecha, la huerta y sus plantas fueron divididas en tres secciones para propósitos de muestreo. Entonces, una muestra compuesta de nueces fue tomada de tres a 10 árboles por variedad. La huerta tiene un total de 614 árboles de nueve diferentes variedades, los cuales fueron plantados hace 10 años. ^{Robledo-Martínez & Escamilla-Prado (2004, 143)} y ^{Robledo-Martínez et al. (2004, 203)}, han documentado la descripción completa de las variedades evaluadas.

Después que los árboles fueron etiquetados por variedad, una muestra de 20 kg de nuez dehiscente fue colectada de cada una de las siguientes variedades: a) M. integrifolia (cv Ika Ika 333); b) M. tetraphylla (cv Alberca-527 (A-527) y L1); y, c) M. integrifolia x M. tetraphylla (cv Cate, Lewis, UCLA, Beaumont 695, Huatusco y Victoria).

Preparación de las muestras

Las nueces recibieron un proceso de acondicionamiento previo al análisis que consistió en retirar mecánicamente el pericarpio del fruto y las nueces o núculas fueron secadas por 24 h a 35 °C, 12 h a 45 °C y 12 h a 60 °C en un secador de aire forzado para reducir la humedad en la nuez y facilitar la eliminación de la testa o concha.

Extracción del aceite de macadamia

Para la extracción del aceite se molieron 500 g de nuez en una licuadora, y la pasta obtenida fue sometida a una fuerza de compresión de 10 toneladas durante 60 segundos por medio de una prensa hidráulica (PowerTeam, Modelo A, USA). El aceite obtenido se centrifugó a 8, 000 × g durante 20 min (Biofuge primo R, Heraeus, USA) para eliminar residuos sólidos. El sobrenadante se colocó en frascos color ámbar, se burbujeó nitrógeno gas para eliminar el aire y se almacenó a -20 °C hasta su análisis.

Caracterización física y química de la almendra

Grosor de testa y diámetro de la nuez. A 20 nueces se les retiró la testa y se midió el grosor con un vernier digital ± 0.01 mm (Mitutoyo, Modelo Absolute Digimatic, Japón) y posteriormente se midió el diámetro de la nuez.

Humedad

El porcentaje de humedad de campo se determinó de acuerdo a lo estipulado por la ^{AOAC (1999)}. Nueces recién cosechadas (sin pericarpio) se colocaron en recipientes de aluminio previamente llevados a peso constante, las muestras fueron secadas durante un periodo de 48 h a una temperatura de 100-110 ºC y se estimó el porcentaje de humedad.

Color

El color de las nueces y del aceite se evaluó mediante un espectrofotómetro de sólidos (Konica Minolta, modelo CM-2500d). Las nueces fueron trituradas hasta formar una pasta homogénea y se colocó en una placa de cristal (5 cm de diámetro, 1 cm de altura) cuidando que el recipiente estuviera completamente cubierto con la muestra. En el caso del aceite, se colocaron 25 mL en un vaso de precipitados de 50 mL y se realizó la medición. En la nuez y en el aceite se registraron los parámetros L*, a* y b*, con los cuales se calculó la cromaticidad (C^*=〖(a^(*2)+ b^(*2))〗^(1⁄2)) y ángulo de matiz (h°=〖tan〗^(-1) (b^*⁄(a^*))) (^{McGuire, 1992, 1254}). El índice de blancura (WI=100- [(100-L^*)^2+a^(*2)+b^(*2) ]^(1⁄2)) se calculó únicamente en las nueces.

Azúcares totales

La concentración de azúcares se determinó siguiendo el método de ^{Dubois et al. (1956, 350)}. Un gramo de nuez se homogenizó con 30 mL de etanol al 80% (v/v) y se almacenó bajo refrigeración por un periodo de 24 h. El extracto se filtró y centrifugó a 4000 rpm durante 20 min a 10 ºC, y se preparó una dilución 1:2. Se tomaron 100 μL del extracto y se llevó a un volumen de 1 mL con agua destilada; se adicionaron 100 μL de fenol al 80% (v/v), 5 mL de H₂SO₄ concentrado y se agitó en vórtex. La mezcla se incubó durante 20 min a 30 °C, leyendo su absorbancia a 490 nm. El contenido de azúcares se determinó con una curva de calibración usando como estándar glucosa (0.01-0.12 mg mL^-1).

