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ANTECEDENTES BIBLIOGRÁFICOS
Importancia de los Antioxidantes
Los antioxidantes son sustancias que cuando están presentes
en los alimentos o en el cuerpo a concentraciones bajas
comparadas con las de un sustrato oxidable, retardan o previenen la
oxidación de dicho sustrato. Los antioxidantes han sido uti l izados
para prevenir el deterioro de la calidad de los productos y mantener
su valor nutrimental. También son de importancia en la salud ya que
ayudan al cuerpo a protegerse contra el daño causado por las
especies de oxígeno reactivo y las enfermedades degenerativas.
Son conocidos por actuar a diferentes niveles en la secuencia
oxidativa de las moléculas l ipídicas. Pueden disminuir la
concentración de oxígeno (interceptando al oxígeno singulete),
previniendo la reacción de iniciación por un radical hidroxilo;
secuestrar metales; y degradar los productos de oxidación primarios
a compuestos estables.
El grado de oxidación depende de la estructura química de los
ácidos grasos involucrados y otros factores que favorecen a la
reacción de oxidación (Shahidi, 1997).
Reacción de Auto-oxidación
La producción en exceso de especies de radicales de oxígeno,
particularmente radicales hidroxilo, pueden afectar a las membranas
de las células l ipídicas para producir peróxidos y especies de
oxígeno reactivo, las cuales están relacionadas a una variedad de
enfermedades (Maniak y Targonski 1996). 4
La autooxidación, es la reacción directa del oxígeno molecular
con compuestos orgánicos bajo determinadas condiciones. En el
mecanismo de oxidación de los lípidos se pueden diferenciar tres
etapas:
Iniciación. El oxígeno existe en dos estados, el estado más
estable es el tr iplete (3O2), el cual t iene dos electrones sin aparear
con el mismo sentido de espín; y el oxígeno singulete (1O2), que es
un estado excitado y más reactivo, con los electrones sin aparear
con sentidos opuestos de espín.
Las moléculas de oxígeno en estado singulete oxidan
directamente al grupo –CH del ácido graso insaturado (RH) a la vez
que desplazan el doble enlace y forman un radical alquilo (R*). La
velocidad de reacción de iniciación es lenta. El oxígeno en estado
fundamental (tr iplete), no puede l levar a cabo esta reacción, sin
embargo, por efecto de la radiación (luz), se puede transformar en
singulete.
1O2 + RH R* (Ec. 1)
Propagación. Los radicales alquilo (R*) formados en el paso
de la iniciación son reactivos con el oxígeno disponible, formando
radicales peroxi (ROO*) a una velocidad alta (Ec. 2). El radical
peroxi desaparece a una velocidad lenta formando un hidroperóxido
(ROOH) y un nuevo radical l ibre puede propagar la reacción en
cadena (Ec.3).
R* + O2 ROO* (Ec. 2)
ROO* + RH ROOH + R* (Ec. 3)
Los hidroperóxidos (ROOH) también pueden descomponerse
para producir alcoholes, aldehídos, ácidos, cetonas, y otras
sustancias menos reactivas.
Terminación. Cuando los ácidos grasos poli insaturados (RH)
son consumidos, los radicales t ienden a dimerizarse y la reacción
en cadena termina. La terminación completa un ciclo de
autoxidación l ipídica.
Mecanismo de Acción de los Antioxidantes
Un método para controlar la velocidad de oxidación de los
lípidos es mediante la adición de antioxidantes (AOH), los cuales
interfieren con el proceso de oxidación por diferentes mecanismos.
Estos involucran la inactivación de los pro-oxidantes en el
medio, tales como los carotenoides que neutralizan el oxígeno
singulete o los agentes quelantes que inactivan a los catalizadores
metálicos. Estas reacciones conducen a un retraso en el inicio de la
oxidación y la extensión del periodo de inducción.
Los antioxidantes pueden donar un átomo de hidrógeno o un
electrón a los radicales formados en los ácidos grasos insaturados
(Figura 1), formando productos mas estables (Shahidi, 1997).
Clases de Antioxidantes Los antioxidantes han sido clasif icados dentro de 6 t ipos:
antioxidantes primarios, atrapadores de oxígeno, sinergistas
(antioxidantes secundarios), antioxidantes enzimáticos (biológicos),
Figura 1. Mecanismo de acción de los antioxidantes. AO*, radical fenoxi; AOH, fenol.
Iniciación:
Propagación
RH R* + H Iniciador
R* + O2
ROO* + RH ROOH +
AOH
RH + AO*
AO*
AOH
agentes quelantes, secuestrantes y los misceláneos (Frankel,
1998).
Antioxidantes primarios. Son compuestos que neutralizan a
los radicales l ibres. Los principales antioxidantes de este grupo son
el buti lhidroxianisol (BHA), buti lhidroxitolueno (BHT) y el ter-
buti lhidroxiquinona (TBHQ) (Frankel, 1998). Algunos antioxidantes
primarios cuando se mezclan entre si pueden tener una actividad
sinergística mayor a la suma de sus efectos individuales (Kamal-
Eldin y Appelqvist, 1996). También podrían incluirse dentro de este
grupo a los tocoferoles y compuestos de fuente vegetal y animal,
que pueden ser clasif icados como antioxidantes primarios y/o
sinergistas (Frankel, 1998).
Atrapadores de oxígeno. Son compuestos que remueven el
oxígeno de los sistemas cerrados. El ácido ascórbico y sus
derivados son los mejores ejemplos de este grupo, los cuales
actúan como sinergistas en la regeneración de los antioxidantes
primarios (Frankel, 1998).
Antioxidantes enzimáticos. Incluyen varias enzimas como a
la glucosa oxidasa, el superóxido dismutasa, la catalasa y la
glutation peroxidasa. Estos remueven el oxígeno de los compuestos
altamente reactivos. Agentes quelantes . Son compuestos secuestrantes de iones
de complejos metálicos (cobre y hierro) que catalizan la oxidación
l ipídica. El ácido eti lendiamintetracético (EDTA), el ácido cítr ico, los
compuestos fenólicos de las plantas y los aminoácidos son quizás
los mejores compuestos de esta clasif icación. También estos
compuestos son clasif icados frecuentemente como sinergistas
(Frankel, 1998).
Antioxidantes misceláneos. Se incluyen a materiales de
plantas y animales que han sido estudiados como antioxidantes en
aceites de origen vegetal como de la semilla de la soya, palma,
arroz, olivo, algodón, cacahuate y germen de trigo. Varios
hidrolizados de proteínas y aminoácidos son potentes antioxidantes.
Algunos flavonoides y derivados del ácido cinámico, ácido cafeico y
el ácido clorogénico han mostrado una fuerte actividad antioxidante
(Hui, 1996).
Antioxidantes Sintéticos
Los antioxidantes sintét icos (Figura 2) son definidos por la
Administración de Alimentos y Medicinas de los Estados Unidos
(FDA, por sus siglas en inglés) como conservadores alimenticios
que retardan específicamente el deterioro, rancidez, o decoloración,
debidos a la oxidación l ipídica.
Los más populares son los que se derivan de las estructuras
fenólicas o los que tengan un grupo fenólico dentro de la
configuración de su estructura molecular. Entre los fenólicos más
frecuentemente usados como antioxidantes son los derivados de las
estructuras, 2,6-di-ter-buti l-4-meti lfenol (BHT), el ter-buti l-4-
hidroxianiasol (BHA), ter-buti l-hidroxiquinona (TBHQ), y 6-ethoxy-1,
Figura 2. Estructuras químicas de los antioxidantes sintéticos más uti l izados.
2 - Dihidro-2 ,4-tr imethylquinoline (ethoxyquin, EQ) (Giese, 1996;
Sanhueza y col., 2000).
OCH3
(CH3)3C C(CH3)3
C(CH3)3
CH3
OH OH
BHA BHT
TBHQ
OH
C(CH3)3
OH
La estabil idad térmica de los antioxidantes sintéticos es baja,
sobre todo porque estos productos fueron diseñados para proteger
a las grasas y aceites en el ambiente o temperaturas relativamente
bajas. Sin embargo, el calentamiento que se aplica a los productos
representa un estrés térmico que puede afectar seriamente la
eficacia de los antioxidantes sintét icos tales como BHA, BHT, BHQ,
EQ; cuando se añaden antes y / o durante la cocción o
procesamiento (Méndez y col., 1998).
Ter-butilhidroquinona (TBHQ)
Este compuesto se considera como el mejor antioxidante para
la protección de los aceites de freído contra la oxidación. El TBHQ
es l iposoluble y no forma complejos con el hierro o el cobre. Este
antioxidante está disponible como un polvo amaril lento que es
uti l izado solo o en combinación con BHA o BHT a una cantidad
máxima de 0.02%. Se ha reportado que este antioxidante es un
buen estabil izador de aceites crudos (Shahidi y col., 1992).
Butilhidroxianisol (BHA)
Este es un antioxidante fenólico monohídrico que posee una
aceptación signif icativa en la industria de alimentos y químicamente
es una mezcla de dos isómeros, 3- tert-buti l-4-hidroxianisol (90%) y
2-tert-buti l-4-hidroxianisol (10%). El BHA está comercialmente
disponible como hojuelas cerosas verdes y es extremadamente
soluble en agua. Este compuesto es particularmente efectivo en el
control de la oxidación de ácidos grasos de cadena corta tales como
los que se encuentran en los aceites de coco y palma que son
usados típicamente en productos de cereales y confitería (Shahidi y
col., 1992).
Butilhidroxitolueno (BHT)
Es un antioxidante sintético uti l izado ampliamente en la
industria de alimentos. Está disponible comercialmente como un
compuesto cristal ino blanco. Como monofenol, el BHT puede donar
un hidrógeno y así unirse a radicales peroxido de los lípidos. Es
más efectivo para evitar la oxidación de grasas animales que de
aceites vegetales. Debido a su naturaleza voláti l , el BHT es un
importante adit ivo uti l izado en el empaque de alimentos, por lo que
se aplica como una emulsión (Shahidi y col., 1992).
Uso de Antioxidantes Sintéticos
En los Estados Unidos de Norteamérica el uso de los
antioxidantes está sujeto a regulación por la administración de
drogas y alimentos (FDA, siglas en inglés), al igual que en México
por la norma oficial NMX-F-252 SCFI-2005.
En general, la concentración total de antioxidantes sintéticos
autorizados para ser adicionados solos o en combinación no debe
exceder del 0.02% por peso de grasa en el al imento.
Los antioxidantes sintéticos se están restringiendo ya que se
ha comprobado por medio de estudios toxicológicos que en
animales experimentales causan lesiones estomacales, hemorragias
y desarrollo de tumores carcinogénicos (Frankel, 1998). Por lo
tanto, el estudio de las cantidades de antioxidantes incorporados en
los alimentos es importante para las agencias que controlan los
alimentos, para los procesadores de alimentos, y para los
consumidores (Yankah y col., 1998); aunque generalmente, los
antioxidantes sintéticos se han considerado relativamente seguros y
se aplican ampliamente en una serie de productos manufacturados
incluidos los productos farmacéuticos, cosméticos, alimentos para
humanos, y en la alimentación animal (Valenzuela y Nieto, 1996).