Actividad antioxidante

La actividad antioxidante se determinó por el método de ^{Brand-Williams et al. (1995, 25)}. Se tomaron 3 g de nuez y se homogenizaron con 30 mL de metanol al 80 % (v/v) y posteriormente se filtró y centrifugó. Se tomaron 200 μL del extracto y se mezclaron con 2.8 mL de reactivo de DPPH (2,2-difenil-1-pricilhidrazilo) (3.9 mg 100 mL^-1 en metanol al 80 % (v/v)). La mezcla se agitó vigorosamente y se mantuvo en oscuridad durante 30 min a temperatura ambiente. Se registró la absorbancia a una longitud de onda de 517 nm. La actividad antioxidante se evaluó con una curva de calibración usando como estándar trolox (ácido 6-hidroxi-2, 5, 7, 8-tetrametilcroman-2-carboxílico) (0 a 1.0 µg Eq. trolox mL^-1).

Polifenoles totales

La cuantificación de polifenoles se realizó por el método de ^{Singleton & Rossi (1965, 144)}. Tres gramos de nuez se homogenizaron con 30 mL de metanol al 80% (v/v), posteriormente se filtró y centrifugó. Se tomaron 400 μL del extracto, se mezclaron con 1 mL de agua destilada y se hizo reaccionar con 200 μL de reactivo de Folin-Ciocalteu, dejándolo reposar durante 5-8 min en un ambiente ausente de luz. Después se añadieron 2 mL de Na₂CO₃ al 7% (p/v) y se aforó a un volumen final de 5 mL con agua destilada. Se agitó y se dejó en incubación durante 1 h en oscuridad. Se registró su absorbancia a una longitud de onda de 750 nm utilizando agua destilada como blanco. La cuantificación se realizó mediante una curva estándar de ácido gálico (0.2 a 0.12 mg mL^-1).

Caracterización física y química del aceite

Las diferentes pruebas realizadas al aceite obtenido de las diferentes variedades de las especies de M. integrifolia, M. tetraphylla e híbridos interespecíficos se llevaron a cabo de acuerdo con la ^{AOAC (2000)} y las Normas Oficiales Mexicanas vigentes.

La densidad se determinó de acuerdo con la Norma Mexicana NMX-F-075-SCFI-2006, la humedad y material volátil se evaluó con forme a lo establecido por la Norma Mexicana NMX-F-211-SCFI-2006 y el punto de fusión se determinó mediante el método del capilar cerrado descrito por la Norma Mexicana NMX-F-114-SCFI-2011.

Dentro de la caracterización del aceite se evaluó el índice de saponificación de acuerdo a los lineamientos establecidos por la Norma Mexicana NMX-F-174-SCFI-2006, índice de ácidos grasos libres conforme a la Norma Mexicana NMX-F-101-SCFI-2012, índice de peróxido de acuerdo a la ^{AOAC (2000)} y se realizaron pruebas de rancidez según lo descrito en la Norma Mexicana NMX-F-222-SCFI-1975.

Caracterización física y química de la nuez

El diámetro de las nueces fue diferente entre las nueve variedades estudiadas (P≤0.01) y se registró en un intervalo entre 15.2 y 20.2 mm; la variedad con mayor diámetro fue Ika Ika 333 de M. integrifolia. El grosor de la testa también contrastó entre las variedades (P≤0.01) y su intervalo fue de 2.55 a 3.44 mm, la variedad Ika Ika

333 también tuvo el mayor grosor de testa. El porcentaje de humedad de las nueces recién cosechadas fue heterogéneo entre las variedades (P≤0.01) y se registró en un amplio intervalo desde 22.9 hasta 40.6 % (Tabla 1).