Desde el punto de vista práctico, los antioxidantes t ienen que
poseer las siguientes propiedades: a) ser efectivos a bajas
concentraciones (0.001-0.02%); b) no mostrar desarrollo de sabor,
olor y color cuando son adicionados; c) ser compatibles con el
al imento; d) ser de fácil aplicación; e) tener estabil idad bajo las
condiciones del proceso y/o el almacenamiento del al imento; f) no
tener efectos toxicológicos (Hui, 1996).
Antioxidantes Naturales
Los antioxidantes naturales son sustancias capaces de
prevenir o inhibir el proceso de oxidación en el cuerpo humano así
como en productos alimenticios. Se encuentran en casi todas las
partes de las plantas, ya que las protegen contra lesiones del tej ido,
oxidándose y combinándose con otros componentes, también
pueden servir como defensa contra herbívoros. Los polifenoles son
el grupo más numeroso de componentes antioxidantes y están
presentes en las frutas y los vegetales, las semil las leguminosas,
los granos, los tés, las hierbas, las especias y los vinos (Horubala,
1999; Borowska, 2003)
Clasificación de los Compuestos Fenólicos
Los compuestos fenólicos son metabolitos secundarios
producidos por los vegetales, presentan en su estructura química la
presencia de anil los aromáticos con grupos hidroxilos responsables
de su actividad (Cano y col., 2005).
Ácidos fenólicos. Son formados por la vía del ácido
siquimico, durante la l iberación de los aminoácidos aromáticos
(t irosina y fenilalanina). Los ácidos fenólicos encontrados en
plantas t ienen la estructura química básica de C6-C1 (ácido
benzoico) y de C6-C3 (ácido cinámico) (Fig.3). Ambos tipos de
ácidos fenólicos están generalmente en forma conjugada o
esterif icada (Fig.3).
Los ácidos fenólicos se comportan como antioxidantes muy
eficientes en los sistemas biológicos, ya que pueden actuar como
receptores de radicales libres y neutralizadores de la cadena
alifática. Según Chimi y col. (1988) y Pokorny (1987), los
monofenoles son antioxidantes menos eficientes que los polifenoles,
la introducción de un grupo secundario de oxidri lo en la posición
orto o para aumenta la actividad antioxidante de los ácidos
fenólicos hidroxilados. Por lo tanto, los ácidos protocatequico y
cafeíco, que son o-difenoles, son antioxidantes más eficientes que
su ácido monofenol respectivo, el p-hidroxibenzoico y el p-
coumarico.
El ácido gálico con tres grupos oxidri lo es más activo que el
ácido protocatequico; sin embargo, la presencia de más de tres
grupos oxidri lo en un núcleo aromático dado, no mejora la eficacia
antioxidante (Pokorny, 1987).
Ácido R1 R2 R3
COOH
R3
R2
R1
A
p-Hidroxibenzoico H OH H Protocatechuico H OH OH Vainíllico CH3O OH H Jeríngico CH3O OH CH3O Gálico OH OH OH
Ácido R1 R2 R3 p-Cumárico H OH H Cafeico H OH OH Ferúlico CH3O OH H Sinápico CH3O OH CH3O
Ácido R 5-p-Cumarilquínico H 5-p-Cafeilquínico OH 5-p-Feruli lquínico CH3O
Figura 3. Estructuras de los ácidos fenólicos derivados de: (A) ácido benzoico (B) ácido cinámico, y (C) ácido clorogénico.
Fuen te : Shah id i y co l . , 1992 .
La substitución de uno o dos grupos metoxy en la posición
ortho en relación al oxidri lo, aumenta marcadamente la actividad
antioxidante de los ácidos fenólicos.La actividad antioxidante de los
ácidos fenólicos y de sus ésteres depende del número de los grupos
oxidri lo en la molécula. Generalmente, los ácidos fenólicos se
encuentran presentes en las plantas como glucósidos por
COOHCH = CH
R3
R2
R1
B
OH
R
HO
HO
O
C OH
O
O
C CH = CH OH
C
esterif icación del grupo ácido con un azúcar, reduciendo la
capacidad antioxidante de la molécula (Cuvelier y col., 1992).
Flavonoides. Se encuentran extensamente en el reino vegetal
y están presentes en casi todas las partes de la planta y pueden
comúnmente poseer actividad antioxidante. La estructura básica de
un f lavonoide consiste en dos anil los aromáticos unidos por una
cadena alifática de tres carbonos (C6-C3-C6), los cuales se
condensan en forma de pirano, o menos comúnmente, en un anil lo
furano (Pratt, 1972) (Fig. 4).
Los diferentes niveles de oxidación del anil lo pirano central
distingue la actividad química de los f lavonoides. Están
generalmente presentes como glucósidos, con una fracción de
azúcar l igada a los grupos oxidri lo, designados como flavonoides o-
glicosil o a través de los enlaces carbóno-carbóno. En el caso de
las chalconas (Fig.4 E), el anil lo pirano central está abierto.
Pratt y Watts (1964) and Pratt (1965) han considerado a los
f lavonoides como antioxidantes primarios que actúan como
receptores del radical l ibre y neutralizadores de la cadena. Estudios
sobre el consumo de flavonoides indican un riesgo menor de
enfermedades (Tabla 1).
Los f lavonoles (Fig.4 B) son conocidos por quelar los iones,
por el grupo 3-hidroxi-4-ceto y/o el grupo 5-hidroxi-4-ceto (cuando
el anil lo A es hidroxilado a la posición 5; Fig4B). Un grupo del o-
quinol en el anil lo B puede también poseer actividad quelante de
metales (Pratt y Hudson, 1990).
La capacidad de los f lavonoides para formar complejos con el
ión cúprico, ha sido demostrada por estudios espectrales
ultravioleta (Hudson y Lewis, 1983). La quelación de los iones
metálicos los hace catalít icamente inactivos, previniendo la
iniciación de la auto-oxidación de los lípidos insaturados.
Se ha establecido que la posición y el grado de hidroxilación
son de gran importancia en la determinación de la actividad
antioxidante de los f lavonoides. La o-dihidroxilacion del anil lo B
contribuye a la actividad antioxidante. La estructura del p-quinol ha
mostrado mayor actividad que la o-quinol; sin embargo, el p- y las
m-hidroxilaciones del anil lo B no ocurren naturalmente (Pratt y
Hudson, 1990).
Todos los f lavonoides con la configuración 3',4'-dihidroxi
poseen actividad antioxidante. Se conoce que por lo menos dos o
tres grupos hidroxilos fenólicos (estructura catecol o pirogalol) y un
grupo de carbonilo en la forma de un éster aromático o lactona o
chalcona, f lavanona, o f lavona son estructuras moleculares
esenciales requeridas para alcanzar un alto nivel de actividad
antioxidante (Dziedzic y Hudson, 1983b).
La hidroxilación del anil lo B, es la consideración principal para
la actividad antioxidante. El grupo hidroxi adicional en la posición 5'
Figura 4. Estructuras de los f lavonoides. Fuen te : Fuen te : Shuk la y co l . , 1999 ; Kandaswami y M idd le ton , 1997.
6’
5’
4’
3’
2’
8
7
6 5
6’
5’
4’
3’
6
5
4 2
3
6’
5’
4’
3’
2’
8
7
6 5
3
OH
D Flavononoles
OH
O
O
O
O
O
O
OH
O
O
O
OH
OH
O
A Flavonas B Flavonoles
C Flavanonas
E Chalconas F Flavan-3-oles
O
O
G Isoflavonas
OH
O
H Antocianinas
Apigenina – 5,7,4’-tri-OH Fisetina – 3,7,3’,4’-tetra-OH
Luteolina – 5,7,3’,4’-tetra-OH
Quempferol – 3,5,7,4’-tetra-OH Miricetina – 3,5,7,3’,4’,5’-hexa-OH Morina – 3,5,7,2’,4’-penta-OH Quercetina – 3,5,7,3’,4’-penta-OH Rutina – 3-O-rutinosa, 5,7,3’,4’-tetra-OH
Hespiritina – 5,7,3’-tri-OH Eriodictiol – 5,7,3’,4’-tetra-OH Naringenina – 5,7,4’-tri-OH Naringina – 7-ramnoglucosa, 5,4’-di-OH
Taxifolina – 3,5,7,3’,4’-penta-OH
Buteína – 2,4,3’,4’-tetra-OH Ocanina – 2,3,4,3’,4’-penta-OH
(+)Catequina – 3,5,7,3’,4’-penta-OH (-)Epicatequina – 3,5,7,3’,4’-penta-OH
Genisteína – 5,7,4’-tri-OH Orobol – 5,7,4’,5’-tetra-OH
Cianidina – 5’-H, 3,5,7,3’,4’-penta-OH Delfinidina – 3,5,7,3’,4’,5’-hexa-OH Malvidina – 3’,5’-OCH3, 3,5,7,4’-tetra-OH Peonidina – 3’-OCH3, 5’-H, 3,5,7,4’-tetra-OH
de las moléculas de robinetina (Fig. 4 A) y de miricetina (Fig. 4 B)
ha mostrado incrementar la capacidad antioxidante, en comparación
con los correspondientes f lavones, los cuales no poseen el grupo
hidroxilo 5', tal como la f isetina (Fig. 4 A) y quercetina (Fig. 4 B). La
naringenina y el hesperrit ina (Fig. 4 C), t ienen solamente un grupo
hidroxi en el anil lo B y poseen poca actividad antioxidante (Pratt y
col., 1990). Otras características importantes incluyen la presencia
de un grupo de carbonil en la posición 4 y de un grupo hidroxi l ibre
en posición 3 y/o 5 (Dziedzic y Hudson, 1983a).
Las chalconas son precursores naturales de las f lavonas
(Fig.4A) y de las f lavanonas, son cicl isadas fácilmente bajo
condiciones ácidas.
En las isoflavonas, está claro que ambos grupos hidroxi en la
posición 4' y 5 son necesarios para la actividad antioxidante de una
molécula. Las isoflavonas se encuentran naturalmente en las
plantas de la famil ia Leguminoseae , y han mostrado actividad
sinérgica con los fosfolipidos tales como la fosfatidi l etanolamina
(Dziedzic y Hudson, 1983b).
Estilbenos. Son otro t ipo de compuestos fenólicos (C6-C2-C6)
donde se encuentran los derivados del resveratrol (Burns y col.,
2001). La uva es una fuente importante de estos compuestos que
tienen la mayor actividad de absorción de radicales peroxilo incluso
por arriba de los f lavonoides (Yilmaz y Toledo, 2004).
Taninos. Son compuestos fenólicos complejos que tienen
pesos moleculares en el rango de 500-6000 Da (Gustavson, 1956;
Foo y Porter, 1980). Abarcan una cantidad considerable de la
cáscara y de las capas de las semil las oleaginosas. Pueden ser
clasif icados como condensados o hidrolizables, basado en su tipo y
reactividad estructural hacia agentes hidrolít icos (Haslam, 1966;
Roux y col., 1980).
Los taninos hidrolizables producen al ácido gálico
(galotaninos) y/o un ácido hexahidroxidifenico que se convierte
espontáneamente a ácido elágico (ellgitannins), después de una
hidrólisis con ácido. Sin embargo, los taninos condensados son
formados por la polimerización de flavan-3-ols o de f lavan-3,4-diols
(Haslam, 1966).
Antioxidantes en Frutas
La zarzamora, frambuesa, fresa, arándanos y uva entre otras
frutas, son ricas en compuestos fenólicos con actividad antioxidante
(Tabla 2). Se evaluó la actividad antioxidante de las frutas
mencionadas anteriormente, encontrándose que la cereza tuvo
mayor actividad, seguida por la uva roja (Vinson y col., 2001).