Tabla 1 Resultados de la caracterización física de las nueces de las variedades de Macadamia integrifolia, Macadamia tetraphylla e híbridos interespecíficos (M. integrifolia y M. tetraphylla). 

Promedio (± error estándar) de cuatro repeticiones. Letras diferentes dentro de la misma columna indican diferencias significativas (P<0.05)

Los parámetros de color b* y C* no difirieron entre variedades (P>0.01 b*; P>0.01 C*). Por el contrario, los parámetros L*, hº y WI presentaron contraste (P≤0.01). El parámetro L*, el cual describe la luminosidad, mostró valores promedio entre 60.2 y 68.8, el parámetro b* se encontró en un intervalo de 16.4 a 18.8. En el caso de los parámetros C* y hº, los cuales indican la cromaticidad y el ángulo de matiz, se registraron valores de 16.4 a 18.8 y de 91.9 a 93.8, respectivamente; mientras que los valores promedio del WI estuvieron entre 56.0 y 64.6 (Tabla 1).

Las variedades de macadamia difirieron en el contenido total de azúcares (P≤0.01) y la concentración se registró en un amplio intervalo entre 27.0 y 57.5 mg de glucosa g^-1 bs. En este sentido Ika Ika 333, variedad de la especie M. Integrifolia, registró un valor de 42.1 mg glucosa g^-1 bs; mientras que las variedades de M. tetraphylla, A-527 y L1 tuvieron concentraciones promedio de 51.7 y 46.5 mg glucosa g^-1 bs, respectivamente. Las variedades Victoria y UCLA (M. integrifolia x M. tetraphylla) tuvieron la mayor concentración de azúcares con 57.5 y 56.4 mg glucosa g^-1 bs, respectivamente (Tabla 2).

La actividad antioxidante y concentración de polifenoles también difirió entre variedades (P≤0.01), el intervalo de los valores promedio de polifenoles fue de 0.73 a 1.28 mg EAG g^-1 bs, mientras que la actividad antioxidante varió de 4.55 a 7.79 µmol Eq. Trolox g^-1. Además, las variedades de macadamia con el mayor contenido de polifenoles y actividad antioxidante fueron Victoria y UCLA (Tabla 2).

Caracterización física y química del aceite

El porcentaje de humedad en el aceite difirió entre las variedades (P≤0.01) y el intervalo de humedad promedio varió entre 0.07%-0.22%. Además, la densidad relativa del aceite también contrastó entre las variedades (P≤0.01) y los valores promedio estuvieron entre 0.910 a 0.919 g mL-1. Los valores de punto de fusión fueron heterogéneos en un intervalo de 6 hasta 10 ºC, pero fueron constantes para cada variedad. Los parámetros de color en el aceite también fueron diferentes entre variedades (P≤0.01), ya que los valores promedio de L* se encontraron en un intervalo de 36.8 a 41.4, el parámetro b* de 7.1 a 11.7; C* y hº registraron valores de 7.1 a 11.7 y 90.1 a 91.1, respectivamente (Tabla 3).

Las nueve variedades de macadamia difirieron en el índice promedio de saponificación (P≤0.01), puesto que los valores variaron desde 174.8 hasta 315.7 mg KOH g-1, además la variedad Ika Ika 333 presentó el mayor valor promedio. En el caso de los parámetros de calidad, índice de acidez y de peróxido, también hubo diferencias (P≤0.01). Para la acidez los valores promedio fueron entre 0.154 0.297% y en el caso del índice de peróxidos se encontró en un amplio intervalo de valores promedio 0.25 a 0.85 mEq.O2 kg-1 (Tabla 3).

Caracterización física y química de la nuez

El diámetro de las nueces que se analizaron está en el intervalo reportado por ^{Nagao et al. (2003, 77)} , para M. integrifolia y M. tetraphylla y el grosor de la testa fue cercano al promedio reportado por ^{Quintas (2011)} . Este último autor observó que en variedades de M. integrifolia, el grosor de la testa de la nuez tiende a ser mayor conforme aumenta la altitud de la plantación, lo cual explicaría el mayor grosor de testa registrado en la variedad Ika Ika 333 correspondiente a esta misma especie.