Zarzamora (Rubus sp.) Las zarzamoras han sido de interés debido al contenido alto de
compuestos fenólicos con propiedades antioxidantes. Las
antocianinas de la zarzamora han sido caracterizadas y comparadas
con otros compuestos fenólicos. El ácido elágico ha sido
identif icado como uno de los principales compuestos fenólicos en la
zarzamora, así como a los f lavonoles (glucósidos de quempferol y
quercetina), y f lavan-3-oles (Siriwoharn y Wrolstad, 2004).
Tabla 2. Concentración de fenoles totales en frutas.
Fruta Fenoles Totales Peso Fresco (mg/100 g)
Plátano 316 Uva 294 Mora 258 Ciruela 226 Pera 191 Manzana 186 Fresa 133 Aguacate 101 Durazno 70 Piña 67 Sandía 64 Naranja 41 Melón 38 Toronja 26
Fuen te : V inson y co l . (2001) .
Frambuesa (Rubus sp.)
La frambuesa es una fruta pequeña que contiene niveles altos
de antioxidantes naturales. La frambuesa negra y su jugo, t ienen
mayor capacidad de absorción de radicales de oxígeno y mayores
niveles de antocianinas y fenoles totales que la frambuesa roja, las
fresas y zarzamoras (Parry y Yu, 2004). Se ha reportado la
presencia de antocianinas, f lavonoles y derivados del ácido elágico.
El ácido elágico está presente en las frambuesas en tres formas
diferentes: como elagitaninos, como ácido elágico l ibre y como
glucósidos de ácido elágico (Zafri l la y col., 2001).
Fresa (Fragaria vesca)
La fresa contiene compuestos fenólicos como los f lavonoides y
los ácidos fenólicos. Los principales compuestos encontrados en la
fresa son el ácido elágico, los f lavonoides quercetina y quempferol
(Amakura y col., 2000).
Arándano (Vaccinium sp .)
Los arándanos son una de las fuentes más ricas de
fitonutrientes antioxidantes de las frutas y vegetales frescos. Las
antocianinas de los arándanos han sido uti l izadas para el
tratamiento de desórdenes circulatorios. Muchas de las propiedades
biológicas de los arándanos se asocian con la actividad antioxidante
de las antocianinas, f lavonoides y otros compuestos fenólicos.
Algunos flavonoides de importancia en los arándanos son los
f lavonoles, incluyendo los 3-o-glucósidos de quercetina y
quempferol, catequina, epicatequina, y varias procianidinas. El
ácido predominante es el clorogénico (Skrede y col., 2000). Uva (Vitis vinifera)
La cáscara y las semil las de la uva son consideradas fuentes
importantes de taninos polifenólicos, los cuales proporcionan el
sabor astringente al vino. Los compuestos fenólicos principales que
se encuentran en la semil la de la uva son: el ácido gálico, la
catequina y la epicatequina (Tabla 3).
En la cáscara de uva se han encontrado compuestos fenólicos
en concentraciones de 260 a 920 mg/kg con actividad antioxidante y
efectos biológicos benéficos (Kanner y col., 1994). Diversos
estudios han mostrado que es seguro el uso de extractos de semilla
y cáscara de uva como componentes en la dieta humana
(Bentivegna y Whitney, 2002).
Se ha encontrado que las unidades terminales de las
procianidinas poliméricas de la cáscara de la uva, contienen 67% de
(+)-catequina, mientras que las unidades de extensión contienen
60% de (-)-epicatequina (Yilmaz y Toledo, 2004). La (+)-catequina
muestra actividad antioxidante en plasma humano mediante la
reducción de la degradación del α-tocoferol y β-caroteno e
inhibición de la oxidación de los lípidos en plasma.
La (+)-catequina y la (-)-epicatequina tienen actividades de
estabil ización de los radicales hidroxilo, peroxilo, superóxido y 2,2-
difenil-2-picri lhidracilo (DPPH•) (Yilmaz y Toledo, 2004).
Tabla 3. Contenido de ácido gálico, catequina y epicatequina en la cáscara y la semil la de dos variedades de uva.
Contenido Fenólico (mg/100g) Muestra de Uva Ácido Gálico Catequina Epicatequina Cáscara
Chardonnay 5 60 44 Merlot 3 16 13 Semilla Chardonnay 15 358 421 Merlot 10 127 115 Fuen te : Y i lmaz y To ledo (2004) .
La (+)-catequina puede quelar el hierro. Nakao y col. (1998)
encontraron que la (+)-catequina y la (-)-epicatequina tienen una
actividad de estabil ización del radical peroxilo 10 veces mayor que
las del L-ascorbato y el β-caroteno en ensayos con bacterias.
El ácido gálico y las procianidinas de extractos de semilla de
uva pueden estabil izar radicales peroxilo y DPPH• al pH del
estómago y también tienen actividad antifúngica. Estos podrían ser
antioxidantes tan importantes como la vitamina E para prevenir el
daño de los tej idos mediante la reducción de la oxidación l ipídica
y/o la interferencia en la producción de radicales l ibres (Yilmaz y
Toledo, 2004).
Se han reportado varias propiedades fisiológicas benéficas,
incluyendo protección contra los rayos ultravioleta, protección del
sistema cardiovascular, efectos anticancerígenos, prevención de la
formación de cataratas y efectos de disminución de colesterol.
En estudios realizados con ratas se han detectado estos
polifenoles en suero y orina. Las concentraciones de estos
compuestos alcanzaron valores máximos en el suero a las 3 horas
después de la administración oral.
Estos metabolitos desaparecieron totalmente del suero a las
20 horas (Nakamura y Tonogai, 2003). El efecto protector que se le
atribuye a este t ipo de alimentos, es que pueden proveer una
mezcla óptima de fi toquímicos (García-Alonso y col., 2003).
Importancia de la Vid
La Vid: Características y Variedades
La vid es una de las especies cult ivadas por el hombre como
planta frutal y ornamental desde la más remota antigüedad. Es una
planta sarmentosa, cuyas ramas tienden a trepar f i jándose por
medio de zarcil los. La hoja es el órgano más importante de la vid.
Es ahí donde la savia produce el denominado "l loro" de la vid que
se convertirá en el fruto (Boletín INFOCIR, 2005).
El fruto surge muy verde, pues está saturado de clorofila. La
uva verde, sin madurar, contiene una gran carga de ácidos
tartáricos, málicos y en menor medida, cítr icos. El contenido de
estas sustancias dependerá en gran medida del t ipo de variedad de
la que procede y de las condiciones geo-climáticas, ya que luz,
temperatura y humedad son decisivas en la conformación de los
ácidos orgánicos.
El momento en que la uva cambia de color recibe el nombre
de "envero". De color verde pasará al amaril lo, si la variedad es
blanca y al rojo claro, que se irá oscureciendo, si es t inta. Los
troncos de la cepa también contribuyen al dulzor de la uva, ya que
actúan como acumuladores de azúcares. Es por ello que las vides
de más edad proporcionan un fruto más regular y una calidad más
constante (Boletín INFOCIR, 2005).
La coloración de las uvas está influenciada por el grado de
insolación es por ello que las épocas l luviosas pueden provocar que
la uva pierda el color que la caracteriza. La producción de la vid
comienza al tercer o cuarto año de su plantación y su longevidad
sobrepasa los 40 años (Boletín INFOCIR, 2005).
Las diversas variedades de uvas se desarrollan en climas
diferentes. En cl imas más húmedos, las uvas son ricas en agua y
con poco sabor, mientras que en zonas frías, las uvas t ienen un
mayor contenido de ácidos y menos azúcares. En cl imas más
secos, las uvas son dulces y tempranas. Las cepas nobles que dan
origen a los grandes vinos de mesa necesitan inviernos fríos y unos
veranos moderadamente calurosos. Las áreas del cult ivo de la vid
en el mundo están establecidas principalmente entre las latitudes de
30º y 50º en ambos hemisferios (Boletín INFOCIR, 2005).
La vid se adapta a muchos tipos de suelos. Sin embargo, las
t ierras l igeras, pedregosas y bien drenadas son las más favorables
(al igual que las calizas). Los terrenos arcil losos son poco
adecuados porque crece vigorosamente (si es rico) y produce uvas
de baja calidad. Tampoco se da bien en suelos impermeables. Lo
favorable es que el suelo no sea rico en materia orgánica o muy
fért i l ya que estimula el desarrollo vegetativo en detrimento de los
frutos (Boletín INFOCIR, 2005).
Dentro de la gran famil ia de las ampelidáceas, las plantas más
nobles pertenecen al género l lamado Vitis . Estas plantas son
portadoras de racimos, pero no todas ellas pueden uti l izarse para la
elaboración de vino. Existen unas diez especies diferentes asiáticas
de Vitis y dieciséis americanas, con cuyos racimos puede
elaborarse alguna clase de vino. En cambio sólo existe una especie
conocida en Europa, la Vitis vinífera que es la única y exclusiva con
la que se elaboran los mejores vinos del mundo (Boletín INFOCIR,
2005).
En principio, las variedades de vid pueden agruparse en dos
grupos: viníferas o uvas de mesa. Sin embargo, algunas variedades
son de uti l ización mixta. Entre las especies principales existen las
siguientes:
Vitis Labrusca. Pertenece a la serie Labruscoideae
americanae(Boletín INFOCIR, 2005).
Vitis Rupestris . Serie Rupestres . Originaria de terrenos
semisecos de aluvión. Cuenta con un potente sistema radicular y ha
dado origen a muchos portainjertos (Boletín INFOCIR, 2005).
Vitis Riparia. Serie Ripariae . Originaria de regiones mucho
más frescas. Proviene del norte de Estados Unidos. Es un buen
portainjerto para condiciones de humedad, riego y poca caliza
(hasta 6%). Tiene raíces más superficiales. La variedad más
conocida es la Riparia Gloria (Boletín INFOCIR, 2005).
Vitis Berlandieri. Serie Cinerascentes . Originaria de regiones
áridas y suelos calcáreos; ha sido trascendental para la constitución
de portainjertos resistentes a la clorosis y a la sequedad. La
variedad más uti l izada es la Berlandieri Ressegui (Boletín INFOCIR,
2005).
Vitis Vinifera. Más conocida como vid, pertenece a la famil ia
Vitaceae. Es la vid más común. Entre sus características destaca
que su tronco puede crecer hasta 35 m de longitud en estado
nativo, pero para cult ivo es reducido anualmente hasta 1 - 3 m. El
fruto, la uva, mide entre 6-22 mm de largo, su forma es circular a
circular - ovalada, la piel esta adherida a su pulpa, su color puede
ser amaril lo o verde, rojo o morado, dependiendo de la variedad
cult ivada. Cada fruto posee entre 2 a 4 semillas, a excepción de
especies que no generan semil las (Bombardell i , 1995). La semil la
de uva contiene entre 13,0 y 18,4% de lípidos, presentando un alto
porcentaje de ácidos grasos polinsaturados. Los más abundantes
son el ácido oleico y el ácido l inoleico, con 22% y 67%
respectivamente (Padley y col., 1994). Las variedades de vid para
uva de mesa pueden ser tempranas, de media estación o tardías.