Por otro lado, el porcentaje de humedad de las nueces recién cosechadas en este estudio fue superior al intervalo reportado por ^{Wall & Gentry (2007, 587)} de 16% a 24%, este valor puede variar en función de las condiciones climatológicas durante la cosecha. Este parámetro es importante para el manejo de las semillas, puesto que durante el procesamiento de la nuez el rendimiento y las condiciones de secado dependen del contenido de inicial de humedad. Los valores de los parámetros de color registrados en las nueces en todas las variedades evaluadas corresponden a un color blanco-crema (ligeramente amarillo), que cumple con los requerimientos de calidad establecidos por ^{Quintas (2011)} . Además, el mismo autor indicó que las nueces deben presentar un color blanco-cremoso homogéneo y libre de daño mecánico o por insectos.

La concentración de azúcares para las nueces de M. integrifolia en este estudio fue mayor al intervalo reportado por ^{Wall y Gentry (2007, 587)}, ya que reportaron valores entre 29.9 y 38.5 mg g^-1 bs. Al respecto ^{Hamilton & Ito (1974, 14)}, indicaron que M. tetraphylla presenta mayor contenido de azúcares en comparación con M. Integrifolia. Sin embargo, en este estudio se observó que los híbridos Victoria y UCLA (M. integrifolia x M. tetraphylla), tienen la mayor concentración de azúcares, característica importante ya que los consumidores prefieren las nueces más dulces por lo que estas variedades podría dirigirse para el consumo en fresco o como botana. Mientras que las variedades Ika Ika 333 (M. integrifolia) y Cate (M. integrifolia x M. tetraphylla) por tener el menor contenido de azúcares podrían destinarse a la industria alimentaria en la que se utiliza como ingrediente para helados, confitería, galletas, pasteles y chocolates (^{Sáez et al. 2014, 34}; ^{Navarro y Rodrigues, 2016, 156}).

La mayor concentración de polifenoles registrada en las variedades de macadamia analizadas en este estudio fue menor a lo reportado por ^{Kornsteiner et al. (2006, 381)}, de 4.68 mg EAG g^-1 bs, pero cercano a 1.56 mg EAG g^-1 bs que reportó ^{Wu et al. (2004, 4026)}. En cuanto a la actividad antioxidante de M. integrifolia, esta fue inferior a lo reportado por ^{Wu et al. (2004, 4026)} de 16.95 µmol Eq. Trolox g^-1 . La baja actividad antioxidante pudiera atribuirse a que los compuestos que le confieren la actividad antioxidante son afectados durante la cosecha, poscosecha y la variedad. Las variedades Victoria y UCLA (M. integrifolia x M. tetraphylla) pudieran destinarse para el consumo en fresco con potencial beneficio a la salud por tener el mayor contenido de polifenoles y actividad antioxidante.

Aunque no hay una dosis establecida sobre el consumo de la nuez de macadamia, algunos autores reportaron que la ingesta de 40 a 90 g/día disminuye el estres oxidativo, trombosis e inflamación celular (^{Saéz et al. 2014, 34)}; otros autores reportan que el consumo de 42.5 g/día de nuez reduce el riesgo cardiovascular (^{Griel et al. 2008}, 760). Adicionalmente, ^{Gobbo et al. (2015,1354)} observó que la ingesta > 60 g/día de nuez reduce los niveles sanguíneos de colesterol total, LDL-colesterol y triglicéridos.

Caracterización física y química del aceite

Las características físicas y químicas de un aceite dependen de factores como la semilla de la que proviene, el grado de insaturación, la longitud y las formas isoméricas de los ácidos grasos, la estructura molecular de los triglicéridos y el método de extracción (^{Rodríguez-Millan et al. 2011, 58}). En este sentido ^{Lawson (1999)} indicó que el alto contenido de humedad favorece la incidencia de reacciones de hidrólisis, lo que provoca el deterioro del aceite a través de la generación de AGL. En este estudio el porcentaje de humedad registrado en el aceite de las diferentes variedades de macadamia fue bajo, por lo que podría esperarse una alta estabilidad a la oxidación. Los valores de humedad están dentro del intervalo de 0.05 a 0.30% reportado por ^{Lawson (1999)} para aceites vegetales.