Industria Vinícola
La Producción de Uva de Mesa en México y el Mundo
La uva proviene de Asia menor, específ icamente del sur del
Cáucaso, parte de Rusia, Irán y la India. La vid fue traída a América
por Cristóbal Colón durante su segundo viaje (en México existían
algunas especies si lvestres pero no de gran calidad). Sin embargo,
su cult ivo se dio hasta 1524, injertando especies europeas a las
especies nativas (Boletín INFOCIR, 2005).
Nivel internacional. La uva de mesa es uno de los productos
que ha mostrado un importante crecimiento en su producción en las
últ imas décadas. El Departamento de Agricultura de los Estados
Unidos (USDA, siglas en inglés) ha agrupado a los principales
países productores de uva en dos grandes zonas: la Norte, la cual
está integrada por Francia, Grecia, Ital ia, Japón, México, España,
Turquía y EEUU; y la Sur conformada por Argentina, Chile y
Sudáfrica (Fig.5). De acuerdo con la Organización de Alimentos
Figura 5. Producción mundial de uva de mesa (Países seleccionados). * Datos estimados
Fuente: Boletín INFOCIR, 2005.
y Agricultura (FAO, siglas en inglés), durante el 2004, España fue el
país con el mayor territorio destinado al cult ivo de la uva (para
consumo fresco, vino, pasas y jugo). Ital ia, Turquía, China y los
EEUU le siguen. La producción de uva de mesa en estos países en
el 2004, ascendió a12.2 mil lones de toneladas, siendo China el
principal productor de uva de mesa. Según el crecimiento de
producción de Italia y México, se espera que las contribuciones se
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incrementen. Al igual que en la producción, el l íder en el consumo
de uva de mesa es China (Fig. 6) (Boletín INFOCIR, 2005).
Nivel nacional. Los primeros cult ivos en México fueron destinados
al autoconsumo y la producción de vino con fines eclesiásticos fue
hasta 1930 cuando inició la explotación comercial de la uva en el
Valle de Santo Tomás, Sonora. Actualmente, la producción vinícola
se destina al consumo, ya sea como uva de mesa o uva pasa y a la
industria para la producción de vinos de mesa. De acuerdo con
SAGARPA (Boletín INFOCIR, 2005), las variedades de la uva en
México son clasif icadas de acuerdo a su uso:
a) Para la industria vit ivinícola (vinos de mesa). Variedades
rojas: Ruby, Cabernet, Petite Sirah, Grenache, Malber, Cabernet
Sauvignon, Zinfandel y Carignane; Variedades verdes: Sauvignon
Blanc, Palomino, Chenin Blanc, San Emilión, Pinot Blanc, White
Riesling.
b) Para consumo en fresco: Barl inka, Ital ia, Rish Baba,
Emperador, Exotic, Cardinal, Thompson Seedless, Tokay, Malaga, Flame, Superior, Ribier, Red Malaga, Oliver Blanch, Dattier de
Beirut, Blas Monukka, Rosa del Perú y Queen.
Figura 6. Consumo mundial de uva de mesa (Países seleccionados). * Datos estimados
Fuente: Boletín INFOCIR, 2005.
El cult ivo y producción de uva en México se ubica
principalmente en cuatro regiones con celajes blancos y t intos pero
con épocas de cosecha distintas. Estas regiones se caracterizan
principalmente por sus diferencias en el cl ima y suelo, así como el
destino que le dan a la producción de sus viñedos(Boletín INFOCIR,
2005).
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Baja California. Se considera la región más antigua en el
cult ivo de la vid y se distingue por la gran superficie de territorio
que se dedica a la siembra y su potencial enológico (es la entidad
donde se elabora un mayor número de vinos de calidad).
Se divide en cuatro valles cercanos a Ensenada, con
características propias. Estos son: San Vicente, Santo Tomás, San
Antonio de las Minas y Valle de Guadalupe. La cosecha se destina
fundamentalmente a la producción de vinos (Boletín INFOCIR,
2005).
Zona de la Laguna. Abarca municipios de Durango y
Coahuila. La producción total de la zona se concentra en dos usos,
desti lación y uva de mesa. Las condiciones del Valle de Parras
forman un microclima ideal para el desarrollo de la vid (Boletín
INFOCIR, 2005).
Zona central del país. Abarca los estados de Aguascalientes,
Zacatecas y Querétaro. Aunque su cult ivo es de los más antiguos,
remontándose a 1505, su desarrollo ha sido l imitado. En pleno
corazón de la zona vinícola de San Juan del Río en Querétaro, se
encuentra una de las vit iculturas más prósperas del país. Asimismo,
Aguascalientes destina la mayoría de su producción a la
elaboración de brandy (Boletín INFOCIR, 2005).
Sonora. En el país se producen más de 651,000 toneladas de
uva. Sonora produce el 70% de éstas, lo que equivale a cerca de
456,000 toneladas. El cult ivo de la uva en esta zona comenzó en la
primera mitad de los años sesenta y en la actualidad es la entidad
que mayor número de superficies dedica al cult ivo de uva de mesa.
Las zonas vitícolas de esta región se dividen en dos: la costa de
Hermosil lo y Caborca.
La uva de uso industrial se destina a la producción de Brandy
y la zona de Caborca se caracteriza por su producción de uva pasa.
De acuerdo con el Departamento de Agricultura de los EEUU, en el
2004 la superficie cult ivada para uva de mesa en México fue de
19,000 hectáreas de las cuales 18,200 fueron cosechadas
obteniendo una producción total de 230,800 toneladas de uva
(Boletín INFOCIR, 2005).
Producción de Uva de Mesa en Sonora
De acuerdo con SAGARPA, Sonora cult iva el 90% de la uva de
mesa. La superficie de uva de mesa sembrada en Sonora para el
ciclo 2003-2004 fue de 15,717 hectáreas (Fig. 7). El volumen de uva
de mesa obtenido durante el ciclo 2003-2004 fue de 131,440
toneladas (Fig. 8). Con el afán de lograr la cosecha a partir de los
inicios del mes de mayo y la mejor comercialización posible,
conforme a la madurez del fruto, véase la Tabla 4 (Boletín INFOCIR,
2005).
Tabla 4. Disponibilidad de cosecha de uva de mesa (semanas).
Fuente: Asociación Agrícola Local de Productores de Uva de Mesa.
Comercialización
Las estructuras de comercialización de la uva de mesa son
parecidas a nivel internacional. Los productores pueden entregar el
producto al comercializador quien se encarga de empacar y
etiquetar el producto para posteriormente entregarlo a un
comercializador quien lo hará l legar a las centrales de abasto o
centros de distribución.
Cosecha de Uva de Mesa Mayo Junio Julio Variedad 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Perlette Flame Superior Red Globe
Para el mercado de exportación, el producto debe además
cumplir con las reglas de etiquetado del país, así como con
regulaciones sanitarias (Boletín INFOCIR, 2005).
A nivel nacional, la mayoría de la producción mexicana se
exporta a los EEUU, por lo que la oferta en el mercado nacional
depende del nivel de exportaciones realizadas. Adicionalmente, se
recurre a la importación para cubrir la demanda nacional fuera de
temporada. Actualmente, los principales países proveedores de uva
son EEUU y Chile.
En el periodo enero-diciembre del 2004 las importaciones de
uva de mesa ascendieron a 69, 445 toneladas métricas, de las
cuales 38,706 provinieron de EEUU y 30,445 de Chile. Debido a que
las temporadas de producción de estos tres países se dan en
diferentes temporadas, no existe una competencia signif icativa
entre ellos.
Alternativamente, de acuerdo con el USDA, en conjunto, Chile
y México reúnen cerca del 98% de las importaciones
estadounidenses de uva de mesa fuera de temporada. La cercanía a
la principal zona productora en EEUU, es lo que le permite reducir
costos en f letes y tratamientos post cosecha Del total de la
producción de uva de mesa en Sonora, el 77% se exporta a EEUU y
el 11% se destina al mercado nacional (Tabla 5 y 6). Chile es el
principal proveedor durante el periodo noviembre-abri l y México
durante los meses de Mayo, Junio y Julio (Boletín INFOCIR, 2005).
Otra de las ventajas que le permiten a México ubicarse como
uno de los principales proveedores del mercado estadounidense, es
la cercanía a la principal zona productora en EEUU, lo que le
permite reducir costos en f letes y tratamientos post cosecha. Del
total de la producción de uva de mesa en Sonora, el 77% se exporta
a EEUU y el 11% se destina al mercado nacional (Tabla 5 y 6).
Extractos de Uva como Fuente de Antioxidantes
Los antioxidantes fenólicos provenientes de la uva, tales como
tocoferoles, f lavonoides y ácidos fenólicos han sido los compuestos
más estudiados debido a su función biológica.
Bakalbassis y col. (2001) estimaron la actividad antirradicales
de los ácidos fenólicos derivados del hidroxicinámico y evaluaron la
actividad antioxidante en aceite de oliva por el método Rancimat a
120°C. Encontraron que el ácido cafeico tuvo mayor actividad
seguido del sinapínico, ferúlico y f inalmente el p-cumárico.
El aceite con ácido cafeíco presentó un tiempo de inducción
cinco veces mayor que el control. En estudios realizados sobre la
uva (cáscara y semilla) se ha visto que es una fuente potencial de
Tabla 5. Producción de uva de mesa de Sonora por región y destino (cajas).
2002 Hermosillo Caborca TotalExportación de E.U.A. 9,398,061 2,351,776 11,749,837Exportación a Europa 649,348 228,200 877,548Exportacion a Otros Paises 742,808 217,966 960,774Mercado Nacional 1,560,898 928,231 2,489,129Total 12,351,115 3,726,173 16,077,288
2003 Hermosillo Caborca TotalExportación de E.U.A. 11,605,629 4,170,827 15,776,456Exportación a Europa 1,120,614 457,716 1,578,330
Exportacion a Otros Paises 457,716 186,954 644,670Mercado Nacional 1,093,036 1,335,871 2,428,907Total 14,276,995 6,151,368 20,428,363
2004 Hermosillo Caborca TotalExportación de E.U.A. 8,125,480 2,854,898 10,980,378Exportación a Europa 630,189 157,547 787,736Exportacion a Otros Paises 157,554 39,388 196,942Mercado Nacional 1,277,277 948,920 2,226,197Total 10,190,500 4,000,753 14,191,253
2005 Hermosillo Caborca TotalExportación de E.U.A. 14,264,377 3,363,234 17,627,611Exportacion a Otros Paises 1,256,829 301,933 1,558,762Mercado Nacional 1,517,131 1,488,592 3,005,723Total 17,038,337 5,153,759 22,192,096
2006 Hermosillo Caborca TotalExportación de E.U.A. 8,458,231 2,819,410 11,277,641Exportacion a Otros Paises 1,036,380 313,424 1,349,804Mercado Nacional 1,043,922 822,642 1,866,564Total 10,538,533 3,955,476 14,494,009
Fuente: Asociación Agrícola Local de Productores de Uva de Mesa.
compuestos fenólicos con actividad antioxidante (Sato y col., 2001;
Yilmaz y Toledo, 2004; Gámez-Meza y col., 1999).
Gámez-Meza y col. (1999) evaluaron la actividad antioxidante
de extractos del bagazo de uva Thompson en aceite de soya,
obteniendo una actividad comparable a la del BHA.
Yi y col. (1997) evaluaron la actividad antioxidante de
extractos de uva en un sistema de l iposoma, encontrando que los
extractos de las variedades Sauvignon Blanc, Emperor y Red Globe
presentaron actividad antioxidante similar a la catequina.