La densidad relativa en las variedades de M. integrifolia, M. tetraphylla y sus híbridos, tienen valores promedio similares a lo reportado por ^{Moodley et al. (2007, 585)} y por ^{Rodríguez-Millán et al. (2011, 58)}. Estos autores reportaron densidades para aceite de M. integrifolia de 0.9152 y 0.9116 para M. Tetraphylla. Además, los registros coinciden con el intervalo descrito por ^{Lawson (1999)} para aceites vegetales (0.910-0.920). El punto de fusión del aceite en la variedad Huatusco fue el más bajo (6.0 ºC) y en general, todas las variedades presentaron menor punto de fusión que el reportado por ^{Rodríguez-Millán et al. (2011, 58)} y sólo el aceite de M. integrifolia tuvo un valor más alto (9 ºC). Esto es de sustancial relevancia ya que el punto de fusión de un aceite es la temperatura a la cual todos sus componentes individuales se han fundido completamente y depende de factores como la longitud de las cadenas de los ácidos grasos, la posición de éstos en la molécula de glicerol y la proporción ácidos grasos saturados/ácidos grasos insaturados (AGS/AGI) (^{Lawson 1999}).

En este estudio la variedad Ika Ika 333 presentó el más alto índice de saponificación, por lo tanto, el aceite de esta variedad podría utilizarse ampliamente en industria cosmética. Diversos autores han señalado el uso de aceite de macadamia en productos específicos como jabón para el cabello, crema para la piel, lápiz labial y maquillaje (^{Blin y Guillard, 2010}; ^{Navarro y Rodrigues, 2016, 156}; ^{Rodríguez-Millán et al. 2011,58}; ^{Sáez et al. 2014, 34}). Además, los valores promedio de índice de saponificación que se registraron en este estudio fueron superiores a lo reportado por ^{Moodley et al. (2007, 585}), con valor de 193.7 mg KOH g^-1 y ^{Rodríguez-Millán et al. (2011, 58)}, de 233.65 mg KOH g^-1.

El índice de acidez se relaciona con el contenido de ácidos grasos libres en un aceite, entre menor cantidad de ácidos grasos libres contenga un aceite, mejor será su calidad (^{Ibeto et al. 2012, 1}). Todas las variedades de macadamia tienen índices de acidez bajos y menores de 0.82% reportado por ^{Rodríguez-Millán et al. (2011, 58)}, lo que indica que son aceites de alta calidad.

El índice de peróxido de la variedad de M. integrifolia fue superior comparado con las otras variedades de macadamia y respecto a lo reportado por ^{Maguire et al. (2004, 171)}. Aunque para el aceite de las variedades de M. tetraphylla, A-527 y L1, presentaron un valor inferior a lo registrado por ^{Kaijser et al. (2000, 67)}. Además, el aceite de las variedades de los híbridos interespecíficos (M. integrifolia y M. tetraphylla) mostraron valores inferiores a lo reportaron ^{Maguire et al. (2004, 171)} y ^{Kaijser et al. (2000, 67)}. Es importante indicar que el bajo índice de peróxidos muestra que en el momento del análisis no habían ocurrido reacciones de oxidación (^{Jiménez et al. 2001, 89)}, lo cual se confirmó con la prueba de rancidez, cuyo resultado fue negativo en todas las variedades. En general en las nueve variedades estudiadas, el índice de peróxido estuvo muy por debajo del límite establecido de por el ^{Codex Alimentarius (1989)} para aceites vírgenes el cual es de 15 mEq.O₂ kg^-1.

El color del aceite de las nueve variedades de macadamia fue amarillo claro brillante, por lo que se espera una amplia aceptación por parte de los consumidores, que por lo general, prefieren los aceites de color claro y traslucido.